新形勢下高校青年教師理論力學(xué)教學(xué)方法交流

宋敉淘

摘 要：高校教育工程化與研究型大學(xué)建設(shè)時(shí)期，理論力學(xué)的教學(xué)對于青年教師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。筆者作為一位高校青年教師，根據(jù)自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了當(dāng)前新形勢下青年教師理論力學(xué)課程教學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)，并提出了自己的幾點(diǎn)應(yīng)對意見。

關(guān)鍵詞：大眾教育；研究型大學(xué)；青年教師；理論力學(xué)

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-9214（2016）12-0152-01

目前，我國高校處于高校教育工程化及建設(shè)研究性大學(xué)的新形勢下。高等教育大眾化趨勢伴隨而來的擴(kuò)招，使學(xué)生整體質(zhì)量下降。同時(shí)由于課程門類多樣化，導(dǎo)致各門基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)得到了大大的壓縮。理論力學(xué)是機(jī)械、土木、材料、車輛等眾多工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，其體系龐大精深。如何在很少的學(xué)時(shí)內(nèi)向基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生傳授出理論力學(xué)的基本框架，并讓他們能夠利用理論力學(xué)知識分析工程中相關(guān)的問題，為高校教師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。作為研究型大學(xué)青年教師，初上講臺(tái)，對課程內(nèi)容生疏，同時(shí)又肩負(fù)著繁重的科研壓力，這種挑戰(zhàn)就顯得尤為突出。青年教師如何能在短時(shí)間內(nèi)克服這種困難？筆者自2012年在高校工作以來，每年都擔(dān)任一到兩次理論力學(xué)的教學(xué)工作，在這個(gè)問題上面有一些自己的思考。筆者認(rèn)為，作為一個(gè)初上講臺(tái)的青年教師，為了快速適應(yīng)新形勢下高校理論力學(xué)的講授工作，應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：

一、對課堂上所要傳授的知識點(diǎn)做到主次有序

在連續(xù)兩個(gè)學(xué)時(shí)理論力學(xué)教學(xué)過程中，所要傳授出的知識點(diǎn)一般都較多。對于剛接觸教學(xué)工作的青年教師，在準(zhǔn)備課堂內(nèi)容的過程中經(jīng)常會(huì)覺得內(nèi)容太多，有時(shí)候甚至覺得凌亂，毫無頭緒，需要花費(fèi)大量的時(shí)間思考怎樣串聯(lián)所要講解的概念。而在課堂上也很容易因內(nèi)容過多而造成照本宣科，枯燥，以及課堂時(shí)間無法很好掌控等問題。筆者認(rèn)為克服這些問題的一個(gè)很有效的方法就是要清楚所要傳授內(nèi)容主次上的區(qū)別，做到綱舉目張，圍繞重點(diǎn)內(nèi)容開展課堂講解，同時(shí)在這個(gè)過程中最好能順便串聯(lián)起需要交代但并非重點(diǎn)的知識點(diǎn)。

二、養(yǎng)成邏輯嚴(yán)密的習(xí)慣，形成自己的知識體系敘述思路

理論力學(xué)是一門體系完備，邏輯嚴(yán)密的學(xué)科。整門課程建立在少數(shù)公理（如靜力學(xué)公理）及理想模型（如質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系、剛體）基礎(chǔ)上，并經(jīng)過邏輯演繹得到系統(tǒng)化的概念和定律。同時(shí)，理論力學(xué)具有不同的敘述方式，不同的人對同樣的內(nèi)容可以有自己獨(dú)特的敘述方式。比如在靜力學(xué)中，可以先講述任意力系，再由任意力系的性質(zhì)推演出平面匯交力系、平行力系等特殊力系的性質(zhì)；也可以先研究特殊力系，再總結(jié)歸納出任意力系的特點(diǎn)。然而，在不同的敘述方式中，都應(yīng)遵從如下原則：后續(xù)內(nèi)容建立在前面內(nèi)容基礎(chǔ)之上。應(yīng)避免在不同敘述方式中隨意跳躍，給人造成混亂的感覺。比如國內(nèi)很多采用先特殊再一般的敘述風(fēng)格的理論力學(xué)教科書在講解平面匯交力系的合力矩定律時(shí)便常有敘述混亂的現(xiàn)象。這些教科書在該定律的證明過程中很突兀地運(yùn)用力矩矢的概念，而該概念在后續(xù)的空間力系中才出現(xiàn)。該情況下，我們不妨用下面的方法進(jìn)行講解。

圖1 平面匯交力系合力矩定律的證明 圖2 二力矩式平衡方程適用條件

問題：如圖1所示剛體，受到平面匯交力系{1，2，…，n}作用，試證明該力系對剛體所在平面內(nèi)任意一點(diǎn)O的矩等于力系合力對O點(diǎn)的矩。

證明：如圖1所示，將匯交力系中任一力向垂直于OA的坐標(biāo)軸ξ及沿著OA的坐標(biāo)軸η分解為iξ及iη，則該匯交力系對O點(diǎn)的矩為：∑MO（i）=∑Fidi。根據(jù)幾何關(guān)系di=OAcosθi得到∑MO（i）=∑FiOAcosθi。又Ficosθi=Fξi，于是∑MO（i）=∑FξiOA=OA∑Fξi。再根據(jù)合力矢投影定律有Fξ=∑Fξi，于是∑MO（i）=OAFξ=MO（）。證畢。

三、不拘泥于教材，學(xué)會(huì)取舍并盡量用易懂直觀的方法傳授知識

教材可以不用考慮篇幅的問題，詳盡地探討涉及到的問題，目的是做到體系化。而課堂上的學(xué)時(shí)有限，教師不應(yīng)拘泥于教材，而需對課堂上的內(nèi)容做出取舍。同時(shí)，在闡述知識點(diǎn)的時(shí)候，在遵循上面所說的敘述方式不應(yīng)混亂的原則下，可采用最簡單和直觀的敘述方式。比如在平面匯交力系的平衡方程建立的過程中，分析二力矩式和三力矩式使用的條件時(shí)，很多教材依據(jù)力系簡化的思路。該方法比較巧妙，但直覺性不夠，不容易被學(xué)生掌握。在講解該知識過程中，不妨使用下面的方法（以二矩式為例）：

問題：如圖2所示剛體，受到平面任意力系{1，2，…，n}作用，其二力矩平衡條件為：∑MA（）=0，∑MB（）=0，∑Fxi=0，其中A和B為平面內(nèi)任意兩不同的點(diǎn)，x為任意軸，且AB不垂直于x軸。以下分析為什么AB不能垂直于x軸。

分析過程：如圖2所示，將力系中任一力向垂直于OA的坐標(biāo)軸ξ及沿著OA的坐標(biāo)軸η分解為iξ及iη，則該力系平衡方程的二矩式為：

∑MA（）=0： ∑Fξidi=0

∑MB（）=0： ∑Fξi（di+d）=0

∑Fxi=0

方程減去方程得：∑Fξid=0

即：∑Fξi=0

于是二矩式-三個(gè)方程變?yōu)橐痪厥?，由方程或?gòu)成。若AB垂直于x軸。即ξ軸與x軸平行，于是方程和實(shí)際上為同一個(gè)方程。也就是說一矩式或分別只有兩個(gè)獨(dú)立的方程或，小于平面任意力系未知量的個(gè)數(shù)，一般情況下無法求解出所有未知量。由此得出二矩式適用的條件是AB不能與x軸垂直。

（作者單位：江蘇大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

[1]馬志敏.大眾化教育背景下少學(xué)時(shí)理論力學(xué)教學(xué)的實(shí)踐與思考，高等學(xué)刊，2015，20：223-224，226.

[2]許安國，葉龍，郭名.研究型大學(xué)教師勝任素質(zhì)模型構(gòu)建研究，中國高教研究，2012，12：65-68.

[3]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編.理論力學(xué)（上冊），第5版，北京：高等教育出版社，1997.