關于理論力學教學的幾點探討

孫藝瑕

摘 要：理論力學是理工科一門非常重要的專業(yè)必修課，它集理論性和實用性為一體，是一系列后續(xù)課程的重要基礎。然而，理論力學的教學效果卻差強人意，不及格率居高不下。該文針對理論力學教學中學習積極性、課時量設置以及教學方法等方面存在的問題，結合理論力學的課程特點以及自身的教學經驗，初步提出了若干提高理論力學教學效果的建議。

關鍵詞：理論力學 教學方法 教學效果

中圖分類號：G6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0224-02

理論力學是研究物體機械運動一般規(guī)律的科學。它以伽利略和牛頓總結的基本定律為基礎，屬于古典力學的范疇。理論力學的課程內容包含靜力學、運動學和動力學3大部分。理論力學是工科專業(yè)中一門非常重要的專業(yè)基礎課，它是其它各門力學分支的基礎，亦是其它后續(xù)課程的鋪墊，比如材料力學、流體力學、機械原理、機械設計等。筆者在該文中結合自身的教學經驗，針對理論力學教學中存在的主要問題，提出了幾點建議，以提高理論力學的教學效果。

1 理論力學教學中存在的主要問題

目前，理論力學是不及格率較高的課程之一，每年的重修率居高不下，甚至個別同學屢考不過，導致無法按期畢業(yè)。作者認為導致這一現(xiàn)象的主要因素在于以下4點。

第一，乍一看“理論力學”中的“理論”二字，很多學生便認為該課程是講授純理論的，腦海中隨即浮現(xiàn)的是海量的公式、定理、證明等。因此，學生對理論力學的第一印象便是枯燥乏味。尚未學習他們便失去了學習的興趣和動力。再一看“理論力學”中的“力學”二字，有的同學想到是“力學=物理”，這對物理成績差的學生又是當頭一棒。

第二，部分同學數學基礎較差。正所謂：“數力不分家”，想要學好理論力學，扎實的數學功底是不可或缺的。理論力學邏輯嚴密、系統(tǒng)性強，學習過程中確實涉及到公式的推導、定理的證明等問題。這些問題對于高等數學功底薄弱的同學而言，理解起來是比較吃力的。

第三，在傳統(tǒng)的理論力學教學中，還是以教師講授、學生被動接受為主，學生缺乏獨立思考的能力。這樣一來，學生對知識的掌握還是停留在似懂非懂的模糊狀態(tài)。

第四，在課時量的設置上不夠合理。由于沒有認識到理論力學在整個專業(yè)課程體系中的重要性或是由于大學本科教學任務的加重等諸多原因，導致理論力學的授課課時量被壓縮。如何在非常有限的學時內達到較好的教學效果，對教師而言是個巨大的挑戰(zhàn)。

2 提高理論力學教學效果的幾點建議

針對理論力學教學效果較差這一現(xiàn)象，作者認為可以在如下幾個方面加以改進，從而提高理論力學教學的有效性。

第一，從多方面激發(fā)學生的學習興趣，提高學生學習的積極性。理論力學的研究方法概括起來只有六個字“實踐—理論—實踐”。那么，我們就可以從這六個字入手來激發(fā)學生的學習興趣。

第一個“實踐”意味著通過觀察實際生活中的現(xiàn)象，提取其中的力學模型，經過分析、歸納、總結，從而得到基本的規(guī)律和概念。既然如此，教師可以在授課過程中穿插生活中常見的物理現(xiàn)象，將其與理論力學中某一章節(jié)的知識相關聯(lián)。譬如，對于汽車工程專業(yè)，教師可以將汽車座椅的乘坐舒適度與理論力學中“機械振動基礎”這部分的概念相關聯(lián)；對于橋梁工程而言，教師可以將橋梁的破壞與理論力學中“平面簡單桁架的內力計算”這部分的概念相關聯(lián)。由此一來，將工程實際不斷地穿插在相應的章節(jié)中，可以使學生感到理論力學并非是一門枯燥的純理論學科，從而激發(fā)學生的學習興趣。

“理論”二字意味著從已有的基本概念和規(guī)律出發(fā)，借助嚴密的數學推理和證明，得到定理和結論，形成完整的理論體系。就這一方面而言，理論力學中涉及到的定理和原理確實不少，也容易混淆。比如說，動能定理和動量定理這兩個定理學生就很容易混淆。這時，教師應該和動能和動量的基本概念出發(fā)，闡述這兩個定理的區(qū)別和聯(lián)系。動能是標量，而動量是矢量；動量定理揭示的是動量變化與沖量的關系；而動能定理揭示的是動能的變化與功的關系。當物體的動能變化時，動量一定變化，而當物體的動量變化時，動能不一定變化。從動能和動量的基本概念引入這兩個定理，再闡述兩者的區(qū)別和聯(lián)系，最后以實例說明定理的具體應用場合。以這樣的思路講授下來，前后連貫性較強，便于理解。當學生能夠理解并學會靈活運用諸如此類的定理解決問題時，他們會得到些許滿足感，學習積極性的積極性自然會提高。

第二個“實踐”意味著將理論應用于實踐中，指導實踐的同時也驗證理論的正確性。在課程的學習過程中，教師穿插一些開放式的題目或實驗，比如在桁架這一小節(jié)講授完之后，要求學生設計制作一個屋頂桁架結構模型并計算其最大承載力。面對自己動手設計、裝配起來的模型，學生會視若珍寶，激發(fā)其不斷探索、實踐的欲望。與此同時，也鍛煉了學生動手能力。

第二，在學校層面上，特別是工科院校，重視對數學類課程，特別是高等數學的教學工作，夯實學生的數學功底。作者認為，對于非數學專業(yè)的學生而言，數學只是幫助其學習專業(yè)課程的工具。正所謂工欲善其事，必先利其器。扎實的數學功底不僅有助于理論力學中定理、概念的理解，亦有助于其它后續(xù)課程的學習。另外，教師在授課時也不要過分地強調公式的數學推導和證明，應該重點闡述公式中各個參數的物理意義。

第三，針對不同的專業(yè)，合理安排課時量。這里所說的課時量包括兩方面的含義。第一個方面是指合理安排整個課程的總課時量。這就需要專業(yè)負責教師在制定學生的培養(yǎng)計劃時，結合本專業(yè)的實際情況，保證理論力學的教學課時量不被壓縮。譬如，本應該64個課時的教學內容，教師卻需要在48個甚至32個課時內完成，可想而知教學效果勢必大打折扣；第二個方面是指根據專業(yè)不同，合理安排每個章節(jié)的課時量。對于土木工程、橋梁工程等專業(yè)，宜將教學重點放在靜力學部分，這將為材料力學中“梁的彎曲問題”等章節(jié)的學習奠定良好的基礎。對于機械工程、車輛工程等專業(yè)，則宜將講授重點放在運動學和動力學部分。

第四，注重教學方法的改革。目前，理論力學普遍采用多媒體教學，這一教學方法不僅可以節(jié)約大量板書的時間，而且可以引入大量的照片、動畫等，以便增強學生的感性認識。這是多媒體教學的突出優(yōu)點。然而，值得注意的是，多媒體教學亦存在一定的弊端。譬如，有不少同學反映，在利用多媒體講解計算題時，速度過快，學生的思路跟不上幻燈片的播放節(jié)奏，特別是當一道題目的解題步驟占用兩張幻燈片時，這一問題尤為突出。而在這種情況下，板書恰好是解決這一問題的有效途徑。因為板書可以較清晰地展示解題思路和過程，老師講解的速度也相對較慢，學生比較容易跟上老師的節(jié)奏。由此作者認為，教師在授課時，要合理地在板書和多媒體教學之間切換，宜采用多媒體教學講授基本的概念、定理以及具體的工程應用，宜采用板書教學講授典型例題，特別是計算題。

第五，利用網絡平臺，促進與學生的交流。當今互聯(lián)網技術飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出諸多網絡交流平臺，QQ和微信是目前應用較廣泛的聊天通訊軟件，利用這些軟件，教師可以通過建立QQ群等方式隨時為同學答疑解惑，答疑地點也不必局限于教師或辦公室。此外，教師可以定期在QQ群上發(fā)布與課程相關的某些領域的研究前沿，開拓學生的視野。

3 結語

該文針對理論力學教學中存在的主要問題進行了分析，初步提出了幾點建議用以提高教學有效性。此外，為提高理論力學的教學效果，還需要教師不斷地提高自身的專業(yè)技能、精心設計每個教學環(huán)節(jié)、優(yōu)化課程考核方式。今后的工作重點是將這些建議付諸實踐，希望通過教師和學生的共同努力，使得理論力學課程的教學效果有一個較大的提升。

參考文獻

[1] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2] 洪嘉振，楊長俊.工科理論力學教學體系改革的探索與實踐[J].力學與實踐，1999，21（6）：55-56.

[3] 劉永壽，支希哲，高行山，等.工科理論力學考試改革的理論與實踐[J].力學與實踐，2004，26（1）：68-69.

[4] 邢利英，王新征.工科理論力學教學改革與實踐[J].南陽師范學院學報，2010，9（3）：107-109.

[5] 李俊峰.理論力學課程體系改革探索與實踐[J].中國大學教學，2008（4）：10-13.