熱工類理論力學教學探索

劉雅靜 鄧楠

摘 要 理論力學是熱工類學生必修的一門專業基礎課，結合民航專業特色，本文從整合教學內容，讓理論知識貼近民航融于生活、采用板書與現代教學相結合等方面入手，介紹了理論力學教學的一些探索和實踐。

關鍵詞 理論力學 教學內容 民航

中圖分類號：G423文獻標識碼：A

Theoretical Mechanics Teaching Exploration of Thermal Class

LIU Yajing, DENG Nan

(School of Couputer Science, Civil Aviation Flight University of China, Guanghan, Sichuan 618307)

Abstract Theoretical Mechanics is a thermal class of students in a compulsory basic course, combined with the air of professional features, this article from the integration of teaching content, so that theoretical knowledge close to the air and into the life, the use of writing on the blackboard and modern teaching combined in a bid to introduce a theoretical mechanics of teaching some of the exploration and practice.

Key words theory of mechanics; teaching content; Civil Aviation

近年來我校相繼開設了熱能與動力工程和飛行器制造工程等民航類專業，理論力學是其必修的一門重要專業技術基礎課。該課程是研究機械系統力學模型（質點、質點系、剛體、剛體系）的運動（包括平衡）的基本規律，它具有理論嚴謹、邏輯縝密、工程應用靈活多變等特點，其基本理論滲透在自然科學很多領域，應用于生產技術各個部門，是材料力學、流體力學，空氣動力學等后續課程的基礎。結合民航專業特色，以為民航系統輸送應用型人才為培養目標，本文擬對熱工類理論力學教學進行探索與思考。

1 整合教學內容突出重點

目前重點工科院校理論力學課時大多為60至80課時，我校2004年為72課時，2004年教學評估后至今為54課時，在較少課時下完成大綱內容為教學帶來了一定的難度。針對實際情況，一方面，將教學內容適當整合，把理論力學（Ⅰ）動力學部分中達朗貝爾原理和虛位移原理兩章作為自學內容，同時考慮到部分學生要考研，可設想將該兩章知識及理論力學（Ⅱ）的部分章節開設成選修課，這樣既達到在規定學時完成大綱要求，又兼顧了部分學生繼續深造的需要。另一方面，刪減部分與大學物理和高等數學重復的知識點，如質點的動能、物體重心坐標的計算等，明確理論力學與大學物理力學部分的不同分工，突出重點講出新意。

2 以民航工程實例教學

我校現在用的是哈爾濱工業大學理論力學教研室編寫的教材，由于該書內容詳盡，難度適宜，課后習題豐富，能滿足很多專業學生的學習要求，因此被很多高校使用，如哈爾濱工業大學、南通大學等，但是該教材對于不同專業的學生側重點沒有分開，學生們有時主觀覺得和專業相差太遠而沒有興趣。由于我校學生就業方向比較明確，這就要求教師無論是授課內容還是習題的選取都盡量結合民航工程實例教學。如講解空間任意力系簡化意義時，以飛機在飛行時受到重力、升力、推力和阻力組成的空間任意為例①如圖1所示，簡化結果為主矢和主矩，其在空間的分量如圖所示，通過分析可以幫助學生理解：飛機向前飛行有效推進力是 ，上升有效升力是，側移側向力是，飛機繞x軸滾轉滾轉力矩為，轉彎偏航力矩為，仰頭俯仰力矩為。此外對于作業以及習題的選取上也要有的放矢，如第二章平面任意力系關于平衡問題約束力的計算是重點內容，就可以布置如圖2所示的題目，飛機機翼上安裝發動機，作用在機翼 上的氣動力按梯形分布，來求解固定端約束力。這樣針對以飛機提煉出來的模型會讓學生覺得更接近自己的專業而感興趣，教師講解也可以起到事半功倍的效果。

3 讓理論力學知識融于生活啟發學生思考

大教育家孔子說“不憤不啟，不悱不發”。朱熹說 ：“啟，謂開其意；發，謂達其辭”。樹立“沒有啟發不了的學生，只有不會啟發的老師教學觀念”。理論力學里有諸多的概念、定理、定律，解題方法靈活多變，初學者感覺難度較大。教師一定要有目的的在重點和難點知識上設置問題，并注意留給學生獨立思考的時間，如講解力的平移定理時可提問單臂劃船船為何拐彎？乒乓球運動員打出的旋球如何解釋？在如工程上的定向爆破如何利用質心運動定理解釋？北半球上由南向北流動的河水使右岸沖刷破壞嚴重的現象看似是地理知識，卻是由于科氏力的長期影響等。用實例啟發通過對關鍵知識點的應用，體驗解決問題的成就感，讓學生意識到生活中的很多問題都可以用理論力學知識解決，以激發學生強烈的求知欲和濃厚的學習興趣，提高了授課效果。

4 注重現代化教學手段與板書相結合

理論力學是從多方面解釋物體機械運動規律的一般科學，是培養學生綜合運用數學工具和力學原理定量的研究實際工程問題的能力，不是停留在定性地解釋物理現象和揭示機理，因此單一的傳統教學給學生的理解帶來一定難度。教學中制作高品質的多媒體課件，將文字、圖片、聲音、動畫視頻融為一體，展現在課堂上，將學生從被動接受型的模式中解放出來。這種圖文并茂、有聲有色的情景式教學環境，使傳統教學中枯燥抽象、用單一語言文字和圖形講解難以理解的概念變得生動具體，令學生耳目一新，加深對課程內容的理解和記憶。如講解點的合成僅從教材的插圖來講解，學生要間接思考，上課時教師用板書手工畫圖，既浪費時間又缺乏準確性和形象性，但應用動畫效果將相對運動和牽連運動分別展示再合成絕對運動，直觀的分析，對于速度、加速度定理往往產生不攻自破的良好效果。②但是教師也應考慮到多媒體課件容易讓學生目不暇接，還必須注意用板書來調節講課節奏，教師通過表情、手勢、語言吸引學生注意力，彌補多媒體課件的不足，將重要的公式、定理、重點以板書的形式推導書寫，不但要求學生掌握結論，更重要的是在推導過程中學習分析解決問題的方法，合理的使用現代化教學手段揚長避短。

總之，《理論力學》對于熱工科專業具有承前啟后的特殊性，教師盡可能的平衡好教與學之間的關系，讓理論力學知識貼近民航走進生活，使學生不僅掌握了理論力學知識，并享受到了學習的樂趣。

注釋

① 哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學(第七版)[M].北京:高等教育出版社,2009.

② 秦琳晶,張維君.多媒體技術在理論力學教學中的應用[J].電腦知識與技術,2010.6(15):49-50.