提高本科理論力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐與探索

溫建明

摘要：理論力學(xué)由于教學(xué)時(shí)數(shù)的大幅減少，課堂教學(xué)進(jìn)度非?？?，普遍出現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量下滑的現(xiàn)象。文中根據(jù)自己多年在教學(xué)一線的實(shí)踐與探索，針對(duì)影響理論力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的因素，從課堂環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與手段等方面提一些相關(guān)建議，從而達(dá)到在理論力學(xué)教與學(xué)的過程中提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：理論力學(xué)；教學(xué)質(zhì)量；課堂教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）13-0121-02

理論力學(xué)是工科類中量大面廣的基礎(chǔ)技術(shù)課程，是工科專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)必不可少的專業(yè)基礎(chǔ)課，不僅提供深入理解自然所需的知識(shí)，而且也是未來專家對(duì)自然和工程過程創(chuàng)造性地建立數(shù)學(xué)模型、研究并獲得科學(xué)結(jié)論的有力工具[1]。理論力學(xué)有其完整而嚴(yán)密的理論體系和研究方法，其內(nèi)容非常豐富，習(xí)題類型繁多，需要學(xué)生在深刻理解力學(xué)概念的基礎(chǔ)上靈活使用公式[2]。近年來理論力學(xué)教學(xué)學(xué)時(shí)大幅縮減，教師在授課時(shí)為完成教學(xué)內(nèi)容，出現(xiàn)教學(xué)進(jìn)度快，教學(xué)內(nèi)容夾生現(xiàn)象，影響到理論力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，這可以從我校本科生理論力學(xué)居高不下的不及格率中得以直觀反映。如何使用較低的學(xué)時(shí)，利用先進(jìn)的教學(xué)手段，高質(zhì)量地完成所需的教學(xué)內(nèi)容，作者根據(jù)自己在理論力學(xué)教學(xué)過程中的實(shí)踐與探索，針對(duì)影響理論力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的因素，在理論力學(xué)的教與學(xué)的實(shí)踐中做一些探索，提一些相關(guān)建議。

一、良好的課堂氛圍有助于教學(xué)質(zhì)量的提高

（一）了解學(xué)生的特點(diǎn)，創(chuàng)造良好的課堂環(huán)境

影響本科教學(xué)質(zhì)量的因素很多，其中學(xué)生作為教學(xué)活動(dòng)的對(duì)象，發(fā)揮著重要的作用。在本科教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生扮演著多種角色，本科教學(xué)質(zhì)量的提高必須通過學(xué)生才能實(shí)現(xiàn)[3]。不同的學(xué)生，其學(xué)習(xí)特征是不同的。教師只有了解學(xué)生的心理特點(diǎn)后，才能設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，才能選擇最合適的教與學(xué)的方案。現(xiàn)在學(xué)生所處的環(huán)境和接觸的東西都離不開網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上的一些流行用語往往能引起學(xué)生的共鳴，偶爾在課堂上引用可以拉近和學(xué)生的距離。同時(shí)教師應(yīng)用現(xiàn)代化的教學(xué)觀念，熱情洋溢的教學(xué)態(tài)度，激情幽默的教學(xué)語言，創(chuàng)設(shè)和諧、活躍的課堂教學(xué)氛圍，營(yíng)造寬松、健康的課堂環(huán)境，必然能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，為提高教學(xué)質(zhì)量創(chuàng)造了良好的氛圍。

（二）改善課堂人際環(huán)境，創(chuàng)設(shè)良好的課堂氛圍。

教學(xué)過程是師生互動(dòng)的過程，將學(xué)生看作自己的朋友，從學(xué)生的角度考慮問題。平時(shí)可以多與學(xué)生交流，這種交流可以是語言、眼神或者是形體上的交流。通過這種交流，教師可以了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題和不足，從而可使得教師在課堂上調(diào)整教學(xué)方法和內(nèi)容等。堅(jiān)持以人為本的教學(xué)理念，尊重學(xué)生人格，以真心和愛心對(duì)待學(xué)生，換得學(xué)生的信任與尊重。允許不同的意見存在，讓學(xué)生不帶任何壓力主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，為使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)提供廣闊而自由的空間，營(yíng)造有利于積極發(fā)展的良好的課堂氛圍。大科學(xué)家愛因斯坦眼中的教育真諦：“所謂教育，就是一個(gè)人把在學(xué)校所學(xué)全部忘光后剩下的東西?！贝髮W(xué)生研究學(xué)問最重要的不是掌握多少書本知識(shí)，而是保有“神圣的好奇心”和“內(nèi)在的自由”。大學(xué)教育的主要使命就是為學(xué)生提供一個(gè)自由的環(huán)境，良好的課堂人際環(huán)境所創(chuàng)設(shè)的課堂氛圍必然是輕松自由的。

二、教學(xué)內(nèi)容的精心組織與拓展

（一）根據(jù)教學(xué)時(shí)數(shù)，優(yōu)化和精心組織教學(xué)內(nèi)容

《理論力學(xué)》教學(xué)課時(shí)大為壓縮，如何從課程自身的特點(diǎn)出發(fā)，挖掘課程本身的潛力，做到基礎(chǔ)理論要精練、深化，工程應(yīng)用要結(jié)合專業(yè)特色并適當(dāng)拓寬，這就要求課程在教學(xué)內(nèi)容上下功夫，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與改革。教學(xué)內(nèi)容的改革首先是教材選用和使用的改革[4]。國(guó)外的教材，尤其是歐美國(guó)家的教材，其中所涉及的問題形式靈活多樣，包括豐富的沒有經(jīng)過簡(jiǎn)化的工程問題，可以引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)更好地應(yīng)用于工程實(shí)際。在國(guó)內(nèi)，清華、上海交大等著名院校，針對(duì)自己學(xué)生的特點(diǎn)，編寫了不同體系的教材，都不同程度地提高了起點(diǎn)，增加了很多分析力學(xué)的內(nèi)容，對(duì)于提高教學(xué)效果起到了很好的作用。理論力學(xué)的課程主線非常明顯，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性，前面所學(xué)的知識(shí)是后面學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)，由淺入深的安排教學(xué)內(nèi)容是非常有必要的。另外，理論力學(xué)課程中所涉及的很多概念學(xué)生在物理中都接觸過，對(duì)于已經(jīng)在物理中涉及過的概念采取講深講透，進(jìn)行內(nèi)容上的拔高。而對(duì)于新引入的概念和定理，則需要安排較多的教學(xué)時(shí)數(shù)，由淺入深，聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容達(dá)到融會(huì)貫通的地步。

（二）拓展教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與實(shí)踐

理論力學(xué)課程所學(xué)內(nèi)容，并不僅僅是為本課程所學(xué)內(nèi)容服務(wù)，它還是后續(xù)其他課程的基礎(chǔ)，因此在教學(xué)過程中要將教學(xué)眼光放寬放遠(yuǎn)。比如，理論力學(xué)所研究的對(duì)象是剛體，忽略物體在力的作用下的變形，因此在受力分析的時(shí)候，很多同學(xué)習(xí)慣將力沿著作用線進(jìn)行移動(dòng)，這對(duì)剛體而言是沒有影響的。但是，在學(xué)習(xí)材料力學(xué)課程時(shí)，也要進(jìn)行受力分析，研究的對(duì)象是變形體，此時(shí)力就不能隨便沿著作用線進(jìn)行移動(dòng)，因此在教學(xué)過程中就不能僅僅局限于本課程范圍，而要為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

本科教學(xué)的目的不只是讓學(xué)生掌握知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，并能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)聯(lián)系實(shí)踐，解決生活和工程中的問題。力學(xué)知識(shí)無處不在，工程中大到航天器、太空站的結(jié)構(gòu)，小到一個(gè)螺絲釘?shù)穆菁y，生活中的吃住行都離不開力學(xué)知識(shí)。如何讓學(xué)生去真切感知這些現(xiàn)象，分析這些現(xiàn)象，透過這些現(xiàn)象去進(jìn)行更多的創(chuàng)新，需要教師對(duì)課本外的知識(shí)不斷積累、更新和在教學(xué)中進(jìn)行滲透[4]。

三、針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，采取多樣的教學(xué)方法和手段

（一）結(jié)合工程案例，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣[5]

大家都知道興趣是最好的老師，當(dāng)人們對(duì)某事發(fā)生興趣時(shí)，便會(huì)專注于它。學(xué)習(xí)理論力學(xué)也是如此，所以在講授相關(guān)內(nèi)容時(shí)，盡量結(jié)合實(shí)際，提出一些有趣的力學(xué)問題，引起學(xué)生思考的興趣。現(xiàn)行《理論力學(xué)》教材中大部分的實(shí)例都是抽象過來的力學(xué)簡(jiǎn)圖，例題和習(xí)題較理想化、學(xué)術(shù)化。很多學(xué)生都不能根據(jù)示意圖了解其表達(dá)的實(shí)物原型。因此要引導(dǎo)學(xué)生平時(shí)注意觀察身邊的各種力學(xué)現(xiàn)象，幫助學(xué)生在工程問題和力學(xué)模型間建立聯(lián)系。在理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)過程中，教師要將知識(shí)傳授、工程意識(shí)、能力培養(yǎng)相結(jié)合[6]。例如，在講授桁架內(nèi)容的時(shí)候，理想的桁架結(jié)構(gòu)和實(shí)際中的桁架結(jié)構(gòu)存在的差異一定要給學(xué)生講解清楚，可以引入一些具體的工程實(shí)例圖片，讓學(xué)生了解到實(shí)際中桿件之間的鏈接形式有：榫接、焊接、鉚接和整澆，而理想的桁架桿件的連接都是鉸鏈連接。通過對(duì)比，強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)，激發(fā)學(xué)生探索工程實(shí)際的興趣。

（二）增加課堂實(shí)踐環(huán)節(jié)，掌握解題方法

對(duì)學(xué)生而言，《理論力學(xué)》靜力學(xué)部分的不少概念在中學(xué)物理中就已經(jīng)學(xué)過，聽起課來不難接受，但等到自己獨(dú)立做題時(shí)就感覺力不從心。學(xué)生普遍感覺聽課易懂，習(xí)題難做，課堂實(shí)踐是掌握靜力學(xué)內(nèi)容的好幫手。另外，理論力學(xué)的中的問題相對(duì)較靈活，有的題目并不是唯一的求解方法，一題多種解法的問題屢見不鮮。如：在動(dòng)力學(xué)普遍定理的綜合應(yīng)用部分，對(duì)一簡(jiǎn)單的鼓輪及重物提升裝置，求重物加速度及軸承處的反力。求加速度時(shí)，可分別利用動(dòng)量矩定理、動(dòng)能定理、動(dòng)靜法等。求軸承處反力時(shí)，可分別利用動(dòng)量定理微分形式、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理、動(dòng)靜法[6]。這樣一道題幾乎涉及動(dòng)力學(xué)各主要內(nèi)容及基本定理。通過這樣的課堂實(shí)踐，學(xué)生不僅復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)知識(shí)，而且一道題目采用不同的求解方法，拓寬了學(xué)生的解題思路，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維，養(yǎng)成全方位、多角度思維的良好習(xí)慣。

（三）注重多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的結(jié)合，合理利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件的發(fā)展，多媒體教學(xué)在課堂中的應(yīng)用越來越多，現(xiàn)代化的教學(xué)手段把文字、圖像、聲音、動(dòng)畫有機(jī)結(jié)合起來，使力學(xué)分析形象直觀。充分發(fā)揮多媒體課件教學(xué)傳授信息量大、圖文形象具體、理論公式清晰規(guī)范、便于展現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過程的特點(diǎn)；同時(shí)，將傳統(tǒng)教學(xué)方式與多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合，使兩者在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，讓學(xué)生在輕松愉快的氣氛中對(duì)知識(shí)進(jìn)行理解和掌握，使教和學(xué)的活動(dòng)變得豐富多彩。

理論力學(xué)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源也相當(dāng)豐富，精品課程和共享資源課程的建設(shè)網(wǎng)站上，有教學(xué)視頻、課件、拓展等資源都可以利用，適當(dāng)?shù)貫閷W(xué)生推薦一些網(wǎng)絡(luò)資源，作為教學(xué)的補(bǔ)充，拓展學(xué)生的視野。同時(shí)還可以建立《理論力學(xué)》學(xué)習(xí)輔導(dǎo)專用QQ群或微信群，向?qū)W生提供各種《理論力學(xué)》學(xué)習(xí)資料，交流學(xué)習(xí)中的問題，幫助學(xué)生自學(xué)，提高自學(xué)能力。

四、結(jié)束語

理論力學(xué)作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程的內(nèi)容與工程實(shí)際緊密結(jié)合，它不僅具有理論性，又有一定的實(shí)用性。在教與學(xué)的過程中，體現(xiàn)以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，創(chuàng)造良好的課堂人際氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，圍繞教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法，理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，從而不斷地促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬而契夫著，李俊峰，譯.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2010.5.

[2]艾薇，侯作富，周思柱，等.理論力學(xué)課程教學(xué)的現(xiàn)狀與教學(xué)改革的探索[J].力學(xué)與實(shí)踐，2009，31（5）：75-77.

[3]柳明新，景鵬，李曉理.本科教學(xué)質(zhì)量提升中的學(xué)生因素[J].管理科學(xué)，2012，（5）：56-57.

[4]楊光，張曉明，王化峰.理論力學(xué)教學(xué)改革的實(shí)踐探究[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，12（2）：96-98.

[5]黃金.《理論力學(xué)》教改探索[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，33（8）：24-25，45.

[6]陳震.《理論力學(xué)》課程教學(xué)改革探討[J].江漢大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，41（2）：102-106.