《理論力學(xué)》課程的教改認(rèn)識

楊欣怡 劉洋 呂超穎

摘 要：《理論力學(xué)》作為機(jī)械類專業(yè)課程中的一項重要課程，內(nèi)容涵蓋面廣、知識點龐雜，應(yīng)用性較強(qiáng)。針對目前《理論力學(xué)》課程教學(xué)中出現(xiàn)的學(xué)生參與度低、課堂活躍度不夠、課堂效果不佳等問題，將對教學(xué)方法、考核方法等進(jìn)行探討，提出以學(xué)生為中心，借助多媒體教學(xué)的方法，以達(dá)到提高學(xué)生興趣和授課效果的目的。

關(guān)鍵詞：理論力學(xué) 教學(xué)方法 考核方法

1 引言

《理論力學(xué)》作為機(jī)械類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，內(nèi)容涉及非常廣泛，主要包括靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三部分，其中靜力學(xué)是對物體受力分析、平面力系和空間力系進(jìn)行了深層次的討論和研究，運動學(xué)是對質(zhì)點和剛體的簡單運動以及點的合成運動、剛體平面運動等復(fù)雜運動都進(jìn)行了解與掌握，動力學(xué)則是對基本方程、微分方程、動能定理和達(dá)朗貝爾原理等進(jìn)行說明。該課程是材料力學(xué)、流體傳動與控制等機(jī)械相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，因此該課程對于學(xué)生的重要程度不言而喻。但現(xiàn)階段通過對學(xué)生課堂表現(xiàn)的觀察，發(fā)現(xiàn)學(xué)生整體的參與度較低、課堂活躍度不夠，使得課堂效果不佳，大部分學(xué)生對理論力學(xué)所講知識無法有效吸收，僅靠死記硬背等簡單方式來完成本門課程考試的任務(wù)，通過分析及研究可以理論力學(xué)課程現(xiàn)有的課堂效果不利于學(xué)生進(jìn)入社會后的發(fā)展，因此改進(jìn)理論力學(xué)課堂教學(xué)的內(nèi)容以及方式方法對提高機(jī)械類專業(yè)學(xué)生對學(xué)習(xí)理論力學(xué)課程的學(xué)習(xí)熱情具有重要影響。

2 教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方法

2.1 教學(xué)內(nèi)容整合優(yōu)化

理論力學(xué)課程主要包含靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)三大部分，其書籍種類也不計其數(shù)，但通過對比可以發(fā)現(xiàn)，對于不同出版社所出版的理論力學(xué)教材或者課外輔導(dǎo)書籍來說都是大同小異的，問題主要體現(xiàn)在絕大部分的題目不夠新穎，在隨著社會熱點變化的同時沒有得到相應(yīng)的改變，如在靜力學(xué)部分中對物體進(jìn)行受力分析時，還只是借助簡單的梁、球體、墻壁來講解和說明對于物體受力分析過程中所應(yīng)該注意到的步驟及問題，這樣的教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生來說是相對乏味的，并不能有效地勾起學(xué)生的熱情度?；诖?，在進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容講解的同時，應(yīng)該以時事熱點來進(jìn)行切入及說明，如近些年來，橋梁安全是大家比較關(guān)注的一個熱點問題，如果我們在進(jìn)行受力分析相關(guān)內(nèi)容講解的同時，能夠引入橋梁承載能力及受力均勻度的分析，從而來加深學(xué)生對于此內(nèi)容的學(xué)習(xí)及掌握程度。傳統(tǒng)的內(nèi)容在一些特定的時候?qū)μ岣邔W(xué)生的參與度來說效果并不是很好，因此我們要對所講授的內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，利用每節(jié)課有限的時間來為學(xué)生勾畫出較大的接觸廣度。

2.2 以學(xué)生為中心的教學(xué)組成

在傳統(tǒng)的課程教授模式中，對于理論力學(xué)這門專業(yè)基礎(chǔ)課程的講授，通常是以老師為主，學(xué)生為輔的形式來進(jìn)行的，知識點總是單一地進(jìn)行單方向的傳遞，使得學(xué)生對于所講授內(nèi)容的興趣度及參與度不高，長期以往會造成學(xué)生失去對于本門課程學(xué)習(xí)的熱情和興趣。針對此現(xiàn)象的出現(xiàn)，老師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的實際情況對講課的內(nèi)容及方法進(jìn)行調(diào)整，如適當(dāng)添加多媒體動圖的演示、其中對于較難理解的結(jié)構(gòu)及運動情況可用UG、Pro/E等三維建模軟件來在課堂上進(jìn)行模型的建立，通過在課堂上的親自動手演示來加深學(xué)生對于知識難點的理解及掌握，并且可以在建模的過程中，通過對重要操作命令的反復(fù)強(qiáng)調(diào)及對相似命令的實例區(qū)分，來說明不同命令所呈現(xiàn)出不同的處理特點，如UG軟件中的布爾運算，包括求和、求差及求交。通常當(dāng)老師首次提出基本概念時，學(xué)生都是處于很難理解的狀態(tài)，對這三種不同計算方式的特點也不夠了解，那么在此時，教師就可以直接借助UG等軟件來進(jìn)行實體的操作演示，讓學(xué)生能夠更加直觀地感受和區(qū)分，如可以利用圓柱體命令首先建立出一個三維圓柱體，其次在三維圓柱體表面上端建立同軸不同徑的另外一個三維圓柱體，并將新的三維圓柱體表面向下拉伸，使得兩個圓柱體之間有重合部分，接著就是利用三種不同的計算方式來完成對兩個目標(biāo)對象的選取，從而得出不同的計算結(jié)果。通過簡單的對比來加深學(xué)生對于布爾運算的理解及掌握。除此之外，還可通過使用CAE模擬軟件，如DEFORM、ABAQUS等對物體的運動過程進(jìn)行仿真演示等。例如在對剛體平面運動的定義講解及教授時，學(xué)生根據(jù)書本上標(biāo)出的二維圖一時間無法理解或想象出曲柄連桿、齒輪機(jī)構(gòu)等的平面運動狀態(tài)，此時即可通過軟件建模及CAE仿真來實現(xiàn)連桿或機(jī)構(gòu)整體動態(tài)運動的展示，加深學(xué)生對于剛體平面運動定義的理解及掌握，如此教學(xué)，可使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論力學(xué)知識內(nèi)容的同時也接觸關(guān)于CAD/CAE/CAM 計算機(jī)軟件技術(shù)等的相關(guān)內(nèi)容，為今后從事模具設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等工作奠定了一定的基礎(chǔ)。通過教學(xué)方式的改變來實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)問題的改善，通過多種教學(xué)方式的變化加深學(xué)生課堂的參與度，有效提高學(xué)習(xí)效率。

2.3 實驗實訓(xùn)練習(xí)

針對本門課程的性質(zhì)以及應(yīng)用型本科院校的定位標(biāo)準(zhǔn)，對于理論力學(xué)知識的講解其目的主要是在實際的應(yīng)用過程中去分析力學(xué)等問題，因此應(yīng)借助學(xué)校實驗室以及工程實際問題分析，在實驗室中加深對于平面及空間力系平衡問題的討論及分析。

傳統(tǒng)理論力學(xué)的教學(xué)過程中，絕大多數(shù)院校均是以理論教學(xué)為主，忽略了對于實驗及實訓(xùn)內(nèi)容的講解，使得學(xué)生的實際動手能力以及利用理論力學(xué)相關(guān)知識解決實際力學(xué)問題的能力得不到鍛煉和提高，因此在對本門課程改革的過程中，要加大實驗等動手練習(xí)的比例，以此來達(dá)到鍛煉學(xué)生將所學(xué)理論知識轉(zhuǎn)換成實際解決問題的能力和本事。例如在理論力學(xué)靜力學(xué)部分中的摩擦相關(guān)章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中，可以通過增添實驗課時來加深學(xué)生對于靜摩擦、動摩擦等的理解和判斷。具體的實驗項目可以包含摩擦系數(shù)量測實驗以及影響動摩擦因數(shù)的因素試驗等?，F(xiàn)以影響動摩擦因數(shù)的因素實驗為例，在本次的實驗練習(xí)中，學(xué)生首先可以憑借自身所學(xué)習(xí)過的相關(guān)知識，思考總結(jié)能夠影響動摩擦因數(shù)的因素都有哪些，然后將其影響因素進(jìn)行整理，接下來就是想辦法改變試樣的條件，以驗證是否能夠影響摩擦因數(shù)，比如以材料表面的粗糙度為影響因素，學(xué)生就會利用所學(xué)過的知識去思考改變材料粗糙度的方法，如可以借助不同粒度的砂紙來對材料表面的粗糙程度進(jìn)行改變，使得試樣達(dá)到實驗的條件，其次就是利用專業(yè)的實驗設(shè)備，如摩擦系數(shù)測量儀來完成不同條件下摩擦系數(shù)的量測，即對具有不同粗糙程度的試樣的摩擦系數(shù)進(jìn)行量測，從而探索不同影響因素對于摩擦系數(shù)影響的具體規(guī)律。通過此次實驗的整體操作練習(xí)過程，不僅使得學(xué)生掌握了使用設(shè)備測量摩擦系數(shù)的能力，還使得學(xué)生對于試樣的磨制有實際的操作練習(xí)，為今后學(xué)生從事相關(guān)實驗或者性能檢測等提供一定的操作基礎(chǔ)。簡單的一個實驗可以從方方面面來鍛煉學(xué)生的綜合能力，因此可以看出實驗及實訓(xùn)對于理論力學(xué)教學(xué)的重要性，學(xué)生通過親身實驗的操作，能夠加深對于理論知識的掌握，以及綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。故在理論力學(xué)的教學(xué)改革中，實驗及實訓(xùn)課時課程內(nèi)容的添加對于提升理論力學(xué)教學(xué)效果來說是很重要的一環(huán)。

2.4 考核方法的變革

理論力學(xué)課程傳統(tǒng)的考試形式總是以筆試試卷地形式來進(jìn)行，且考試成績在整體的成績中占據(jù)極大的比例，這樣傳統(tǒng)的考核方式使得學(xué)生往往是在考前對所學(xué)的理論知識點進(jìn)行突擊，通過死記硬背的方式也能夠順利通過考試，但是學(xué)生對于知識點實際理解的程度并不像考試成績所體現(xiàn)出來的那樣。因此可以看出這種傳統(tǒng)的考核方式僅僅能夠簡單檢測出學(xué)生對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的識記程度，卻不能有效地鍛煉學(xué)生對于所學(xué)知識的應(yīng)用能力。尤其是對于應(yīng)用型本科院校的定位，旨在培養(yǎng)具有實際動手及操作能力的學(xué)生，應(yīng)將重點放在學(xué)生實際對于知識點掌握及使用的熟練程度上，故針對此情況，應(yīng)對理論力學(xué)課程的考核方式也進(jìn)行調(diào)整，主張多元化的考核方法，除了將筆試成績納入成績考核內(nèi)，還應(yīng)將學(xué)生平時上課時的表現(xiàn)及參與互動情況作為成績考核的一部分，以此來促進(jìn)學(xué)生在課堂上的專注度，并結(jié)合課時安排，對實踐內(nèi)容所占的比例進(jìn)行調(diào)整，實驗包含的內(nèi)容除了簡單的驗證性實驗之外，多進(jìn)行開放性及創(chuàng)新性類型的實驗操作，加大學(xué)生實際動手能力，綜合多個方面來豐富考核方法，使得學(xué)生的理論及實際運用的能力均能夠得到有效地檢測及提升。

3 結(jié)語

本文通過對《理論力學(xué)》課程的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進(jìn)行簡單介紹，并對造成此現(xiàn)狀的原因進(jìn)行簡單分析，基于以上對該門課程的教學(xué)方法及考核方式進(jìn)行教學(xué)討論，提出以學(xué)生為中心的多種教學(xué)手段結(jié)合、增加實驗及實訓(xùn)課程內(nèi)容以及多元化的考核方式，使得學(xué)生對于理論知識及實際運用知識的能力都得到一定程度地提升。讓學(xué)生在具有足夠?qū)I(yè)知識的前提下，具備一定程度的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力，為今后進(jìn)入社會奠定下牢固的基礎(chǔ)。

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