關于理論力學現代教學方法改革的思考

文章結合筆者的教學經驗，提出了當前《理論力學》課程在教學過程中，教學內容、方法存在的部分問題。基于對當前面對的困難進行思考，筆者認為，充分利用現代數學工具Matlab 軟件輔助教學，能解決目前教學遇到的部分困難，取得較好的教學效果。

一、引言

《理論力學》是研究物體機械運動的基本規律的學科，力學的一個分支。它是一般力學各分支學科的基礎。是工科學生的重要基礎課。其任務不僅是為了后續課程的需要， 更深層

次的意義在于科學素質的培養。《理論力學》對學生的空間想象能力和抽象思維能力要求較高. 而應用型本科院校學生普遍基礎一般，尤其數學功底較薄弱，在教學計劃中應注重對學生實踐能力的培養。針對學生的特點和教學要求，學院理論力學教學組結合實際，引入Matlab 軟件輔助教學，能取得較好的效果。

二、理論力學課程當前需面對的困難

2.1理論性強，內容抽象，學習難度大

由于該課程理論性強，概念抽象，再加上其計算內容較多，連貫性強，與其他課程相比有一定的難度。在我院，學生普遍感到力學課難學、難懂，力學成績普遍較低， 在教學過程中發現，多數學生對公式的推導沒有熱情，只有極少數的學生能夠自行推導出相關公式。教學內容有一定的難度岸生容易產生畏難情緒影響學生學習的積極性。

而招聘單位對力學的重視度很高，這使得我們教力學課的老師深深體會到：在課時少的情況下，為適應教育改革及時代發展的要求，必須更新教育理念，只有大膽地對教材進行改革，只有在教學過程中注意采用靈活多樣的教學方法、教學手段，才是力學課的出路。

2.2學時少， 內容多

由于英語、計算機的重要性，以及新知識、新技術的出現和發展，學生必須花更多的時間學習這些課程，這將導致理論力學等專業基礎課課時的壓縮，加上普通院校學生自身的數學、物理基礎薄弱，自主學習興趣不高，這都會給理論力學的授課增添困難。

2.3缺乏實驗

由于條件限制，目前我校土木工程專業理論力學課程只有理論課程，并無實驗。這讓理論力學的學習抽象而不直觀，學生在學習過程中缺乏感性認識，對知識的領悟理解困難增大。

三、理論力學教學改革思路

不管怎樣對“理論力學”進行改革， “理論力學”課程教學的目的不變使學生更多的關注基本理論和基本原理的學習，要能夠讓學生掌握將實際問題轉化為數學模型的能力. 可想而知， 即使有再先進的計算技術， 如果不會建數學模型或數學模型建立錯了， 那么后面的一切工作將是枉費心力.因此， 學生是否掌握了有關的力學理論， 主要體現在應用理論建立數學模型上，而不是拘泥于手動解題技巧，將過多精力放在解決數學問題上面。

當前計算機技術和現代數值計算方法的發展，給力學的發展帶來深刻的變革。基于數值模擬已經稱為當前解決力學問題的主要手段。高等學校在人才培養方面應順應這個趨勢，在教學內容、教學方法和教學手段都需要進行深層次的變革。

數學工具MATLAB具有強大的計算和繪圖功能，編寫簡單、調試方便。借助于計算機輔助手段，把MATLAB引入“理論力學”的教學中，使“理論力學”的教學更加生動、形象，提高學生學習的興趣及學習效率，為“理論力學”的教學改革提供了方向。

尚玫等在《理論力學可視化教學與Matlab/Simulink》一文中通過算例演示了Matlab軟件在理論力學教學中的應用。敖文剛的《基于Matlab 的理論力學計算機輔助教學》文通過Matlab 可視化界面，利用Matlab 強大的數值計算能力和圖形處理技術，對運動學、動力學問題進行過程分析，并將結果以曲線、動畫等直觀的形式表現出來， 提高同學對力學問題的感性認識。

由此可見，Matlab具有這樣的優點：（1）將理論力學中抽象的機械運動以直觀的形式表現出來，（2）提高學生學習的興趣及學習效率，（3）通過計算機將理論力學問題，以數值實驗的方式呈現在學生眼前，代替實際的實驗。這些優點，能在很大程度上克服當前理論力學課程需面對的困難。

Matlab數學軟件具有強大的數值計算和符號計算功能，把它應用于理論力學教學改革中是可行的，將Matlab軟件和理論力學教學有機地結合起來，不但可以提高教學效率，而且能激發學生的學習興趣，培養學生獨立思考問題的能力。Matlab數學軟件簡單易學、方便快捷，希望更多的高校教師能掌握并運用Matlab軟件，共同促進理論力學教學思想和教學模式的現代化。

四、結語

《理論力學》過程存在一些困難，而Matlab語言具有強大的計算和繪圖功能，編寫簡單、調試方便。借助于計算機輔助手段，把Matlab引入“理論力學”的教學中，使“理論力學”的教學更加生動、形象，提高學生學習的興趣及學習效率，為“理論力學”的教學改革提供了方向。

（作者單位：湖南城市學院土木工程學院）