土木工程專業(yè)“理論力學(xué)”課程教學(xué)改進(jìn)方案

王曉飛+王鵬飛

摘 要 總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對土木工程專業(yè)中“理論力學(xué)”課程教學(xué)存在的問題進(jìn)行了論述。針對上述問題，保證學(xué)習(xí)質(zhì)量和課程進(jìn)度的基礎(chǔ)上從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及考核手段3個方面對“理論力學(xué)”課程的教學(xué)模式改進(jìn)方案進(jìn)行了探討，并提出了預(yù)想的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 理論力學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)手段 考核手段 教學(xué)改進(jìn)

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.12.053

Abstract Summing up teaching experience， this paper discusses the problems existing in the teaching of theoretical mechanics in civil engineering specialty. In view of the above problems， on the basis of ensuring the quality of study and the progress of the course， this paper probes into the improvement scheme of the teaching mode of theoretical mechanics from the 3 aspects of the teaching content， teaching means and assessment means of the course， and puts forward the expected goal.

Keywords Theoretical Mechanics； teaching content； teaching means； assessment means； teaching improvement

“理論力學(xué)”作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課，為土木工程專業(yè)中的“材料力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)設(shè)計”等后續(xù)課程打基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。[1]對于大部分大一的學(xué)生來說，一學(xué)期的“理論力學(xué)”課程不僅內(nèi)容多而且時間緊。按照傳統(tǒng)教學(xué)方法講授，大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量與課程進(jìn)度就變成了“魚與熊掌”的關(guān)系，教師想要兼顧大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，課程進(jìn)度往往會放慢。為了同時兼顧“魚與熊掌”，獲得更好的教學(xué)效果，本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對“理論力學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了分析，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及考核手段三個層面對“理論力學(xué)”課程教學(xué)改進(jìn)具體實(shí)施方案進(jìn)行了探討。

1 土木工程專業(yè)中“理論力學(xué)”課程教學(xué)存在的問題

從靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)三個內(nèi)容上簡單介紹“理論力學(xué)”課程教學(xué)存在的問題。

1.1 靜力學(xué)方面

“理論力學(xué)”這門課程一般是在大一下半學(xué)期開設(shè)，其中第一章靜力學(xué)部分是以牛頓三大定律為基礎(chǔ)的，而牛頓三大定律是學(xué)生在高中學(xué)到的物理知識，講解起來比較容易。但在講解完牛頓三大定理后，馬上就進(jìn)入了靜力學(xué)內(nèi)容。靜力學(xué)這一部分內(nèi)容是針對土木工程專業(yè)實(shí)際工程情況在物理學(xué)概念與理論上的延伸，其中一些概念和模型是經(jīng)過一定抽象和簡化而來的，而在這個時候，有一部分學(xué)生就會出現(xiàn)“水土不服的現(xiàn)象”，對一些概念、原理、定理不能接受也不能理解。在此種情況下，更罔談基本知識的應(yīng)用。

靜力學(xué)的知識無法掌握，也會導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)知識時失去信心。

1.2 運(yùn)動學(xué)方面

運(yùn)動學(xué)的研究對象是物體運(yùn)動的幾何性質(zhì)（包括運(yùn)動軌跡、運(yùn)動方程、速度和加速度）。相比較靜力學(xué)而言，動力學(xué)的理論模型、原理及方法將更加抽象。靜力學(xué)里面有些概念和理論在動力學(xué)里面也有，但重點(diǎn)突出的內(nèi)容不同，例如“剛體”，靜力學(xué)中對它的解釋是在力的作用下其內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的距離始終保持不變的物體，而動力學(xué)中將剛體看作是質(zhì)點(diǎn)系的一種特殊情形。綜上所述，學(xué)生在學(xué)習(xí)這一部分的知識時需要換一種思路。

1.3 動力學(xué)方面

動力學(xué)主要研究作用于物體的力與物體運(yùn)動的關(guān)系，以牛頓三大定律為基礎(chǔ)。這一章是靜力學(xué)知識與動力學(xué)知識的綜合運(yùn)用，也是土木工程專業(yè)后續(xù)“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計”等課程的基本理論知識。傳統(tǒng)教材講授的這部分內(nèi)容過于理論化，對于建立復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動力學(xué)方程不實(shí)用。

2 土木工程專業(yè)“理論力學(xué)”課程教學(xué)改進(jìn)方案

如何化解學(xué)習(xí)質(zhì)量與課程進(jìn)度之間的矛盾，做到“魚和熊掌兼得”？本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及考核手段三個方面對土木工程專業(yè)“理論力學(xué)”課程教學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 教學(xué)內(nèi)容改進(jìn)

（1）銜接后續(xù)課程，避免簡單重復(fù)。為了避免課程拖沓，沒有目的的教學(xué)，需要注意前后課程的銜接，已經(jīng)講過并已經(jīng)掌握的內(nèi)容，毋須重復(fù)講解，如果影響新內(nèi)容的講解，引導(dǎo)學(xué)生自主回憶。

（2）精選例題，通過對例題的推導(dǎo)理解概念、理論、定理和定律等。課本上、網(wǎng)上還有一些資料上有很多理論力學(xué)的例題，在講授課程時，切忌每道題都講或是隨便講一兩道題。每道題都講固然可以讓學(xué)生接觸很多題目類型，但課上時間是有限的，而且面面俱到的講課方式還會磨滅一部分學(xué)生的探索欲望。而隨便講一兩道題的做法更是不負(fù)責(zé)任的行為，課堂教學(xué)過程中無法通過典型例題進(jìn)一步加深學(xué)生對概念、理論、定理和定律等的理解，而且也不利于學(xué)生課下自學(xué)。因此，教師在備課的過程中必須從大量的題型中選取最具代表性的例題，將每道典型例題的解題方法、步驟以及其所應(yīng)用到的概念、理論、定理及定律等都要?dú)w納總結(jié)。

（3）加強(qiáng)動力學(xué)知識的講解，利用動力學(xué)普遍定理解決土木工程結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)分析。傳統(tǒng)理論力學(xué)動力學(xué)內(nèi)容僅局限于各概念及其計算、各定理及其應(yīng)用。一般課本上動力學(xué)這部分選取的例題夠典型，但一般很抽象，體現(xiàn)土木工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的例題不多。傳統(tǒng)理論力學(xué)動力學(xué)教學(xué)內(nèi)容會讓學(xué)生有完全應(yīng)用不到自己所學(xué)的專業(yè)里面的感覺，鑒于此，在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將動力學(xué)知識擴(kuò)展應(yīng)用到土木工程結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)分析之中。endprint

（4）貫穿發(fā)散思維訓(xùn)練，注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)。教學(xué)內(nèi)容中貫穿創(chuàng)新思維訓(xùn)練，通過合理設(shè)問，以某一點(diǎn)或是某一方面為中心，調(diào)動學(xué)生的知識儲備，并在這個基礎(chǔ)升上進(jìn)行想象，從而產(chǎn)生多條解題思路；典型例題以力學(xué)模型的建立、求解與分析為主線，注重題型歸納與方法總結(jié)。

2.2 教學(xué)手段的改進(jìn)

目前，大部分教師的教學(xué)手段是采用傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合，但講解起來還是傳統(tǒng)的灌輸式、填鴨式教育，老師講，學(xué)生聽，連互動的機(jī)會都很少。鑒于此，本文提出利用啟發(fā)式多媒體教學(xué)教案、自主學(xué)習(xí)型網(wǎng)絡(luò)課件等手段豐富“理論力學(xué)”的課堂教學(xué)。

（1）啟發(fā)式多媒體教案。所謂啟發(fā)式多媒體教案是指能指導(dǎo)、引導(dǎo)、啟示、激發(fā)學(xué)生自覺地、積極地學(xué)習(xí)和思考及主動實(shí)踐的多媒體教案。[2]總結(jié)國內(nèi)學(xué)者的研究成果，結(jié)合我校專業(yè)特色及學(xué)生學(xué)情，以課程教學(xué)基本要求為依據(jù)精選內(nèi)容，按章節(jié)制作課堂啟發(fā)式教學(xué)平臺與組合式課件素材庫，包括土木工程專業(yè)理論力學(xué)問題的工程背景，理論力學(xué)模型的抽象過程，專業(yè)特色的典型例題，激活思維的問題思考，生動形象的難點(diǎn)剖析，復(fù)雜現(xiàn)象的過程演示等，形成一套與傳統(tǒng)教學(xué)手段密切配合，互相補(bǔ)充的多媒體教案，便于選用重組，體現(xiàn)個人風(fēng)格。

（2）自主學(xué)習(xí)型網(wǎng)絡(luò)課件。為了提供學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的平臺，利用微課技術(shù)對每一章節(jié)里面的重、難點(diǎn)問題進(jìn)行課堂回顧，并對典型例題、習(xí)題進(jìn)行答疑。將錄制好的微課課件上傳到學(xué)校網(wǎng)站供學(xué)生下載觀看。例如“理論力學(xué)”中摩擦理論的“微課視頻”截圖如圖1所示。

2.3 考核手段的改進(jìn)

目前，學(xué)校對“理論力學(xué)”課程的考核手段是平時考勤+作業(yè)完成情況+期末考試，這種考核手段在一定程度上綜合考慮了各種因素對最終成績的影響，較為合理。但其中平時考勤與作業(yè)完成情況的判斷比較主觀，有時這兩者的完成并不能真正敦促學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度以及正確評價學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。為了使平時考勤與作業(yè)能夠真正發(fā)揮積極的作用，可以對這兩者的實(shí)施方案進(jìn)行改進(jìn)。

在平時考勤這個問題上，為了避免有學(xué)生替達(dá)到的現(xiàn)象，可以將上課前點(diǎn)名改為下課前點(diǎn)名，點(diǎn)到一個學(xué)生，該名學(xué)生離開教室。為了避免占用過多的時間，人數(shù)較少時全點(diǎn)，人數(shù)較多時點(diǎn)一部分。

為了獲得較好的自學(xué)習(xí)效果，將傳統(tǒng)的作業(yè)方式更改為小測試，分章節(jié)進(jìn)行自測，由教師親自監(jiān)考，小測試的成績由做題時間的長短、題目分析和步驟的完整性及結(jié)果的正確性決定，做題時間越短、題目步驟越完整、結(jié)果正確的測卷得分越高。將做題時間的長短作為控制成績的一個指標(biāo)，（下轉(zhuǎn)第127頁）（上接第114頁）會在一定程度上避免不會做的學(xué)生抄襲會做學(xué)生的答題步驟。題目步驟的完整性可以評判一個學(xué)生是否真正做到了對某一部分理論的靈活應(yīng)用，而結(jié)果的正確性又可以反映學(xué)生的認(rèn)真程度。

上述方法基本可以做到公平公正的給分，所以可以提高平時成績在總成績中的比重，這樣可以進(jìn)一步提高學(xué)生對平時努力學(xué)習(xí)的重視程度。

3 “理論力學(xué)”教學(xué)改進(jìn)后效果預(yù)想

通過教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)使理論力學(xué)知識系統(tǒng)化、實(shí)用化、豐富化，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散、創(chuàng)新思維；教學(xué)手段的改進(jìn)可以使理論力學(xué)知識更立體化、個性化，為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；考核手段的改進(jìn)可以一定程度上解決平時成績給分的不公平性，為愛學(xué)習(xí)、努力學(xué)習(xí)的學(xué)生提供更積極的考核手段，并且可以規(guī)避一些學(xué)生平時不努力、臨考抱佛腳的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

“理論力學(xué)”是一門基礎(chǔ)科學(xué)，它所闡明的規(guī)律帶有普遍的性質(zhì)；力學(xué)又是一門技術(shù)科學(xué)，它是許多工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)。[3]對于土木工程專業(yè)的學(xué)生來說，“理論力學(xué)”是一類極為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果的好壞將直接影響學(xué)生對今后其他專業(yè)課程的理解，還將影響學(xué)生以后解決實(shí)際問題的能力。

本文以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量和按時完成教學(xué)進(jìn)度為目的，從靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)三個內(nèi)容上介紹了“理論力學(xué)”課程教學(xué)存在的問題。通過教學(xué)實(shí)踐，加上自己的思考，提出了土木工程專業(yè)“理論力學(xué)”課程教學(xué)改進(jìn)方案，并對改進(jìn)預(yù)期效果進(jìn)行了預(yù)估。本文提出的“理論力學(xué)”課程改進(jìn)方案對于地方院校培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用人才具有一定的指導(dǎo)意義和參考作用。

基金項(xiàng)目：南陽師范學(xué)院校級專項(xiàng)項(xiàng)目（ZX2016009），南陽師范學(xué)院校級青年項(xiàng)目（17437）

參考文獻(xiàn)

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