應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型下《理論力學(xué)》課程的改革與探索

尚志勇 塔力哈爾·夏依木拉提

摘 ?要：理論力學(xué)課程是很多專業(yè)必學(xué)的一門基礎(chǔ)課，廣泛應(yīng)用于很多工程技術(shù)領(lǐng)域。學(xué)生們普遍反映學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象，解題方法難以掌握。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，結(jié)合近年來的教學(xué)實(shí)踐、專業(yè)需求和學(xué)生基礎(chǔ)，從課程的課時(shí)安排，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法與手段等方面對《理論力學(xué)》課程進(jìn)行了改革與探索，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，增強(qiáng)了學(xué)生的知識應(yīng)用能力。?

關(guān)鍵詞：理論力學(xué) ?應(yīng)用型人才 ?工科專業(yè) ?教學(xué)改革

中圖分類號：H191 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）06（b）-0120-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級不斷加快，各行各業(yè)對技術(shù)技能人才的需求越來越緊迫，我國高等教育面臨新的要求，也對高校人才培養(yǎng)模式提出新的變革。在2014年5月，教育部就出臺了高等教育重大舉措，逐步將600多所新升本科院校轉(zhuǎn)為高等職業(yè)院校，大力發(fā)展高等職業(yè)教育，加強(qiáng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。在2019年1月國務(wù)院又印發(fā)了《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》，一大批普通本科高等院校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)高素質(zhì)勞動(dòng)者和技術(shù)技能人才。這必然要求高校教師在今后的教學(xué)工作中，更加注重培養(yǎng)學(xué)生對理論知識和技術(shù)技能在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。

《理論力學(xué)》是一門很重要的工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，不僅是后續(xù)《材料力學(xué)》《結(jié)構(gòu)力學(xué)》等多門力學(xué)課程的基礎(chǔ)，也是與機(jī)械運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等緊密聯(lián)系的工程技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)[1]。

下面結(jié)合2012年以來的教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段兩個(gè)方面著手探討《理論力學(xué)》課程的教學(xué)模式改革和實(shí)踐。

1 ?教學(xué)內(nèi)容的改革

根據(jù)專業(yè)需求和學(xué)生基礎(chǔ)安排教學(xué)課時(shí)和教學(xué)內(nèi)容。首先，根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)的不同，民族班級的理論力學(xué)安排64課時(shí)，學(xué)生基礎(chǔ)差，需要授課進(jìn)度較慢，而基礎(chǔ)相對較好的班級安排48課時(shí)，要在有限的時(shí)間內(nèi)將本專業(yè)所需內(nèi)容教授給學(xué)生，就需要根據(jù)專業(yè)需求進(jìn)行安排，有所側(cè)重，教授的理論知識也需要簡單化、工程化，基礎(chǔ)較差的學(xué)生才能掌握并且跟的上授課的進(jìn)度。例如：力、力矩等矢量的運(yùn)算，盡量使用直角坐標(biāo)系進(jìn)行合成與分解，少用矢量的點(diǎn)乘與叉乘，雖然矢量的運(yùn)算簡潔方便，但是有許多學(xué)生這方面的知識并不扎實(shí);以平面力系的化簡為主，相對簡單，便于學(xué)生掌握，空間力系化簡可以略做介紹，學(xué)生如果能掌握好平面力系，自學(xué)即可擴(kuò)展到解決空間問題;其中平行力系化簡的應(yīng)用與擴(kuò)展需要側(cè)重，因?yàn)橹匦牡那蠼?、形心的求解、分布載荷（均布載荷、三角形分布載荷、函數(shù)分布載荷）的化簡，這些都是平行力系化簡的延伸與應(yīng)用。例如，材料力學(xué)中梁的彎曲章節(jié)求解中性軸還會(huì)用到重心/形心求解，機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)的課程也少不了重心的計(jì)算。運(yùn)動(dòng)學(xué)部分我們的講授和練習(xí)重點(diǎn)則放在點(diǎn)的加速度運(yùn)動(dòng)合成上，尤其牽連運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)的加速度合成，該部分如果學(xué)生能夠掌握，其余部分即使簡單介紹，學(xué)生通過看書自學(xué)仍能較好地掌握。動(dòng)力學(xué)部分則根據(jù)專業(yè)需求有所側(cè)重，例如機(jī)械系的學(xué)生，動(dòng)能定理、動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理則是必講部分，達(dá)朗貝爾動(dòng)靜法和虛位移法反而可以少講;但是對于土木工程專業(yè)的學(xué)生，虛位移法反而需要講清楚，因?yàn)楹笃诮Y(jié)構(gòu)力學(xué)還要用到虛位移的內(nèi)容。

2 ?教學(xué)手段與方法的改革

為了解決學(xué)生常常提到的聽課易、做題難、內(nèi)容抽象、分析方法掌握難、理論知識的應(yīng)用難的問題，教學(xué)手段與方法上，應(yīng)該更多地體現(xiàn)出工程背景與工程實(shí)例，尋找發(fā)揮每個(gè)學(xué)生個(gè)性的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)方式，拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，引導(dǎo)學(xué)生工程應(yīng)用思維。

理論知識的工程應(yīng)用盡可能地?zé)o處不在、潛移默化。高等數(shù)學(xué)中知識如微積分等在理論力學(xué)中多有應(yīng)用，但學(xué)生在理論力學(xué)的學(xué)習(xí)中遇到時(shí)卻往往不知如何應(yīng)用。因此我們將部分理論力學(xué)知識與微積分內(nèi)容相結(jié)合，在高等數(shù)學(xué)授課中重點(diǎn)突出高數(shù)微積分內(nèi)容的應(yīng)用，將理論力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程，求速度、加速度方程等用到求導(dǎo)、微分的內(nèi)容，提前做了很多有工程實(shí)例的例題，請高數(shù)老師在授課時(shí)，把這些題作為例題講解或作為練習(xí)題，還有直桿、圓環(huán)、圓盤等物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量求解也都提前作為例題在高數(shù)積分內(nèi)容授課時(shí)講解。

多媒體和傳統(tǒng)板書的合理應(yīng)用。多媒體的教學(xué)方式不僅可以極大地節(jié)約上課時(shí)間，從硬件上保證了學(xué)時(shí)減少而內(nèi)容不減，而且可以通過圖片、動(dòng)畫演示、視頻等手段向?qū)W生展示大量的工程實(shí)例或?qū)嵨铮瑸閷W(xué)生理解抽象的內(nèi)容提供了很好的平臺。但是多媒體教學(xué)也有其弊端[2]：課堂光線暗淡，很多多媒體課件畫面鮮艷看久了造成視覺疲勞，學(xué)生容易困倦;每頁課件上信息量有限，頻繁地翻頁必然導(dǎo)致學(xué)生印象不深，學(xué)生分神就會(huì)銜接不上前頁的內(nèi)容，尤其是演示推導(dǎo)過程時(shí)，多個(gè)頁面前后翻動(dòng)，其弊端更加明顯。而傳統(tǒng)的板書在演示公式推導(dǎo)等內(nèi)容時(shí)，可以將推導(dǎo)內(nèi)容都保留在黑板上，教師可以在結(jié)束時(shí)將推導(dǎo)過程貫穿起來，承前啟后，邏輯連貫，展示給學(xué)生一個(gè)清晰的思路。所以在授課過程中教師探索更多的工程案例和工程背景資料通過多媒體展示給學(xué)生，而遇到有推導(dǎo)過程的內(nèi)容則采用板書授課。

尋找發(fā)揮學(xué)生個(gè)性的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)方式[3]。在學(xué)校師資等教育資源有限的情況下，合班授課的教學(xué)環(huán)境已是常態(tài)，填鴨式的教學(xué)顯然不能滿足應(yīng)用型本科的培養(yǎng)需求?？紤]到學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，尤其是民族班的學(xué)生知識基礎(chǔ)薄弱，將教學(xué)資源上線，制作了很多理論力學(xué)例題小視頻，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求在網(wǎng)站上觀看學(xué)習(xí)。同時(shí)還有大量的練習(xí)題，這些題分為簡單、提高兩類，基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)上手慢的學(xué)生自行選擇做簡單類型的練習(xí)題，主要是概念的記憶與理解、解題方法或公式的簡單應(yīng)用。熟練后可以做提高型練習(xí)題，有大量理論力學(xué)知識綜合應(yīng)用類的題目，或是帶有鮮明工程背景的題目供學(xué)生選擇。我們還將歷年全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽的相關(guān)題目，額外做成了“學(xué)霸型”題目，鼓勵(lì)部分學(xué)生去自行研究探索，結(jié)果每學(xué)期都有幾個(gè)小團(tuán)隊(duì)做出了其中個(gè)別題目，在課堂詳細(xì)講解他們的解題過程與思路。學(xué)生成就感十足，對其他學(xué)生也有很好的激勵(lì)效果。

3 ?結(jié)語

《理論力學(xué)》課程的教學(xué)，以前學(xué)生總是反映做題難、學(xué)不會(huì)，考試卷上空白題多，甚至部分民族班在后期學(xué)專業(yè)課的時(shí)候，有專業(yè)課老師不得不再次講授部分理論力學(xué)知識。最近幾年在應(yīng)用型本科的轉(zhuǎn)型之下，《理論力學(xué)》的授課內(nèi)容、授課方式和手段都在不斷地嘗試改革與探索：更多地將理論知識與該專業(yè)工程背景、實(shí)例相結(jié)合，按照專業(yè)需求將理論知識簡單化、工程化，側(cè)重點(diǎn)突出。教學(xué)手段上不斷探索多媒體、網(wǎng)絡(luò)等手段與傳統(tǒng)板書的相結(jié)合，揚(yáng)長避短，既要學(xué)生直觀形象地認(rèn)識到理論知識在工程問題的應(yīng)用，也要發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的個(gè)性，由淺入深，潛移默化地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生把理論知識應(yīng)用于專業(yè)工程實(shí)際的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 張揚(yáng).《理論力學(xué)》課堂教學(xué)改革與探索[J].考試周刊，2017（62）：41-42.

[2] 劉婕.工科理論力學(xué)課程教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)關(guān)系淺議[J].教育教學(xué)論壇，2012（34）：128-130.

[3] 張旭.《工程力學(xué)》課程教學(xué)方法改革的探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017（17）：233-235.