《理論力學(xué)》課程的多媒體教學(xué)改革的研究

廖艷果　胡和平　熊小民

摘 要： 通過對現(xiàn)有的《理論力學(xué)》多媒體教學(xué)的內(nèi)容和多媒體課件進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，通過精煉教學(xué)內(nèi)容，引入工程案例，發(fā)揮多媒體教學(xué)手段的優(yōu)勢，實現(xiàn)課堂教學(xué)手段、方法的科學(xué)化和多樣化，從而進(jìn)一步優(yōu)化課堂教學(xué)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。既方便老師教學(xué)又有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

關(guān)鍵詞： 工程案例 多媒體教學(xué) 教學(xué)改革

理論力學(xué)課程是工科的一門基礎(chǔ)課程，它在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起承前啟后的作用。主要以伽利略和牛頓總結(jié)的基本定律為基礎(chǔ)系統(tǒng)介紹靜力學(xué)、運動學(xué)與動力學(xué)的基本概念、基本原理及分析問題、解決問題的基本方法，屬于古典力學(xué)的范疇。其研究方法是從實踐出發(fā)經(jīng)過抽象化綜合、歸納，建立公理再應(yīng)用數(shù)學(xué)演繹和邏輯推理而得到定理和結(jié)論，形成理論體系，然后通過實踐證實理論的正確性。針對土木工程專業(yè)，理論力學(xué)是為材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等后續(xù)課程提供必要的力學(xué)理論知識。同時課程的性質(zhì)與任務(wù)決定了它具有理論性、應(yīng)用性強的特點，并為培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和解決工程實際問題能力打下了良好的基礎(chǔ)。對于該課程，我們一般會以多媒體教學(xué)為主。多媒體教學(xué)這一種教學(xué)形態(tài)，以計算機代替或部分代替教師面向?qū)W生，促使學(xué)生實現(xiàn)有效學(xué)習(xí)的教學(xué)形態(tài)。

一、理論力學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問題

《理論力學(xué)》課程理論性強、難度大，現(xiàn)有的力學(xué)教學(xué)對多媒體課件提出了更高的要求。需要我們制作形象、生動的《理論力學(xué)》多媒體課件，這樣可以在教學(xué)中：（1）改進(jìn)課堂教學(xué)；（2）優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)；（3）提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。沒有優(yōu)秀的多媒體課件，就提不出好的教學(xué)設(shè)計，無法取得好的教學(xué)效果。現(xiàn)有《理論力學(xué)》多媒體課件，是一種“填鴨式”的課件，理論性強，過于注重力學(xué)原理的推導(dǎo)，而缺乏形象、生動的工程實例。學(xué)生學(xué)習(xí)起來枯燥、難懂，缺乏動力，因而影響了教學(xué)效果。本文旨在對現(xiàn)有的《理論力學(xué)》多媒體課件進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，引入一些工程和生活當(dāng)中的形象、生動的動畫和案例，通過案例的形式進(jìn)行教學(xué)[1，2]。發(fā)揮多媒體教學(xué)手段的優(yōu)勢，進(jìn)一步優(yōu)化課堂教學(xué)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。這樣有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

二、理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的改革

近年來隨著教學(xué)改革的進(jìn)行和教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，許多課程的學(xué)時數(shù)都進(jìn)行了大幅壓縮。我校土木工程專業(yè)的《理論力學(xué)》目前是64學(xué)時.學(xué)時減少教學(xué)內(nèi)容不能簡單縮減，為了在有限的學(xué)時內(nèi)將盡可能多的教學(xué)內(nèi)容清晰地傳授給學(xué)生，并使其理解和消化，必須從理論力學(xué)課程自身的特點出發(fā)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。首先理論力學(xué)是多個專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。根據(jù)專業(yè)的不同課程內(nèi)容可以有不同的側(cè)重，講授時注意突出重點。對土木工程專業(yè)理論力學(xué)是為材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等后續(xù)課程提供必要的力學(xué)理論知識。因此，宜精講靜力學(xué)全部及運動學(xué)、動力學(xué)的理論體系，做到基礎(chǔ)理論精練、深化工程，應(yīng)用結(jié)合土木工程的專業(yè)特點并適當(dāng)拓寬。其次，由于理論力學(xué)教材大都比較注重自身的系統(tǒng)性，因此，教材中有不少內(nèi)容與普通物理重復(fù)。另外，教師講解的應(yīng)是各章節(jié)的主干內(nèi)容，是教學(xué)的重點內(nèi)容和關(guān)鍵所在，而對一般內(nèi)容或者比較簡單的章節(jié)則可稍加指點或提出問題請學(xué)生自學(xué)并將與主干內(nèi)容聯(lián)系起來。

三、理論力學(xué)多媒體教學(xué)方法的改革

1.多媒體教學(xué)從“案例”中引入問題

用多媒體軟件Powerpoint難以制作出形象、生動的動畫實例，因此需要尋找新的如Authorware、Flash等多媒體軟件進(jìn)行制作。利用多媒體軟件將力學(xué)案例融入《理論力學(xué)》多媒體課件中。形象、生動和貼近生活的動畫能引起學(xué)生的興趣，每一章節(jié)的學(xué)習(xí)，我們可以通過一些生活當(dāng)中涵括力學(xué)原理的例子帶入問題，留下懸疑。例如，在動量定理的教學(xué)開始，可以引入一些案例，如：兩個質(zhì)量不同的宇航員在太空中進(jìn)行拔河比賽，哪個更厲害？同時通過這樣一些案例引發(fā)學(xué)生的思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動量定理的興趣。在學(xué)習(xí)動量矩定理時，通過分析均質(zhì)圓輪繞自身的質(zhì)心軸作定軸轉(zhuǎn)動這一類的動力學(xué)問題，發(fā)現(xiàn)其均質(zhì)圓輪的動量和質(zhì)心的加速度均為零，我們無法用質(zhì)點的動量定理和質(zhì)心運動定理來求解這一類動力學(xué)問題。然后我們通過引入兩只猴子抓住掛在定滑輪兩端進(jìn)行爬繩比賽，誰先爬到頂點？等一些有趣的動畫激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動量矩定理的興趣?！鞍咐奔ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而用學(xué)過的力學(xué)原理對生活中的一些現(xiàn)象進(jìn)行合理解釋。

2.運用力學(xué)原理解釋“案例”

學(xué)完這些基本的力學(xué)原理，我們又可以回到上課伊始的這些案例中，讓學(xué)生利用學(xué)過的力學(xué)原理解釋生活、工程中的一些有趣的現(xiàn)象。例如，引導(dǎo)學(xué)生利用動量守恒定理解釋一只天鵝可以撞毀一架客機是因為盡管天鵝的動量很小但是撞擊的時間很短，利用動量定理可以得出沖擊力會非常大，足以把飛機撞毀。當(dāng)學(xué)生可以用力學(xué)原理解釋生活中的一些現(xiàn)象時，會感到學(xué)有所用，而且加深對這些力學(xué)原理的理解。在課件制作中，既把每節(jié)課需要掌握的力學(xué)原理、力學(xué)公式展示出來，又使課件形象、生動、充滿活力。

四、結(jié)語

鑒于目前理論力學(xué)課程的教學(xué)狀況，只有改革才能適應(yīng)時代的要求。改革的目標(biāo)要有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、實踐能力和利用力學(xué)知識解決實際工程的能力。理論力學(xué)課程的建設(shè)與改革是一項長期而艱巨的工作，是一個不斷實踐完善的過程，廣大力學(xué)教師不僅需要共同努力授課，教師必須跟上時代的發(fā)展步伐，不斷學(xué)習(xí)新知識，充實自己，還需要學(xué)校各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持購置必要的教學(xué)與實驗器材才能保證課程的建設(shè)改革得以順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖艷果，胡和平，郭長青.開放性教學(xué)模式下工科力學(xué)的多媒體教學(xué)研究[J].考試周刊，2011，（62）：149-150.

[2]馬紅艷，洪明，季順迎.完善基礎(chǔ)力學(xué)競賽機制 培養(yǎng)高素質(zhì)精英型人才[J].教育教學(xué)論壇，2011，（30）：122-124.

本教學(xué)改革研究獲得了南華大學(xué)教改項目（編號：2013XJG02）：“《理論力學(xué)》多媒體課件的優(yōu)化與實踐”對此表示衷心的感謝。