理論力學(xué)課程的教學(xué)改革探索

孔德清

[摘 要]地方院校理論力學(xué)課程存在較多的問題。課程改革的努力方向是轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，加快地方院校理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，改進(jìn)教學(xué)方法。改革可以從小處著手，從局部做起，教學(xué)改革要及時(shí)體現(xiàn)在課堂教學(xué)中，使學(xué)生感到與教材相比課堂教學(xué)的變化和新意，教師也可以及時(shí)得到教學(xué)效果的反饋信息，或補(bǔ)充或修正。只有通過不斷改進(jìn)、不斷積累，才能達(dá)到吸引學(xué)生興趣、提高教學(xué)效率的目的。

[關(guān)鍵詞]地方院校;理論力學(xué);教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）11-0157-02

一、教學(xué)面臨的問題

我校是一所地方性本科院校，將教師教育作為立校之本。理論力學(xué)是我校物理學(xué)師范專業(yè)學(xué)生的一門基礎(chǔ)理論課，也是學(xué)生第一次用高等數(shù)學(xué)方法處理物理問題的一門理論物理課程。多年來，理論力學(xué)的結(jié)構(gòu)體系和理論框架幾乎沒有多大的變化，教材的內(nèi)容和知識(shí)更新很少。[1]此外，教材中所舉的例題和習(xí)題也是理想化、抽象化的力學(xué)模型，很少引入貼近現(xiàn)實(shí)生活的背景知識(shí)，這種現(xiàn)狀使學(xué)生感到所學(xué)知識(shí)脫離實(shí)際，直接影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，不利于學(xué)生分析能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。理論力學(xué)分為牛頓力學(xué)和分析力學(xué)兩部分。牛頓力學(xué)部分是從牛頓力學(xué)出發(fā)建立起來的完整的經(jīng)典體系，其大部分物理內(nèi)容與普通力學(xué)相同，且二者重復(fù)的內(nèi)容多，重復(fù)的程度高，這容易使學(xué)生感到教學(xué)內(nèi)容陳舊乏味，學(xué)習(xí)興趣銳減。內(nèi)容重復(fù)還會(huì)造成學(xué)時(shí)利用率低，資源浪費(fèi)等問題。[2]

目前，我校教學(xué)改革強(qiáng)調(diào)知識(shí)面的拓寬和交叉學(xué)科的增加。理論力學(xué)作為基礎(chǔ)課程，課時(shí)已被大幅壓縮，只有36學(xué)時(shí)。在教學(xué)要求基本不變，學(xué)生基礎(chǔ)下滑的情況下，用較少的時(shí)間講授全部?jī)?nèi)容，確實(shí)加大了教學(xué)難度。[3]同樣，學(xué)生也面臨著學(xué)習(xí)難度增大的問題。此外，隨著智能手機(jī)的普及，社會(huì)大眾的“手機(jī)病”不可避免地傳染給學(xué)生。看手機(jī)分散了學(xué)生的注意力，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如何把學(xué)生的注意力吸引到課堂上來，如何通過改革激發(fā)學(xué)生的興趣，提高課堂效率，成為教師迫切的愿望。

二、理論力學(xué)的改革方向

教師要把教學(xué)作為首要任務(wù)，不斷提高教育教學(xué)水平。積極推進(jìn)素質(zhì)教育，為培養(yǎng)創(chuàng)新型、實(shí)用性、復(fù)合型人才做出努力。這是《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》對(duì)教師提出的要求，也是理論力學(xué)課程改革的總原則和方向。

（一）教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變

我國(guó)高等教育的教學(xué)內(nèi)容重視理論知識(shí)的傳授，相對(duì)忽視綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，現(xiàn)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代發(fā)展的需要。從知識(shí)能力型教育轉(zhuǎn)化為素質(zhì)型教育，這是當(dāng)代科技發(fā)展對(duì)高等教育提出的必然要求。重視素質(zhì)教育，重視學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，既符合人的全面發(fā)展的觀點(diǎn)，又與未來社會(huì)對(duì)人才的需求相一致。因此，教師首先要轉(zhuǎn)變單純的以知識(shí)為本的教育觀念，要把以人為本、以生為本的教學(xué)理念落實(shí)到課堂，促進(jìn)人的全面發(fā)展。[4]在理論力學(xué)教學(xué)中不能只關(guān)注專業(yè)知識(shí)的傳授，還要以育人為宗旨，在精神層面、思想層面、情感層面對(duì)學(xué)生進(jìn)行人文關(guān)懷，把人文關(guān)懷滲透到理論力學(xué)的教學(xué)中。其次，在傳承知識(shí)同時(shí)，要兼顧科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。重視思維方式的教學(xué)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力，減少對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)和技巧的要求。

（二）加快地方院校理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

我國(guó)高等教育教學(xué)內(nèi)容和課程體系的基本框架，形成于20世紀(jì)50年代全面學(xué)習(xí)蘇聯(lián)的時(shí)期。幾十年來，盡管做過一定的改革和完善，但原有模式的束縛和指導(dǎo)思想的影響仍然存在。雖然近幾年來，“新課改”搞得紅紅火火，但主要在中小學(xué)改革實(shí)施，大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容本質(zhì)上沒有改變。[5]理論力學(xué)課程也不例外，也存在其內(nèi)容知識(shí)更新少，對(duì)學(xué)生吸引力減弱的問題。因此，筆者認(rèn)為理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，要站在學(xué)生的角度，換位思考，避免低效率的重復(fù)學(xué)習(xí)，加大理論力學(xué)中更加生活化、現(xiàn)代化的內(nèi)容的講授，比如要簡(jiǎn)化弱化教材前三章的教學(xué)，強(qiáng)化新知識(shí)和分析力學(xué)的教學(xué)。針對(duì)地方院校的學(xué)生，沒有必要給他們傳授過多過難的脫離實(shí)際的知識(shí)，而忽視其素養(yǎng)能力的培養(yǎng)。在理論力學(xué)中學(xué)生感到疑惑的內(nèi)容，比如剛體力系的簡(jiǎn)化問題、剛體力的做功問題，教學(xué)過程要具體詳細(xì)，也可以進(jìn)行專題講授，解決學(xué)生的困惑。

（三）教學(xué)方法的改進(jìn)

我校是一所地方性大學(xué)，使用的教材和重點(diǎn)大學(xué)一樣。但是地方院校與重點(diǎn)大學(xué)在教學(xué)指導(dǎo)思想、教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)方面有很大不同，如若完全照搬重點(diǎn)大學(xué)的教材內(nèi)容和教學(xué)計(jì)劃，讓學(xué)生一味地加強(qiáng)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，這對(duì)于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是極為不利的。因此，在教學(xué)上，地方院校必須有別于重點(diǎn)大學(xué)，教學(xué)方法上要有靈活性，教學(xué)側(cè)重點(diǎn)應(yīng)該有所不同，對(duì)教學(xué)內(nèi)容也要做適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和刪減。應(yīng)不斷進(jìn)行教學(xué)方法的改進(jìn)探索，課堂教學(xué)可采用靈活多樣的教學(xué)方法，不同的內(nèi)容用不同的教學(xué)方法。理論力學(xué)與普通力學(xué)的知識(shí)內(nèi)容重復(fù)率高，在新知識(shí)新內(nèi)容少的情況下，只能在教學(xué)方法上、課堂教學(xué)形式上進(jìn)行創(chuàng)新，應(yīng)盡量在PPT課件設(shè)計(jì)上多花工夫，利用多媒體知識(shí)容量大、直觀性強(qiáng)、新穎生動(dòng)的特點(diǎn)重新進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。應(yīng)用新方法、新形式調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。比如可組織學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)、自主性學(xué)習(xí)、學(xué)生備課講課、小組討論、課堂討論等，通過多樣化的手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效率。

三、課堂教學(xué)的探索實(shí)踐

（一）第一章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)

運(yùn)動(dòng)學(xué)部分的教學(xué)應(yīng)側(cè)重于復(fù)習(xí)性、總結(jié)性講授，精講精練，盡量壓縮教學(xué)時(shí)間，進(jìn)行短學(xué)時(shí)教學(xué)。筆者在運(yùn)動(dòng)學(xué)教學(xué)中以概念教學(xué)為突破口，形成概念、模型、工具、物理量為主線的教學(xué)思路。運(yùn)動(dòng)是物體相對(duì)位置的變化，筆者通過“運(yùn)動(dòng)”引出“質(zhì)點(diǎn)”的概念;通過“相對(duì)”引出“參考系”的概念;經(jīng)過 “位置的量化”引入“坐標(biāo)系”等方法，使教學(xué)按照概念的自然順序一個(gè)個(gè)展開，這樣能節(jié)省時(shí)間，教學(xué)效果好。

質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程是第一章的重點(diǎn)，可采用精講多練的教學(xué)方法。牛頓第二定律是核心定律，學(xué)生在受力分析時(shí)容易出錯(cuò)，要提醒學(xué)生仔細(xì)認(rèn)真。教師也可借此教導(dǎo)學(xué)生：做人要有責(zé)任心，做事要講方法、講原則，否則容易造成責(zé)任事故。本章其他內(nèi)容可讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，再用討論課的形式進(jìn)行補(bǔ)充。

（二）第二章的質(zhì)點(diǎn)組力學(xué)

重點(diǎn)是要求學(xué)生對(duì)本章的三大定理進(jìn)行推導(dǎo)，通過推導(dǎo)理解定理的基礎(chǔ)和本源，理解定理的創(chuàng)新在何處，概念的內(nèi)涵是什么。這種推導(dǎo)訓(xùn)練是必要的，可以幫助學(xué)生全面理解概念，正確應(yīng)用物理概念。物理現(xiàn)象的本質(zhì)特征往往比較隱蔽、抽象，不易直接觀察，難以把握。適當(dāng)?shù)耐茖?dǎo)訓(xùn)練旨在培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，創(chuàng)新思維能力和理解能力。變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)方程是本章的重點(diǎn)，以前學(xué)生很少碰到變質(zhì)量問題，因此對(duì)于這樣的新知識(shí)、新內(nèi)容，要詳細(xì)講解，通過貼近生活、貼近社會(huì)的實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣。

（三）第三章的剛體力學(xué)

大部分內(nèi)容與普通力學(xué)重復(fù)，重復(fù)會(huì)使學(xué)生厭煩，讓學(xué)生有消極情緒。如何講好新內(nèi)容，是教學(xué)必須重點(diǎn)考慮的問題。重新組織教學(xué)內(nèi)容有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，可先要求學(xué)生自學(xué)一部分內(nèi)容，然后教師再講解。本章從剛體力系的簡(jiǎn)化方法著手，把簡(jiǎn)化方法直接用于剛體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程，即質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理和繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)定理上，直奔剛體力學(xué)的核心內(nèi)容，力產(chǎn)生線加速度，力矩產(chǎn)生角加速度。在動(dòng)力學(xué)熟練之后，再進(jìn)行剛體力系的做功問題和能量問題的教學(xué)。最后，把剛體的碰撞問題作為綜合性內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)性探討。通過剛體的完全彈性碰撞例題，把力學(xué)中的三大守恒定律的應(yīng)用全部展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生能換一種視角，重新看待剛體力學(xué)的內(nèi)容。

（四）第四章轉(zhuǎn)動(dòng)參考系

在講解好基本理論的基礎(chǔ)上，加大補(bǔ)充與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的知識(shí)，比如用本章所學(xué)的科里奧利力的知識(shí)解釋鐵路的磨損問題、河岸的沖刷問題、水流的漩渦和熱帶氣旋等問題，還可以介紹利用科里奧利力的原理設(shè)計(jì)的質(zhì)量流量計(jì)和陀螺儀。在講解傅科擺時(shí)，筆者補(bǔ)充了廣州大學(xué)城科技館的內(nèi)容。廣州大學(xué)城科技館被稱為世界展示面積最大、功能最齊全的科普教育場(chǎng)館，從遠(yuǎn)處望去，它仿佛一艘正待啟航的航空母艦，總建筑面積達(dá)13.75萬平方米，場(chǎng)館總投資19億元。通過科技館的幾張照片可以引起學(xué)生的極大興趣，之后再講科技館中的傅科擺，建造傅科擺的目的，以及傅科擺的力學(xué)原理。補(bǔ)充這些內(nèi)容能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能讓理論力學(xué)內(nèi)容更加貼近生活。

四、結(jié)語

理論力學(xué)教學(xué)改革是一個(gè)持續(xù)的探索過程，不能一蹴而就。改革可以從小處著手，從局部做起。教學(xué)改革要及時(shí)體現(xiàn)在課堂教學(xué)中，使學(xué)生感到與教材相比課堂教學(xué)的變化和新意，教師也可以通過這種方式及時(shí)得到教學(xué)效果的反饋信息，或補(bǔ)充或修正。只有通過不斷改進(jìn)，不斷積累才能達(dá)到吸引學(xué)生興趣、提高教學(xué)效率的目的。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]