淺談普通二本高等院校理論力學(xué)的教學(xué)改革

孔祥清 翟 城 章文嬌 曲艷東

（遼寧工業(yè)大學(xué) 土木建筑與工程學(xué)院，遼寧 錦州121001）

0 前言

《理論力學(xué)》是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué)，是許多工科專業(yè)如機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、土木建筑工程、車輛工程等的重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，在后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)中起著承前啟后的作用[1]。其課程特點(diǎn)是理論性和抽象性極強(qiáng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，對(duì)于課堂所講內(nèi)容不太容易理解和接受，常常感到比較困難。明明覺得自己已經(jīng)把知識(shí)點(diǎn)、理論公式都掌握了，但是做題的時(shí)候仍然對(duì)問題的分析不能得心應(yīng)手。即使對(duì)于某一道題會(huì)求解了，可是換作同一類型的其他習(xí)題時(shí)，也會(huì)覺得有一種力不從心的感覺。這種情況極大地降低了學(xué)生學(xué)習(xí)《理論力學(xué)》的積極性。

近年來隨著普通高校的擴(kuò)招，導(dǎo)致生源質(zhì)量的參差不齊，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力正在下降。尤其對(duì)于普通二本院校來說，這種情況更加明顯。主要表現(xiàn)在：（1）一些本來學(xué)習(xí)積極性就不高的學(xué)生，當(dāng)感覺聽不懂的時(shí)候干脆就放棄了。（2）為了應(yīng)付老師的檢查和平時(shí)成績的考核，課后作業(yè)抄襲完成，到真正考試時(shí)成績?nèi)匀徊焕硐?。?）學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有限，對(duì)于所學(xué)的知識(shí)，感覺內(nèi)容繁雜，理不出自己的頭緒。（4）平時(shí)學(xué)習(xí)目的不明確，對(duì)于知識(shí)點(diǎn)掌握不牢，考試時(shí)靠突擊過關(guān)，其實(shí)根本沒有做到對(duì)知識(shí)的理解和掌握，導(dǎo)致到后續(xù)課的學(xué)習(xí)時(shí)，仍然覺得吃力。

因此，對(duì)《理論力學(xué)》進(jìn)行教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，一直是任課教師面臨的現(xiàn)實(shí)問題[2]。本文結(jié)合筆者近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)普通二本院校工科專業(yè)的《理論力學(xué)》的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

1 教學(xué)內(nèi)容的改革

1.1 緒論部分

緒論部分看似內(nèi)容簡單，都是一些概念性的東西，其實(shí)對(duì)于緒論部分內(nèi)容講解的效果直接絕對(duì)了學(xué)生對(duì)本門課的基本認(rèn)識(shí)和將來的學(xué)習(xí)態(tài)度。緒論部分包含了《理論力學(xué)》的研究對(duì)象和研究內(nèi)容、研究方法和學(xué)習(xí)理論力學(xué)的目的三部分內(nèi)容。有的教師在講解緒論的過程中，習(xí)慣于照本宣科，只是單純地按照書上的內(nèi)容安排向?qū)W生對(duì)這門課進(jìn)行簡單的介紹。其實(shí)不然，通過緒論的介紹，應(yīng)該讓學(xué)生了解到學(xué)什么、怎么學(xué)、為什么學(xué)，通過引入的一些素材，詳細(xì)講解課程的內(nèi)容、方法和意義。例如，可以從力學(xué)的發(fā)展歷程的角度，介紹一些與力學(xué)學(xué)科發(fā)展相關(guān)的人物（如阿基米德、伽利略、牛頓、達(dá)朗伯、伯努利等）以及他們的軼事，讓學(xué)生感受到力學(xué)學(xué)科發(fā)展到今天無論是理論還是方法都仍然不斷在發(fā)展中。另外，按照高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的要求，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力。在緒論的講解過程中，針對(duì)所教的學(xué)生專業(yè)，應(yīng)引入一些與專業(yè)相關(guān)的工程實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，闡述所學(xué)的課程在日后工作中的重要性。例如，對(duì)于土木類專業(yè)的學(xué)生，可以在緒論中引入陽臺(tái)的固定端約束、桁架的應(yīng)用等。而對(duì)于機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，可以引入曲柄滑桿機(jī)構(gòu)、振動(dòng)頻率分析等一些常見的工程實(shí)例。通過這些工程實(shí)例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《理論力學(xué)》的興趣和熱情。

1.2 靜力學(xué)部分

針對(duì)靜力學(xué)部分與大學(xué)物理和高中物理重復(fù)的部分，如物體的受力分析、二力平衡條件和力的平行四邊形法則等內(nèi)容可以略講或直接給出結(jié)論。而對(duì)于《理論力學(xué)》中新介紹的一些與工程實(shí)際緊密聯(lián)系的約束類型以及這些約束力的計(jì)算、平面任意力系和平面力偶系的平衡問題則要重點(diǎn)講解。對(duì)于機(jī)械類專業(yè)，可以介紹一些工程實(shí)際中常用的圓柱鉸鏈約束、徑向軸承、止推軸承等約束的受力分析和通過平衡力系列平衡方程對(duì)約束力進(jìn)行求解。 而對(duì)于土木類專業(yè)則可以討論一些與建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)的約束，如橋梁和樓板的靜力平衡計(jì)算以及桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算等，尤其是桁架的內(nèi)力計(jì)算對(duì)于將來的結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)也打下了基礎(chǔ)。通過這一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生建立力學(xué)模型解決工程實(shí)際問題的能力。

1.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)部分

運(yùn)動(dòng)學(xué)中與大學(xué)物理重復(fù)的內(nèi)容如點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛體的簡單運(yùn)動(dòng)等可以簡略地講，重點(diǎn)應(yīng)放在點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)和剛體的平面運(yùn)動(dòng)上。其中在點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)中，應(yīng)該對(duì)點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)的分析過程進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生掌握在不同參考系下，點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡的分析。在掌握一定技巧的基礎(chǔ)上，注重對(duì)過程的分析。

1.4 動(dòng)力學(xué)部分

動(dòng)力學(xué)部分研究的是“力+運(yùn)動(dòng)”，該部分內(nèi)容的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)方程、動(dòng)量定理和動(dòng)能定理等在大學(xué)物理甚至于高中物理力都已經(jīng)有過介紹，這部分內(nèi)容可以略講。而對(duì)于質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理、質(zhì)點(diǎn)系相對(duì)于質(zhì)心的動(dòng)量矩定理以及普遍定理的綜合應(yīng)用可詳細(xì)講解。達(dá)朗貝爾原理虛位移原理構(gòu)成了分析力學(xué)的基礎(chǔ)，這部分內(nèi)容提供了另外一種求解動(dòng)力學(xué)問題的思路——將動(dòng)力學(xué)問題在求解形式上轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)來求解。這部分內(nèi)容應(yīng)將重點(diǎn)放在工程應(yīng)用上，通過解決一些實(shí)際問題的工程實(shí)例，加深對(duì)理論的理解。

2 教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

在過去傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師一直是主動(dòng)，負(fù)責(zé)把知識(shí)傳授給學(xué)生，學(xué)生只是被動(dòng)地接受所學(xué)的知識(shí)。而在當(dāng)今對(duì)人才的培養(yǎng)過程中，不能再把學(xué)生當(dāng)作“復(fù)讀機(jī)”，一遍遍地復(fù)制老師所講的知識(shí)，自己不主動(dòng)動(dòng)腦去思考為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果，怎么得到的結(jié)果。而應(yīng)注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。因此，教師在過程中應(yīng)采用一些方法來積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生作為學(xué)習(xí)知識(shí)的主體，引導(dǎo)他們主動(dòng)去思考問題、解決問題，通過這一過程的訓(xùn)練來提高他們學(xué)習(xí)知識(shí)的主動(dòng)性和解決問題的能力?？梢圆捎萌缦路椒ǎ?/p>

2.1 采用傳統(tǒng)板書和多媒體課件相結(jié)合的方式

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)完全可以融入到課堂教學(xué)中，可以將一些圖片制作成PPT和動(dòng)畫的形式進(jìn)行演示。如在靜力學(xué)中，對(duì)于圓柱鉸鏈約束的介紹，可以制作成兩個(gè)帶孔構(gòu)件和一個(gè)螺栓的鏈接的動(dòng)畫過程，使學(xué)生可以直觀地看到這種約束的構(gòu)成以及約束力的推導(dǎo)。而在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，對(duì)于點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)和剛體的平面運(yùn)動(dòng)，可以通過動(dòng)畫演示點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)和剛體的平面運(yùn)動(dòng)過程，以及運(yùn)動(dòng)的軌跡，對(duì)于那些想象不出來運(yùn)動(dòng)形式和軌跡的學(xué)生，這種動(dòng)畫的演示能夠加深他們對(duì)問題的理解。但與此同時(shí)應(yīng)該避免多媒體教學(xué)帶來的換屏較快，學(xué)生跟不上講課速度的弊端，因此多媒體課件只能作為輔助工具，重要的公式推導(dǎo)以及例題、習(xí)題的講解還是應(yīng)該以板書為主。

2.2 探索采用討論式、啟發(fā)式的全新教學(xué)模式

為了適應(yīng)當(dāng)今對(duì)大學(xué)生能力培養(yǎng)的要求，應(yīng)該發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主觀能動(dòng)作用。提高他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性?？刹捎谜n前預(yù)習(xí)即每堂課的結(jié)束前，留出5分鐘時(shí)間布置下次課的預(yù)習(xí)作業(yè)，采用以思考題的形式提出與下節(jié)課相關(guān)的內(nèi)容。讓學(xué)生帶著問題去自學(xué)，初步了解基本概念、知識(shí)難點(diǎn)和重點(diǎn)。然后課上討論提出的問題，結(jié)合本次課的理論知識(shí)，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生去求解問題，得出結(jié)論。這種教學(xué)模式，一方面加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，另一方面也激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣。

2.3 任課教師課對(duì)教案的準(zhǔn)備

教案時(shí)教師將知識(shí)通過課堂傳授給學(xué)生的載體，不能是單純地PPT的打印或者對(duì)教材內(nèi)容的簡單抄錄[3]。每次課前，教師應(yīng)該按照大綱要求書寫一份本次課的教案，提煉出本課內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)，在授課過程中，有意識(shí)地對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)部分進(jìn)行耐心細(xì)致地講解。尤其對(duì)于在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生反應(yīng)比較差的地方更應(yīng)該一點(diǎn)一滴細(xì)致地講解，做到寧可慢也要聽懂的要求。結(jié)合學(xué)生的專業(yè)選擇與工程實(shí)際聯(lián)系比較密切的例題、習(xí)題。理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，讓學(xué)生了解《理論力學(xué)》在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。

2.4 建立良好的輔導(dǎo)答疑制度

鑒于理論力學(xué)解題方法的靈活性和多樣性以及學(xué)科內(nèi)容的抽象性，學(xué)生在課后做題的過程中，會(huì)明顯感覺吃力。因此，建立每周兩次的輔導(dǎo)答疑制度，對(duì)學(xué)生在完成課后作業(yè)以及課后復(fù)習(xí)過程中遇到的問題及時(shí)進(jìn)行解決，排除疑問。提高學(xué)生對(duì)知識(shí)內(nèi)容的吸收速度和理解深度。尤其對(duì)于那些平時(shí)課堂表現(xiàn)不太積極的學(xué)生不能做到放手不管，而是每次都安排幾人專門去答疑，督促他們學(xué)習(xí)。

3 考核方式的改革

以往對(duì)于《理論力學(xué)》這門課的考核方式都是期末考試和平時(shí)成績的加權(quán)平均。而一些教師對(duì)于平時(shí)成績的評(píng)定，一般都是通過上課的出勤和作業(yè)的完成情況來評(píng)定的。這樣的考核方式是存在弊端的，并不能檢查出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。一些學(xué)生盡管上課出勤了，但是并沒有在聽講。學(xué)生對(duì)于本門課內(nèi)容的理解到底有多少？對(duì)于課后作業(yè)的完成上到底下了多少工夫？教師都不能真正地了解。因此，對(duì)于傳統(tǒng)的考核方式必須進(jìn)行改革，建立細(xì)致的考核制度，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。具體改革方式如下：

3.1 將預(yù)習(xí)效果的評(píng)定計(jì)入平時(shí)成績

為了達(dá)到良好的預(yù)習(xí)效果，將預(yù)習(xí)的問題以報(bào)告的形式分組進(jìn)行討論，然后提交，作為平時(shí)成績的一項(xiàng)考核標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 將課后作業(yè)的完成情況計(jì)入平時(shí)成績

任課教師每周收取一次作業(yè)本，及時(shí)檢查批改，找出學(xué)生常犯的錯(cuò)誤，進(jìn)行認(rèn)真的總結(jié)。并將作業(yè)的完成質(zhì)量作為平時(shí)成績的一項(xiàng)考核標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 舉行課堂測驗(yàn)

每兩星期舉行一次短小精悍的課堂測驗(yàn)，可在10～15分鐘完成，重點(diǎn)放在學(xué)生對(duì)基本概念和理論的理解上。并作為平時(shí)成績的一項(xiàng)考核標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 增加期中考試

在平時(shí)考核和期末閉卷考試的基礎(chǔ)上，在每學(xué)期的期中階段增加期中考試，采取和期末考試一樣的閉卷形式。將期中考試的成績以加權(quán)平均的形式計(jì)入總成績。因此，《理論力學(xué)》這門課的成績是平時(shí)考核成績、期中卷面成績和期末卷面成績?nèi)叩募訖?quán)平均。

4 結(jié)語

總之，對(duì)《理論力學(xué)》的教學(xué)改革是一個(gè)不斷實(shí)踐探索的過程。為適應(yīng)對(duì)新世紀(jì)人才培養(yǎng)的要求。對(duì)課程的要求應(yīng)重視理論力系實(shí)際，將知識(shí)的傳授和能力的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來。

［1］哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].7版.北京:高等教育出版社,2009.

［2］蘇禾.對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì):在理論力學(xué)教學(xué)中[J].2012,34:78-80.

［3］劉偉，朱西平,等.結(jié)合理論力學(xué)談高校教師教案的撰寫[J].力學(xué)與實(shí)踐,2013,35(5):85-88.