工科《理論力學(xué)》教學(xué)改革研究

樊甜甜

【摘 要】 隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)主義科學(xué)的進(jìn)步，工程問題變得越來越復(fù)雜化。由于傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)教學(xué)的課程沒有計(jì)算機(jī)技術(shù)的滲入，從而導(dǎo)致大數(shù)據(jù)的靜力學(xué)，動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的問題難以解決。工科理論力學(xué)與理科理論力學(xué)稍有不同，它更加側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，學(xué)習(xí)的內(nèi)容比較抽象化，并不強(qiáng)調(diào)學(xué)生能夠解決工程的實(shí)際問題，很少接近現(xiàn)實(shí)生活。理論力學(xué)作為工科專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課，其重要性不容忽視。本文就從現(xiàn)階段工科理論力學(xué)的教學(xué)改革出發(fā)，對(duì)工科理論力學(xué)教學(xué)的改革與優(yōu)化作出探究，以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工科理論力學(xué)學(xué)習(xí)的綜合能力和深化工科理論力學(xué)的改革為目的，期望對(duì)工科理論力學(xué)的改革研究探索盡一份綿薄之力。

【關(guān)鍵詞】 工科；理論力學(xué)；教學(xué)改革；研究探索

【中圖分類號(hào)】 O31 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 2095-3089（2018）07-00-01

工科理論力學(xué)作為工科學(xué)生的一門必修基礎(chǔ)課程，不僅是工科學(xué)生將來許多課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，還是解決許多復(fù)雜工程問題的基礎(chǔ)。隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)工科理論力學(xué)教學(xué)模式所產(chǎn)生的弊端日益嚴(yán)重，若繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系，將導(dǎo)致學(xué)生的理論學(xué)習(xí)知識(shí)與實(shí)際生活脫軌。隨著機(jī)械系統(tǒng)的靜力學(xué)，動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)日益復(fù)雜化，工科理論力學(xué)教學(xué)的改革已迫在眉睫。對(duì)此，本文做出了深切地探究與思考，在傳統(tǒng)工科理論力學(xué)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，對(duì)該課程的改革與優(yōu)化確定了方向和目的。

1 現(xiàn)階段，工科理論力學(xué)教學(xué)產(chǎn)生的弊端

1.1計(jì)算機(jī)技術(shù)的缺乏

在解決大部分復(fù)雜的工程問題時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用不容忽視。工科理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容雖然不斷改革創(chuàng)新，但是仍然與計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生了脫軌。教育工作者并沒有及時(shí)地將計(jì)算機(jī)技術(shù)滲入到工科理論力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中。主要從三個(gè)方面來講：第一，簡化和解決多維數(shù)據(jù)問題，可以采用高等數(shù)學(xué)中常用的工具矩陣，不但有利于培養(yǎng)學(xué)生的多維思維模式的能力，而且還有利于計(jì)算機(jī)技術(shù)地推廣。但是這一不可多得的利器并沒有應(yīng)用到傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)的教學(xué)中。第二，傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)教學(xué)幾乎很少應(yīng)用剛體的位形坐標(biāo)這一解決工程中大型復(fù)雜問題的工具，現(xiàn)階段的工科理論力學(xué)教學(xué)應(yīng)該更加地重視通過建立程式化方程來解決工程中出現(xiàn)的實(shí)際問題。第三，傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)教學(xué)只側(cè)重拉格朗日第二類方程的講述，并不重視拉格朗日第一類方程的教學(xué)。然而，目前很多計(jì)算機(jī)技術(shù)算法的基礎(chǔ)都是基于拉格朗日第一類方程很強(qiáng)的程式化這一特點(diǎn)建立的。許多教育工作者雖然經(jīng)常采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是都是在理論力學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)工程問題進(jìn)行仿真。然而目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)的真正應(yīng)用是需要建立理論力學(xué)方程。

1.2教學(xué)時(shí)間的減少

隨著時(shí)代的發(fā)展，許多學(xué)科被細(xì)化分類，而且多媒體技術(shù)也逐漸步入學(xué)生們的學(xué)習(xí)中，從而在授課時(shí)間上對(duì)工科理論力學(xué)的教學(xué)產(chǎn)生了巨大挑戰(zhàn)。授課學(xué)時(shí)被安排的越來越少，從而導(dǎo)致許多教學(xué)內(nèi)容沒有時(shí)間細(xì)講深化，尤其是拉格朗日第一類方程的教學(xué)，教育工作者基本沒有時(shí)間安排講述，而事實(shí)上，拉格朗日第一類方程才是許多計(jì)算機(jī)技術(shù)的原理基礎(chǔ)。

1.3課程與軟件的銜接性不強(qiáng)

傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生分析解決小規(guī)模工程問題的能力，而無法解決大規(guī)模復(fù)雜的工程問題。所以需要應(yīng)用一些計(jì)算機(jī)軟件來幫助解決，但是傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)教學(xué)與軟件的應(yīng)用學(xué)習(xí)銜接性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生在使用和學(xué)習(xí)軟件的時(shí)候很困難，力不從心。因此，現(xiàn)階段工科理論力學(xué)的課程要與軟件的學(xué)習(xí)做好銜接，將軟件方面的知識(shí)滲入到課程的課本內(nèi)容中，也有利于推動(dòng)工科理論力學(xué)朝著計(jì)算機(jī)時(shí)代方向改革。

1.4學(xué)生沒有學(xué)習(xí)的積極性

傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)教學(xué)過多地側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，比較抽象化，所解決的問題與實(shí)際生活銜接性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)工科理論力學(xué)的學(xué)習(xí)缺乏積極性。教育工作者應(yīng)該加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生能夠真正地將理論知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)踐問題中，以此來帶動(dòng)激發(fā)學(xué)生們對(duì)工科理論力學(xué)的積極性。

1.5過分依賴解題技巧性

在平時(shí)的題目練習(xí)中一直追求技巧簡便解答，但很多題目類型并不同，沒有普遍性的解答方式。傳統(tǒng)工科理論力學(xué)將點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)以及剛體上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分離開來，將動(dòng)系抽象出來，在解決點(diǎn)的速度及角速度的問題分析上依賴技巧性。此類的問題對(duì)于學(xué)生能力的培養(yǎng)固然不會(huì)有太大幫助。希望在以后的題目設(shè)定中多注重學(xué)生能力培養(yǎng)，讓同學(xué)們舉一反三的學(xué)習(xí)，這才是最有效的學(xué)習(xí)方式。

1.6理論力學(xué)的運(yùn)動(dòng)歷程分析較少

剛體是特殊的質(zhì)點(diǎn)系。傳統(tǒng)理論力學(xué)課程只能做瞬時(shí)分析對(duì)于剛體和剛體系統(tǒng)。教材中的題目大多以求解特定時(shí)刻及位置剛體系的規(guī)律，很少利用理論及方法來求解力學(xué)問題。其問題所在大可歸結(jié)于傳統(tǒng)理論力學(xué)跟計(jì)算機(jī)技術(shù)不銜接。

2 對(duì)工科理論力學(xué)教學(xué)改革方向的研究

隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)階段工科理論力學(xué)的教學(xué)要充分結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，將工科理論力學(xué)教學(xué)的改革方向調(diào)向工程實(shí)際問題，注重培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力。工科理論力學(xué)的教學(xué)中也要及時(shí)準(zhǔn)確地應(yīng)用到數(shù)學(xué)常用解題工具，為計(jì)算機(jī)技術(shù)的滲入打好基礎(chǔ)。

2.1著重研究剛體和剛體系的課程

剛體和剛體系的課程與工程實(shí)際問題銜接比較強(qiáng)，所以教育工作者需要加強(qiáng)剛體和剛體系課程的教學(xué)，以提高學(xué)生構(gòu)造工程模型的能力。

2.2數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用

解決大規(guī)模復(fù)雜的工程問題需要先將問題簡化分析，就需要應(yīng)用數(shù)學(xué)常用工具來幫助解決，所以教育工作者需要在工科理論力學(xué)的教學(xué)中加強(qiáng)高等數(shù)學(xué)常用工具的應(yīng)用，利用高等數(shù)學(xué)中的常用工具幫助學(xué)生推導(dǎo)理論力學(xué)中的定理，使理論力學(xué)知識(shí)變得簡單易懂，幫助學(xué)生們更能深入地理解工科理論力學(xué)知識(shí)和技巧。

2.3工科理論力學(xué)教學(xué)改革的目的

傳統(tǒng)的工科理論力學(xué)教學(xué)只側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生理論邏輯能力，而對(duì)于解決工程實(shí)際問題的能力并不重視，從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)與實(shí)際生活脫軌。現(xiàn)階段工科理論力學(xué)教學(xué)應(yīng)該更加注重培養(yǎng)學(xué)生解決工程中的實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生分析、簡化、解決、探究工程問題的綜合能力。

3 結(jié)束語

教育工作者應(yīng)該將提高學(xué)生整體素質(zhì)作為工科理論力學(xué)教學(xué)的指導(dǎo)思想，通過應(yīng)用數(shù)學(xué)常用工具幫助深化工科理論力學(xué)的改革，做好理論知識(shí)與實(shí)際生活的銜接?？傊碚摿W(xué)改革體系和優(yōu)化的教學(xué)方法，在實(shí)踐中證明，對(duì)于學(xué)生普遍實(shí)用，學(xué)生反映課堂生動(dòng)有趣，學(xué)習(xí)氣氛濃厚，并且學(xué)習(xí)成績優(yōu)異。通過改革加強(qiáng)了基礎(chǔ)，注重了學(xué)生能力的培養(yǎng)。

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