提高學生對理論力學學習興趣的探索與實踐

程玉蘭+康穎安+胡鳳蘭+夏平

摘 要：本文分析了理論力學的課程特點及學生學習這門課的困難之處，提出提高學生的學習興趣是最有效的解決辦法，并從精選教學內容、優化教學方法、克服畏懼心理和增強挑戰性等四個方面進行了詳細的闡述。

關鍵詞：理論力學；學習興趣；教學方法

理論力學課程作為工科院校機械類專業的一門重要的專業基礎課，兼有基礎理論和應用技術雙重性質，一方面它可以直接用于解決工程上關鍵的力學問題，另一方面它又是其他許多學科領域研究的理論依據。它對培養學生分析問題和解決工程力學問題的能力以及其他后續課程的教學具有重要的意義，起著承前啟后的作用。

理論力學課程的特點之一是有非常嚴密的邏輯推理，理論性、概括性很強。全書分為三篇——靜力學、運動學和動力學，各篇知識環環相扣、層層遞進，學好這門課程，對學生邏輯思辨能力的提高有很大幫助。但要學好這門課并非易事，主要原因有二：一是這門課程具有高度的抽象性和概括性。課程的研究對象是力學模型，都是些具有幾何特性的點、線、面或棍、棒、球等，學生由于缺乏工程經歷，很難將這些模型與生活實例聯系起來，從而產生抗拒、厭學心理；二是學習過程中經常要用到高等數學的微分、積分等數學知識，很多學生認為自己高等數學沒有學好，這門課肯定也學不好，從而對這門課產生畏懼心理?？偟膩碇v，學生學習這門課，普遍感覺深奧，難以理解，這極大地影響了學生學習的積極性與主動性。如何將抽象的理論形象直觀化且與實際應用很好地結合起來，如何克服學生的畏懼心理，提高學生對理論力學課程的學習興趣？本文從教學內容的選取、教學方法的選用等幾個方面進行了嘗試與探索，以期激發學生的學習興趣。

一、精選教學內容，提高學生的學習興趣

要達到提高學生學習興趣的目的，精選教學內容很重要。結合抽象的力學模型，引進大量工程和生活實例，使之返璞歸真，源自實際，服務于實際，以激發學生的學習興趣。在課堂教學中，我們大量采用案例教學法。我們選擇案例的原則有二：一是工程性，二是時代性。比如在講解慣性的巨大威力時，我們列舉2012年6月4日杭州的“最美司機”吳斌的事跡；在講解牛頓第二定理的運用時，列舉2013年6月20日神州十號太空授課時失重狀態下物體質量的測量方法；在講述轉動慣量時，分析雙人花樣滑冰比賽中女選手在空中旋轉與落地時姿態的變化；在講述動量矩守恒時，分析為什么會有周期性的一年四季，為什么夏天比冬天熱，為什么從春分到秋分白天變長夜晚變短；等等。這些上至天文下至地理的生活事例，極大地引起了學生的好奇心。學生通過學習，能夠自己分析解釋這些現象，從中獲得了極大的成就感，從而增強了繼續探究下去的信心。

另外，考慮到理論力學同時具有基礎性和實踐性的特點，除了課堂教學，我們還進行了實踐教學的嘗試。本課程的實踐教學采用了撰寫理論力學小論文的方式，學生自主選擇生活中的力學現象，如“扁擔中的力學”“花樣滑冰姿態分析”“雨天行走時的淋雨量問題分析”等。學生根據所學的理論力學知識進行建模，計算分析，最終寫成小論文。這樣不僅可以加深學生對基礎理論的理解，而且有助于培養學生的工程意識、工程能力和創新能力。

二、優化教學方法，提高學生的學習興趣

為了提高學生的學習興趣，我們建立了教師起引導作用、學生起主體作用的雙主體教學模式。在學習過程中，學生不斷地發現問題和提出問題，自己嘗試著尋求問題的答案，探索解決問題的途徑和方法，把積累知識的過程變成同時形成能力的過程，在增加知識的同時提高創造能力。此外，我們還采用發散教學法，即由點及面、由表及里、不斷延伸的教學方法，在向學生傳授知識的同時，不斷擴大他們的視野和思維空間，有效地進行創新思維訓練，使學生舉一反三、觸類旁通，提高學生發現和解決新問題的能力。

具體來說，我們采取了理論與實踐相結合的方法，充分利用多媒體技術，把理論力學中的一些抽象力學模型借助幾何圖形解釋，引導學生將工程背景與力學模型建立有機結合；盡量找一些工程實際機構例子，引導學生自己建立力學模型，進而對模型進行分析計算，根據計算結果反過來解釋或解決工程問題。這樣使學生在學中做，又在做中學，充分調動了學習的積極性。利用多媒體將力學在工程中的應用通過直觀生動的畫面呈現給學生，目的就是要給學生更多關于工程、生活實例的啟發。啟發式教學對學生創造靈感的產生、創新意識的培養以及學習興趣的提高都起到了很好的觸動作用。

三、克服畏懼心理，提高學生的學習興趣

教學理論力學的過程中，經常要用到高等數學的微分積分的思想及算法。不少學生對高等數學都有畏懼心理，并且習慣于將這種畏懼心理帶到理論力學的學習中。針對這種情況，一方面我們在課堂教學中幫助學生分析極限的思想及應用，結合工程實際例子加以講解，讓學生認識到數學只是一種工具；另一方面，分析微分、積分的實質，讓學生意識到，積分其實就是加法，微分其實就是減法，只不過初等數學加減法解決的是簡單、離散的問題，而高等數學的加減法解決的是復雜、連續的問題而已。學生了解了微積分的實質，對高等數學的畏懼心理自然就消除了。

另一方面，在課堂教學中，幫助學生克服多年形成的被動學習的習慣和敬畏書本、教師的心態，轉變“學”的觀念，師生平等，主動學習。注意力學概念的引入方法，盡量以工程和生活中的例子，抽象出力學概念，建立力學模型。利用多媒體課件的表現力將運動狀態和空間關系直觀地表現出來，提供更多的相關信息元素，幫助學生建立力學模型和理解力學關系。理論和方法的介紹，注重思維方式的引導，并通過邏輯推理、解題示范、互動討論等方式，引導與鼓勵并舉，將更多的學習主動權還給學生，有意識地訓練創造思維要素，使學生學會主動學習，獨立思考，逐步學會掌握力學的基本概念、基本理論和基本方法，并通過問題討論、習題解算、實踐活動等鍛煉和培養學生分析和解決工程實際問題的能力。

在有了一定的力學知識積累和動手能力后，讓學生進行探索性創新實踐。給予學生充分的自主權，讓他們自行組成小組，從工程實際和生活中發現力學問題，自行立題，發揮集體的想象力和智慧，設計能解決實際問題的結構或機構，并自行查閱資料，建立機構或結構的力學模型，進行理論分析，優化設計，之后利用實驗室提供的條件和環境自行加工和制作。創新實踐的目的是培養學生的創新意識和動手能力、計算機應用能力、信息獲取能力、協調組織能力、表達能力等綜合能力。

四、增強挑戰性，提高學生的學習興趣

為了適應人才培養目標的轉變以及課時的減少，在教學內容的選取及講解方面，要克服過去那種過分強調循序漸進、明白易懂、由特殊到一般及由感性到理性的認識模式，自覺運用思維認識的飛躍或跳躍性原則，適當提高教學起點，使課堂更具有思考性與啟發性。實際上，這不僅是教學效率問題，更重要的是涉及學生適應性的培養問題。

在內容選取時，不僅要注意做“加法”，也要特別注意做“減法”，刪除陳舊過時的內容，減少不必要的重復，簡單知識作為自學任務，提高教學起點。這樣做的前提是重視課前預習，每節課后教師根據課堂講授內容和下節內容布置幾道思考題，這些題目一方面復習了本節內容，同時為下節內容的講授作了鋪墊。學生通過思考，帶著問題來聽課，大大提高了聽課的興趣，提高了上課效率。

同時，我們非常重視學生的課外科技活動，努力培養有創新精神和創造能力的高素質綜合型人才。我們投入大量的人力、物力和財力推動創新活動的蓬勃發展。大學生力學競賽是重要而具體的體現。為了配合全國“周培源”大學生力學競賽，提高大學生學習力學的興趣，力學教研室的教師負責組織舉辦全校范圍內的大學生力學競賽活動，并進行相關的培訓工作。自2010年以來，在學校教務處的大力支持下，聯合理論力學任課教師及相關專業教師，我們成功舉辦了三屆湖南工程學院力學大賽，分別涵蓋理論力學、材料力學以及綜合能力大賽，鼓勵學生思考身邊的力學問題，使學生體會到學以致用，極大地調動了學生的學習興趣，也滿足了學生的求知欲望，為學生搭建了一個展示自我的平臺。經過幾年時間，我們已摸索出一套較成熟的開展創新活動的模式：理論學習—創新設計—方案研討—實物加工—成果展示。這項活動的開展極大地激發了學生的學習興趣，吸引了授課班級三分之一以上學生的積極參與，同時還產生了一批優秀的成果和創新作品。同時，通過這項活動的舉辦，我們也積累了很多教學的寶貴經驗，為后續更好地教學奠定了基礎。

參考文獻：

[1]胡鳳蘭，程玉蘭.應用型本科互換性與技術測量課程研究型教學的探索與實踐[J].湖南工程學院學報，2013（4）.

[2]劉雅靜，鄧楠.熱工類理論力學教學探索[J].科教導刊，2012（3）.