應用型高校理論力學教學探討

何凡

摘要：理論力學的知識點較多，并且邏輯關系較為復雜，教學效果容易受到影響。根據(jù)在教學中發(fā)現(xiàn)的一些問題，本文指出應用型高?？梢詮膸讉€方面改進教學，培養(yǎng)學生的實際工程能力，同時也有助于提高理論力學的教學質(zhì)量，為理論力學的教學者提供一些借鑒和參考。

關鍵詞：應用型高校；理論力學；教學質(zhì)量；邏輯思維

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）38-0189-02

一、引言

對工科專業(yè)的學生來說，理論力學是一門非常重要的技術(shù)基礎課，尤其是對土木類和機械類等專業(yè)，理論力學的地位更為凸顯。作為進入大學接觸到的第一門力學課程，理論力學的學習至關重要，不僅可以直接解決實際工程問題，而且為后續(xù)的材料力學、結(jié)構(gòu)力學以及專業(yè)課程奠定了必要的基礎。

學習理論力學的學生處于低年級，很容易自然而然地想到中學物理的力學。在理論力學教學中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，學生仍然沿用中學物理的思維去解決理論力學問題，而且這種思維根深蒂固，使得不少學生固執(zhí)地認為理論力學就是物理，尤其是物理學得不好的學生很自然地認為理論力學肯定也學不好，無論在自信心還是學習興趣上首先就敗下陣來，教學效果可想而知。

因此，在理論力學的第一節(jié)課，非常有必要跟學生講清楚理論力學與中學物理的力學之間有何區(qū)別與聯(lián)系，理論力學到底涉及哪些內(nèi)容，為什么中學物理已經(jīng)學過力學現(xiàn)在還要學習。例如，中學物理的力學研究對象是質(zhì)點，關注的是摩擦力等；理論力學的研究對象是剛體，關注的是約束力等。這些區(qū)別必須在理論力學的緒論課上明確地指出來，使學生首先從思想上認識到理論力學的獨立性和重要性。可以說，使學生意識到理論力學是一門全新的課程，其教學質(zhì)量的提高才能從根本上得到解決。

理論力學牽涉較多的數(shù)學推導以及邏輯關系的建立，學生往往感覺較為棘手，教學效果往往不甚理想。為此，許多理論力學教師創(chuàng)造了新穎的教學方法，如概念教學、協(xié)作學習等。誠然，在理論力學教學過程中，注重能力的培養(yǎng)和教學體系的改革是非常重要的。通過教學中發(fā)現(xiàn)的問題，在以應用為導向的高校中提高理論力學的教學質(zhì)量，可以從以下方面入手。

二、理論力學應注重邏輯思維能力的培養(yǎng)

理論力學這門課程除了傳授相應的知識，邏輯思維能力的培養(yǎng)也是其一大任務。理論力學學得好的學生，往往具有較強的邏輯分析能力。應用理論知識對復雜工程問題進行理論分析的能力，是一種綜合的素質(zhì)能力，具有三個層面：（1）對復雜問題分解并表達的能力。（2）對分解的復雜問題進行有條理的分析和表達。（3）綜合性分析一個復雜問題。在這三個層面，存在四個單一的能力：（1）分解的能力。（2）表達的能力。（3）條理性分析的能力。（4）綜合的能力。其中，表達能力是全部問題的一個前提。理論力學教學的第一個能力培養(yǎng)問題就是理論分析的清晰表達，表達能力的培養(yǎng)不是一個理論問題和一個講通道理的問題，而是一個技能訓練的問題。因此，表達能力的培養(yǎng)必須有多次的重復，是一個循序漸進的過程。

理論力學的一個教學難點是學生對復雜問題表達出現(xiàn)了較多的漏洞。例如，對于約束力的處理，單個的約束得心應手，多種約束則容易出現(xiàn)混亂；尤其是銷釘問題，是很多學生較為頭痛的。當銷釘只連接兩個孔時，還能處理，在思維上學生也能想通，但對銷釘連接多個孔的情況，學生極易出現(xiàn)思維的混亂，漏畫或多畫力的情況經(jīng)常出現(xiàn)。出現(xiàn)這種狀況的原因，是學生邏輯不夠清晰和嚴密。我們在教學中經(jīng)常強調(diào)畫約束力要能說出力的施力體和受力體，分析的過程要有清晰的條理性。但一個極為關鍵的教學環(huán)節(jié)，是給學生留有一定的思維空間，使他們在理性認識上完全能夠接受。能力培養(yǎng)必須是學生在模仿中逐漸進入獨立思考階段的引導啟發(fā)式教學。在理論力學教學中掌握留給學生思維的空間是能力培養(yǎng)的關鍵，鼓勵學生大膽地表達思維，才能有針對性地糾正不對的地方?？傊?，使學生學會思維，學會表達思維，留有足夠的思維空間，能夠主動思維。

三、理論力學教學可以結(jié)合生活實例

現(xiàn)在的高校教學比較強調(diào)必須結(jié)合工程實例，尤其是對以應用型為導向的高校，這顯得更為重要。因此，現(xiàn)在通常的做法是針對學生所學專業(yè)，結(jié)合其專業(yè)上的工程實例去講。例如，針對土木橋梁專業(yè)的學生，我們經(jīng)常在講到固定鉸鏈支座和滾動支座這樣的約束時，就會舉出這樣的工程實例：橋梁一端通過固定鉸鏈支座固定在橋墩上，另一端則通過滾動支座置于橋墩上，滾動支座的應用是為了調(diào)節(jié)橋梁的熱脹冷縮時產(chǎn)生的位移變化。這種做法固然很好，但也存在不容忽視的問題。

值得我們注意和思考的是，作為低年級學生，幾乎還沒有接觸到專業(yè)課程，許多學生對專業(yè)的認識還很比較淺，也不太可能完全理解專業(yè)中的工程實例。有些平常不太容易接觸的工程實例，對學生理解起來不是那么容易，尤其在涉及運動學這部分內(nèi)容時。在教學中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不少學生對本專業(yè)的工程實例顯得有些茫然。為此，可以在教學中結(jié)合一些生活中的實例，讓學生更有切身體會，看得見摸得著，理解起來更容易。例如，在講剛體的平面運動時，可以用黑板擦的運動進行演示講解，或以健身器材的運動視頻（教師可以拍成短片）講解不同的運動形式。學生有了切身體會，可以親身體驗，往往會表現(xiàn)出較高的學習興趣和熱情，能夠?qū)崒嵲谠诘馗惺艿嚼碚摰膬r值和應用。對學生來說，理論力學的內(nèi)容也不會那么枯燥和難懂，也不再只停留在紙面上，會讓理論力學的教學事半功倍。

四、理論力學教學應注重的其他方面

實驗在理論力學的教學中是必不可少的部分，將理論教學中的基本概念和基本方法直接用于實驗分析，讓學生在實驗中激發(fā)學習的主動性，在自主應用理論知識的過程中激發(fā)探索研究的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生理論與實際相結(jié)合的工程動手分析能力。只有使學生學會獨立操作、獨立實驗的基本技能，才有可能獨立地完成提高性的實驗研究。

除了教學大綱中規(guī)定的一些基礎性實驗，可以適時開設開放性實驗。開放性實驗以綜合性理論分析與實驗分析相結(jié)合為知識重點，主要培養(yǎng)學生完全獨立的實驗分析能力，以工程實際或模擬工程實際為背景，讓學生設計實驗，從而培養(yǎng)他們的綜合工程分析能力。開放性實驗可以最大限度地調(diào)動學生的主動性探索和研究興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，其實驗時間比較彈性，可通過提前預約、學生助教輔助來完成。

另外，在教學中引入小論文的寫作等，可以培養(yǎng)學生研究過程的表述和研究分析的表述等能力，對提高教學質(zhì)量是非常有益的。學生通過發(fā)現(xiàn)身邊的一些力學問題，進而撰寫小論文，可以運用ANSYS等工程分析軟件解決實際問題，并通過開放性實驗來驗證。這一套完整的培養(yǎng)模式能使學生對書本知識有更深入的理解，對將來專業(yè)課程的學習能起到積極的促進作用，對學生科研能力的培養(yǎng)也有積極影響。對學生而言，首先是學會了獨立主動地進行研究，其次是學會了研究過程的表述和研究分析的表述。小論文可以是學生的一次大作業(yè)，對論文題目，教師可不做規(guī)定，或是學生發(fā)現(xiàn)的一些身邊與力學有關的問題，或是學生根據(jù)所學專業(yè)選擇的題目。做小論文的目的是讓學生綜合運用所學力學知識解決實際問題，使書本知識與工程實際得到結(jié)合，提升學生的解決問題的能力。

五、結(jié)語

理論力學以培養(yǎng)學生工程理論分析能力為核心，在教學內(nèi)容的三大模塊中，靜力學培養(yǎng)學生的分析表達能力，運動學培養(yǎng)學生對復雜問題條理清晰的分析能力，動力學培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力。以上述三個能力培養(yǎng)的階梯為能力培養(yǎng)主線，使學生從物理的普遍性理論分析方法發(fā)展為對工程復雜性問題的綜合理論分析方法，實現(xiàn)能力培養(yǎng)階梯在教學進程中的規(guī)范化和系統(tǒng)化。

理論力學雖然對很多學生來說掌握較為困難，但只要教師不斷總結(jié)教學中發(fā)現(xiàn)的問題，提出相應的解決方法，注重從多方面入手，一定能使學生在能力培養(yǎng)的同時掌握好相關知識，提高教學質(zhì)量。

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