淺談理論力學(xué)有效教學(xué)的幾點方法

高申煣，周 濤，王鳳娟

（齊齊哈爾大學(xué)機電工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

理論力學(xué)是力學(xué)類、機械類和土木類等專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，是材料力學(xué)、機械振動、機械原理等課程的基礎(chǔ)，甚至一些研究生課程里也會有少些學(xué)時的理論力學(xué)課，它在理工科院校的教學(xué)活動中具有重要地位。但學(xué)生普遍反映其內(nèi)容繁多且較為抽象，不好理解，加之在應(yīng)用型大學(xué)中不斷縮減課時，那么如何讓學(xué)生能在有限的時間內(nèi)掌握相應(yīng)知識點、學(xué)好理論力學(xué)，這就要求我們不斷探索有效教學(xué)方法以適應(yīng)現(xiàn)代大學(xué)的需要。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，針對機械類學(xué)生特點，將理論力學(xué)較為有效的教學(xué)方法歸納如下。

1 結(jié)合科技前沿有效教學(xué)

為了開拓視野、緊跟科技前沿，可結(jié)合教師自身的科研項目，介紹相關(guān)知識點在工程實際中的應(yīng)用來激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。還可以引入與理論力學(xué)學(xué)科相關(guān)的最新國際國內(nèi)科研成果，例如航空航天領(lǐng)域火箭發(fā)射、衛(wèi)星空間對接等動力學(xué)問題，機器人手臂運動問題中涉及的剛體動力學(xué)知識等。因為高科技新成果在新聞中經(jīng)常能看到，因為好奇新事物從而引發(fā)求知欲。但是學(xué)生不知道原理，在課堂上引入相關(guān)理論力學(xué)知識加以解釋，學(xué)生會有豁然開朗的感覺繼而體會到學(xué)習(xí)理論力學(xué)的重要性和樂趣。

2 結(jié)合多媒體有效教學(xué)

在講緒論時，可以將有趣的理論力學(xué)現(xiàn)象嵌入多媒體課件中。例如介紹緒論時引入美國塔克馬大橋“空中飛舞的大橋”影像資料，勾起學(xué)生們學(xué)習(xí)理論力學(xué)的興趣。靜力學(xué)部分應(yīng)用多媒體輔助教學(xué)可以大大縮短畫受力分析圖的時間。運動學(xué)部分結(jié)合實際制作Flash動畫演繹，學(xué)生反饋效果很好。例如借助多媒體可以直觀生動地描繪點的運動軌跡，又例如在介紹剛體的簡單運動時，通過制作動畫，可以直接明了的理解平移和定軸轉(zhuǎn)動進而分析各桿件的速度和加速度等物理量。

在介紹點的復(fù)合運動時，動畫的優(yōu)勢更加明顯。例如對理論力學(xué)教材[1]例7-7回轉(zhuǎn)儀上各點的速度、加速度分析求解時，圓盤做定軸轉(zhuǎn)動的同時框架也在做定軸轉(zhuǎn)動，通過制作動畫進行演繹，可以直觀的看到各點的運動情況，區(qū)分三種運動，進而幫助學(xué)生進行各點運動分析，有些時候沒有多媒體輔助設(shè)備，講解復(fù)雜的剛體平面運動時，學(xué)生們只能憑空想象，理解起來很吃力，導(dǎo)致一道平面運動綜合題會占用很大一部分課堂時間。例如在介紹剛體的平面運動時理論力學(xué)教材例8-17，制作動圖如圖1所示，根據(jù)動圖很容易判斷AC平移運動、BD平移運動以及AE的平面運動。

圖1 剛體復(fù)雜平面運動

但是應(yīng)用多媒體的弊端是講課節(jié)奏稍快，同學(xué)們在短時間內(nèi)要吸收整頁PPT內(nèi)容顯得有些困難。教師可以根據(jù)教學(xué)大綱的要求，在每頁PPT上用不同字體大小、字體顏色來區(qū)分重難點，針對重難點部分放慢講課速度，這樣可以幫助學(xué)生將注意力集中在重難點內(nèi)容上。

3 引導(dǎo)和激勵

在學(xué)生思路偏離、思維受限不能有效對知識點進行拓展時給予引導(dǎo)，在學(xué)生不愿學(xué)習(xí)、對理論力學(xué)知識不感興趣時給予激勵。對那些能用不同方法解題，思路正確且?guī)又車瑢W(xué)一起探究理論力學(xué)知識點的同學(xué)給予加分鼓勵，以吸引更多的同學(xué)向榜樣學(xué)習(xí)。

在知識應(yīng)用上的引導(dǎo)，具體表現(xiàn)為對一些簡單知識點和習(xí)題只做提示，留給學(xué)生自己思考和歸納總結(jié)，增強他們學(xué)習(xí)的主動性。如果時間允許可以采用過程啟發(fā)式教學(xué)[2]。例如對于動力學(xué)部分，很多題型都是一道題有多種不同解法，可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試不同解法，開拓思維的同時也達到了復(fù)習(xí)的目的，等到大部分同學(xué)都做出了一個自己的答案時，再讓最先找到不同解法的同學(xué)給大家講一下思路，對正確的方法給予適當(dāng)加分。這樣會產(chǎn)生一個有趣現(xiàn)象，不斷有同學(xué)提出新方法，還有一部分同學(xué)直接對其方法進行質(zhì)疑。在質(zhì)疑中加深了學(xué)生對知識的理解。無論是提出新方法還是提出質(zhì)疑的同學(xué)，都是本節(jié)課的受益者，因為他們真正的參與了課堂，真正的根據(jù)已經(jīng)學(xué)到的知識點進行思考探索。然后和同學(xué)們一起探索比較其他不同解法，在適當(dāng)?shù)臅r候再由教師進行歸納分析總結(jié)，最后給出最佳答案并對最佳答案進行加分獎勵。假設(shè)學(xué)生本節(jié)課回答問題的主動性不高，給回答問題的學(xué)生們適當(dāng)?shù)募臃旨睢；蛘甙蚜?xí)題布置下去讓同學(xué)們課后做，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂下次課分組討論學(xué)習(xí)。

通過引導(dǎo)和激勵達到對課堂的整體調(diào)控。例如當(dāng)學(xué)生犯困狀態(tài)不佳時，能讓他們精神振作；當(dāng)學(xué)生過度興奮時，能讓他們歸于平靜；當(dāng)學(xué)生迷茫無解題思路時，能給他們指明方向；當(dāng)學(xué)生沒有信心時，能調(diào)動他們的積極性。

4 有效理解各部分概念之間的關(guān)系

靜力學(xué)研究的是物系在任意力系下的平衡規(guī)律，平面和空間力系的講授主線為：匯交力系、力偶系、任意力系，其中任意力系可由力系和力偶系等效替代。然后應(yīng)用平衡方程進行求解。運動學(xué)的概念由點到剛體，由簡單運動到復(fù)雜運動。首先理解點的運動學(xué)和剛體的簡單運動（平移和定軸轉(zhuǎn)動）。其次學(xué)習(xí)點的合成運動，最后學(xué)習(xí)剛體的平面運動（即有平移又有轉(zhuǎn)動）。動力學(xué)主要學(xué)習(xí)三大定理和兩個原理，即動量定理、動量矩定理和動能定理以及達朗貝爾原理和虛偽移原理。通過牛頓定理將靜力學(xué)和動力學(xué)部分相結(jié)合來分析動力學(xué)問題。理解各部分概念之間的關(guān)系進行有效教學(xué)。

5 提升自身素，質(zhì)精講精練

不斷學(xué)習(xí)最先進的教學(xué)理念。不斷進行課前、課中以及課后反思，總結(jié)心得。多參與一系列教研活動，聽名師講座，找到自身的弱點確定今后應(yīng)該努力的方向。不斷提升自身教學(xué)水平和素養(yǎng)。

幫助學(xué)生掌握學(xué)習(xí)策略，根據(jù)工程實際，設(shè)計明確有效的教學(xué)任務(wù)。努力做到精講精練的同時注重理論力學(xué)的“講和練”要與工程實際相結(jié)合，提高學(xué)習(xí)應(yīng)用效率。機械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)理論力學(xué)前都經(jīng)歷了車間實習(xí)，對部分機床、齒輪傳動和桿件機構(gòu)都有了一定的認識，例如將牛頭刨床機構(gòu)抽象為如下力學(xué)模型，進行運動學(xué)分析。

圖2牛頭刨床機構(gòu)運動簡圖

圖2 為車間里的牛頭刨床機構(gòu)，在刨床上直接簡化模型為：黃色部分為遙桿，藍色部分為滑塊，上下兩個黑色部分為定軸。直接聯(lián)系工程實際，然后進行運動分析。這樣在練習(xí)題提高課堂效率的同時讓學(xué)生們有一種學(xué)以致用的感覺，瞬間將同學(xué)們帶回工作現(xiàn)場，應(yīng)用理論力學(xué)知識求解問題。

6 正確處理師生關(guān)系促進有效教學(xué)

正確處理師生關(guān)系，首先要遵守師風(fēng)師德準(zhǔn)則?，F(xiàn)在全國各高校都在強調(diào)師風(fēng)師德建設(shè)的重要性，教師要做到“德為人先，學(xué)為人師，行為世范”。準(zhǔn)守規(guī)則，承擔(dān)責(zé)任。在課堂上教師要嚴格規(guī)范自己言行，不使用低俗惡毒的語言對學(xué)生進行侮辱。

教師要尊重學(xué)生的個人能力和人格尊嚴。高校教師從學(xué)歷上來看研究生居多，也不乏有名校和海外留學(xué)的優(yōu)秀人士，有些教師智商高、學(xué)歷高、經(jīng)歷豐富、眼界開闊，一些教授只給研究生博士生上課，覺得給大一、大二的孩子們上課有些“大材小用”。或者有一些教師在課堂上針對一個知識點講解兩次之后，若有學(xué)生仍然沒聽懂，就使用侮辱性詞語辱罵學(xué)生，大大傷害了學(xué)生們的人格尊嚴，貶低了他們的個人學(xué)習(xí)能力。學(xué)生很容易對學(xué)習(xí)失去興趣，產(chǎn)生自我否定甚至逆反心理。

因此，要親切友善地與同學(xué)進行交流學(xué)習(xí)，不諷刺、不挖苦、不歧視學(xué)生，及時給學(xué)生們贊賞，尊重他們的人格尊嚴，公正、平等對待學(xué)生。對學(xué)生嚴慈相濟，做學(xué)生的良師益友。師生關(guān)系融洽能有效促進課堂教學(xué)順利進行。