課程一體化的機(jī)械專業(yè)力學(xué)課改革

胡瀟毅+高穎盈+劉達(dá)列

摘要：力學(xué)課是機(jī)械專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，但在機(jī)械專業(yè)力學(xué)課程已有授課模式下，學(xué)生存在認(rèn)識(shí)思考不足，課程工具化等問題。本文嘗試通過課程的“傳播力”分析，探討克服上述問題的方法。此外，分析了力學(xué)課程與機(jī)械專業(yè)主要相關(guān)課程之間的關(guān)系，并以《理論力學(xué)》與《機(jī)械原理》之間的關(guān)系為例探討如何在授課時(shí)融會(huì)貫通?！耙惑w化”的授課方式，使課程更加生動(dòng)和實(shí)用，使學(xué)生更易深入理解所學(xué)知識(shí)。

關(guān)鍵詞：力學(xué)；機(jī)械專業(yè)；傳播力；一體化；機(jī)械原理

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）39-0120-02

力學(xué)是機(jī)械專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)及解決工程實(shí)際問題都有重要作用。長(zhǎng)期以來，力學(xué)與后續(xù)機(jī)械課程在內(nèi)容、授課方法上存在較大差別，學(xué)生難以理解力學(xué)與后續(xù)課程的關(guān)系。此外，幾乎所有力學(xué)教材中都含大量理論敘述和公式推導(dǎo)，講授時(shí)間長(zhǎng)，學(xué)時(shí)數(shù)多。力學(xué)教材中偏于抽象的內(nèi)容還會(huì)削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為解決上述問題，各院校都進(jìn)行了相關(guān)教學(xué)改革。已有改革大致如下：壓縮課時(shí)量，刪去應(yīng)用性較弱的課程內(nèi)容；課程合并，如將《理論力學(xué)》與《材料力學(xué)》合并為《工程力學(xué)》；增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親身參與更多力學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)手段多媒體化。經(jīng)過多年教學(xué)改革，機(jī)械專業(yè)的力學(xué)課程仍存在問題，主要有：對(duì)力學(xué)課重要性依然認(rèn)識(shí)不足，認(rèn)為力學(xué)跟機(jī)械沒多大關(guān)系，認(rèn)為力學(xué)課不過是物理課的延續(xù)，從而放松學(xué)習(xí)；多媒體教學(xué)嚴(yán)重削弱了學(xué)生的主動(dòng)思考；力學(xué)課成為了學(xué)生獲得學(xué)分的一個(gè)工具，沒有為后續(xù)機(jī)械專業(yè)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)提供全面的、實(shí)用的基礎(chǔ)知識(shí)。本文針對(duì)上述問題，嘗試了一系列改革，力圖實(shí)現(xiàn)機(jī)械專業(yè)課程一體化教學(xué)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善課程學(xué)習(xí)效果。

一、課程“傳播力”的分析及課改實(shí)踐

課堂教學(xué)是一種特殊的傳播行為，教師是新時(shí)期的職業(yè)傳播者。提升課程傳播力主要包括增強(qiáng)課程吸引力、彰顯課程影響力，提升課程競(jìng)爭(zhēng)力三方面。

1.增強(qiáng)課程吸引力。①注意強(qiáng)調(diào)力學(xué)與機(jī)械之間聯(lián)系?？稍诰w論課中講述機(jī)械發(fā)展史（如早期蒸汽機(jī)調(diào)速器的發(fā)明其實(shí)解決了一個(gè)力學(xué)問題），加深學(xué)生認(rèn)識(shí)，也可通過融會(huì)貫通的講授使學(xué)生認(rèn)識(shí)到課程間的聯(lián)系。②通過生動(dòng)的授課調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情。如在講球鉸支座時(shí)，告訴學(xué)生不僅機(jī)械臂需要球鉸，人的肩關(guān)節(jié)也是球鉸，讓學(xué)生親自體會(huì)肩關(guān)節(jié)活動(dòng)進(jìn)行互動(dòng)。③通過有趣視頻增強(qiáng)課程吸引力。如在講授《材料力學(xué)》彎矩圖時(shí)，采用一段高鐵箱梁運(yùn)輸車視頻。播放時(shí)可見數(shù)十個(gè)輪子，暫停問為什么要這么多輪子？學(xué)生思考后繼續(xù)播放，出現(xiàn)運(yùn)輸車在橋梁上行駛的畫面。這時(shí)再畫橋梁彎矩圖，學(xué)生就容易體會(huì)彎矩圖的重要性。④通過生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。可在每節(jié)課最后幾分鐘開展有趣實(shí)驗(yàn)。例如，把自行車搬進(jìn)課堂，在不同授課階段分別利用鏈條（靜力學(xué)、柔性體約束）、車把（靜力學(xué)、力偶）、輻條（靜力學(xué)、二力拉桿）、橡膠輪胎（靜力學(xué)、摩擦力）、大梁（材料力學(xué)、抗彎剛度）、腳蹬的運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)學(xué)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)）、緩沖彈簧（動(dòng)力學(xué)、動(dòng)載荷）等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.彰顯課程影響力。通過工程事故案例，讓學(xué)生體會(huì)到合理力學(xué)設(shè)計(jì)的重要性，培養(yǎng)責(zé)任意識(shí)；深入挖掘蘊(yùn)含力學(xué)美的文史資料，彰顯課程人文精神；從節(jié)能方向引導(dǎo)學(xué)生，通過生動(dòng)的實(shí)例啟發(fā)學(xué)生；通過上述深入的啟發(fā)，能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到每一個(gè)力學(xué)原理都有可能帶來機(jī)械領(lǐng)域技術(shù)上的突破。

3.提升課程競(jìng)爭(zhēng)力。通過夯實(shí)基礎(chǔ)、增強(qiáng)實(shí)踐性，以及凝練課程品牌來實(shí)現(xiàn)。要教好機(jī)械專業(yè)的力學(xué)課，教師不僅要有扎實(shí)的力學(xué)功底，還需要對(duì)機(jī)械專業(yè)課程了如指掌。多關(guān)注工程領(lǐng)域進(jìn)展，積累工程經(jīng)驗(yàn)，這樣才能在課堂上廣征博引，給學(xué)生帶來更大的啟發(fā)。此外，在選取計(jì)算題時(shí)盡量參照工程實(shí)際，盡可能采用真實(shí)數(shù)據(jù)。力學(xué)課程應(yīng)成為機(jī)械專業(yè)的品牌課程。

二、相關(guān)課程及相近課程授課內(nèi)容分析

課程的“一體化”關(guān)鍵在于深入認(rèn)識(shí)相關(guān)課程內(nèi)容：三門力學(xué)課與機(jī)械專業(yè)相關(guān)課程之間的關(guān)系及《理論力學(xué)》與《機(jī)械原理》主要內(nèi)容的關(guān)系如圖1所示。

具體授課時(shí)，可針對(duì)所講授課程深入分析這些關(guān)系，逐漸融會(huì)貫通。例如，講授《理論力學(xué)》“約束”時(shí)，可列舉《機(jī)械原理》“機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析”中與約束有關(guān)的知識(shí)（如分析各種“運(yùn)動(dòng)副”的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，并將不同種類“運(yùn)動(dòng)副”與《理論力學(xué)》各種約束相聯(lián)系）；講授《理論力學(xué)》“摩擦”時(shí)，列舉《機(jī)械原理》中摩擦的內(nèi)容為例就非常生動(dòng)。相反，在后續(xù)機(jī)械課程中，又可通過列舉相關(guān)力學(xué)概念幫助加深理解、鞏固知識(shí)。“一體化”的授課方式，能夠使課程更加生動(dòng)、更具實(shí)用性，學(xué)生也更易掌握、加深和鞏固所學(xué)知識(shí)。

三、機(jī)械專業(yè)課程一體化力學(xué)課程改革的體會(huì)與討論

在給機(jī)械專業(yè)學(xué)生講力學(xué)時(shí)，不僅要強(qiáng)調(diào)力學(xué)概念、理論和方法，還要講清分析思路。教師應(yīng)充分準(zhǔn)備，不斷分析、監(jiān)控、調(diào)整。對(duì)講什么、怎么講、為什么講以及如何應(yīng)用都深入思考與總結(jié)，不斷改進(jìn)教學(xué)方案。機(jī)械領(lǐng)域?qū)嶋H問題有些可直接用力學(xué)理論解決，有些要用交叉學(xué)科知識(shí)，教師需不斷積累，培養(yǎng)深入淺出的講課能力。力學(xué)從實(shí)踐出發(fā)，經(jīng)過抽象、綜合、歸納，建立公理，再通過數(shù)學(xué)演繹和邏輯推理，形成理論體系，之后通過實(shí)踐證實(shí)理論正確性。這種研究方法與機(jī)械學(xué)科研究方法有諸多相同之處，因此教師在教學(xué)準(zhǔn)備過程中，要注重學(xué)科研究方法的傳授，幫學(xué)生消除學(xué)科隔閡感。

四、結(jié)束語

本文從力學(xué)教師的角度，介紹了機(jī)械專業(yè)力學(xué)課程改革的工作。要實(shí)現(xiàn)課程一體化，還需要機(jī)械課程教師配合，共同商討授課方案。此外，需不斷積累，形成體系和教學(xué)風(fēng)格。教學(xué)改革是一個(gè)逐步深入的過程，雖取得一些成績(jī)，但離快樂學(xué)習(xí)仍有距離，今后還將繼續(xù)探索，努力使學(xué)生們由被迫學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，進(jìn)一步進(jìn)入快樂學(xué)習(xí)的狀態(tài)。

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