《理論力學》課程的多媒體教學改革的研究

廖艷果　胡和平　熊小民

摘 要： 通過對現有的《理論力學》多媒體教學的內容和多媒體課件進行優化和改進，通過精煉教學內容，引入工程案例，發揮多媒體教學手段的優勢，實現課堂教學手段、方法的科學化和多樣化，從而進一步優化課堂教學，提高課堂教學質量。既方便老師教學又有利于調動學生學習積極性。

關鍵詞： 工程案例 多媒體教學 教學改革

理論力學課程是工科的一門基礎課程，它在基礎課和專業課之間起承前啟后的作用。主要以伽利略和牛頓總結的基本定律為基礎系統介紹靜力學、運動學與動力學的基本概念、基本原理及分析問題、解決問題的基本方法，屬于古典力學的范疇。其研究方法是從實踐出發經過抽象化綜合、歸納，建立公理再應用數學演繹和邏輯推理而得到定理和結論，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，理論力學是為材料力學、結構力學等后續課程提供必要的力學理論知識。同時課程的性質與任務決定了它具有理論性、應用性強的特點，并為培養學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。對于該課程，我們一般會以多媒體教學為主。多媒體教學這一種教學形態，以計算機代替或部分代替教師面向學生，促使學生實現有效學習的教學形態。

一、理論力學教學的現狀和存在的問題

《理論力學》課程理論性強、難度大，現有的力學教學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》多媒體課件，這樣可以在教學中：（1）改進課堂教學；（2）優化傳統教學；（3）提高學生的學習興趣和動力。沒有優秀的多媒體課件，就提不出好的教學設計，無法取得好的教學效果。現有《理論力學》多媒體課件，是一種“填鴨式”的課件，理論性強，過于注重力學原理的推導，而缺乏形象、生動的工程實例。學生學習起來枯燥、難懂，缺乏動力，因而影響了教學效果。本文旨在對現有的《理論力學》多媒體課件進行優化和改進，引入一些工程和生活當中的形象、生動的動畫和案例，通過案例的形式進行教學[1，2]。發揮多媒體教學手段的優勢，進一步優化課堂教學，提高課堂教學質量。這樣有利于調動學生學習積極性。

二、理論力學教學內容的改革

近年來隨著教學改革的進行和教學觀念的轉變，許多課程的學時數都進行了大幅壓縮。我校土木工程專業的《理論力學》目前是64學時.學時減少教學內容不能簡單縮減，為了在有限的學時內將盡可能多的教學內容清晰地傳授給學生，并使其理解和消化，必須從理論力學課程自身的特點出發對教學內容進行優化。首先理論力學是多個專業的專業基礎課。根據專業的不同課程內容可以有不同的側重，講授時注意突出重點。對土木工程專業理論力學是為材料力學、結構力學等后續課程提供必要的力學理論知識。因此，宜精講靜力學全部及運動學、動力學的理論體系，做到基礎理論精練、深化工程，應用結合土木工程的專業特點并適當拓寬。其次，由于理論力學教材大都比較注重自身的系統性，因此，教材中有不少內容與普通物理重復。另外，教師講解的應是各章節的主干內容，是教學的重點內容和關鍵所在，而對一般內容或者比較簡單的章節則可稍加指點或提出問題請學生自學并將與主干內容聯系起來。

三、理論力學多媒體教學方法的改革

1.多媒體教學從“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等多媒體軟件進行制作。利用多媒體軟件將力學案例融入《理論力學》多媒體課件中。形象、生動和貼近生活的動畫能引起學生的興趣，每一章節的學習，我們可以通過一些生活當中涵括力學原理的例子帶入問題，留下懸疑。例如，在動量定理的教學開始，可以引入一些案例，如：兩個質量不同的宇航員在太空中進行拔河比賽，哪個更厲害？同時通過這樣一些案例引發學生的思考，激發學生學習動量定理的興趣。在學習動量矩定理時，通過分析均質圓輪繞自身的質心軸作定軸轉動這一類的動力學問題，發現其均質圓輪的動量和質心的加速度均為零，我們無法用質點的動量定理和質心運動定理來求解這一類動力學問題。然后我們通過引入兩只猴子抓住掛在定滑輪兩端進行爬繩比賽，誰先爬到頂點？等一些有趣的動畫激發學生學習動量矩定理的興趣。“案例”激發學生的學習興趣，而用學過的力學原理對生活中的一些現象進行合理解釋。

2.運用力學原理解釋“案例”

學完這些基本的力學原理，我們又可以回到上課伊始的這些案例中，讓學生利用學過的力學原理解釋生活、工程中的一些有趣的現象。例如，引導學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。當學生可以用力學原理解釋生活中的一些現象時，會感到學有所用，而且加深對這些力學原理的理解。在課件制作中，既把每節課需要掌握的力學原理、力學公式展示出來，又使課件形象、生動、充滿活力。

四、結語

鑒于目前理論力學課程的教學狀況，只有改革才能適應時代的要求。改革的目標要有利于培養學生的學習能力、創新能力、實踐能力和利用力學知識解決實際工程的能力。理論力學課程的建設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，廣大力學教師不僅需要共同努力授課，教師必須跟上時代的發展步伐，不斷學習新知識，充實自己，還需要學校各級領導的大力支持購置必要的教學與實驗器材才能保證課程的建設改革得以順利進行。

參考文獻：

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

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

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