普通二本院校理論力學課程教學改革的探索

翟誠　孔祥清　賈艷東　曲艷東

摘要：《理論力學》是理工科院校普遍開設的一門技術基礎課。針對由于其課程抽象性和理論性極強，解題方法極具靈活性和多樣性的特點，導致學生在學習這門課時感覺吃力，進而降低學習積極性的問題，結合普通二本院校的學生學習現狀，從教學內容、教學方法和手段以及考核方式三個方面提出了具體的改革措施。

關鍵詞：理論力學；教學內容；教學方法；教學改革；能力培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0122-02

《理論力學》是研究物體機械運動一般規律的科學，是普通高校理工科專業如機械設計制造及其自動化、土木建筑工程、車輛工程等專業必須開設的一門重要的技術基礎課，在后續的專業課程學習中起著承前啟后的作用。其課程特點是理論性和抽象性極強，解題方法極具靈活性和多樣性。學生在學習過程中，對于課堂所講內容不太容易理解和接受，在做習題的時候，常常感到比較吃力。這些情況極大地降低了學生學習《理論力學》的積極性。

近年來隨著普通高校的擴招，導致生源質量的參差不齊，學生學習的積極性、學習能力和創新能力正在下降，尤其對于普通二本院校來說，這種情況更加明顯。主要表現在：①一些本來學習積極性就不高的學生，當感覺聽不懂的時候干脆就放棄了；②為了應付老師的檢查和平時成績的考核，課后作業抄襲完成，到真正考試時成績仍然不理想；③學生的學習能力有限，對于所學的知識，感覺內容繁雜，理不出頭緒；④平時學習目的不明確，對于知識點掌握不牢，考試時靠突擊過關，其實根本沒有做到對知識的理解和掌握。因此，對《理論力學》進行教學改革，提高教學質量，培養學生的學習興趣，以便獲得良好的教學效果，一直是任課教師面臨的現實問題。本文結合筆者近幾年的教學經驗，對普通二本院校理工科專業開設的《理論力學》課程的教學改革進行了探討。

一、教學內容的改革

1.緒論部分。緒論部分包含了《理論力學》的研究對象和研究內容、研究方法和學習理論力學的目的三部分內容。這部分內容的講解效果直接決定了學生對本門課的基本認識和將來的學習態度。因此，在緒論的講解過程中，應針對學生所學的專業，適當引入一些與其專業相關的工程實例，并結合這些工程實例激發學生學習興趣的同時也讓他們認識該課程在后續專業課程的學習以及在未來工作中的重要性。例如，對于土木類專業的學生，可以引入陽臺的固定端約束、桁架的應用等工程實例。而對于機械類專業的學生，可以引入曲柄連桿機構、振動頻率分析等一些常見的工程實例。

2.靜力學部分。靜力學主要研究的是受力物體平衡時作用力應滿足的條件，同時也研究物體的受力分析和力系的等效替換和簡化等。簡單總結，這部分內容的研究對象就是“力”。針對靜力學中與《大學物理》重復的內容，如物體的受力分析、二力平衡條件和力的平行四邊形法則等內容可以略講或直接給出結論。而對于新介紹的一些與工程實際緊密聯系的約束類型、力系的等效替換和簡化以及各種力系的平衡條件等則要重點講解。例如，針對機械類專業的學生，可以介紹一些工程實際中常用的圓柱鉸鏈、徑向軸承、止推軸承等約束的受力分析和通過列平衡方程進行約束力求解。而對于土木類專業的學生，則可以討論一些與建筑結構相關的約束，如橋梁和樓板的靜力平衡計算以及桁架結構的內力計算等，尤其是桁架的內力計算為將來《結構力學》的學習也打下了基礎。

3.運動學部分。運動學部分只是單純從幾何的角度來研究物體的運動，而不考慮引起物體運動的物理原因。因此，這部分內容的研究對象就是“運動”。運動學中與《大學物理》重復的內容如點的運動學和剛體的簡單運動等可以簡略地講，重點應放在點的合成運動和剛體的平面運動上。其中在點的合成運動中，首先應注重培養學生掌握在不同參考系下，進行點的運動軌跡分析的能力，然后以此為基礎進行速度和加速度的分析。而對于剛體平面運動的知識，應注重剛體平面運動最終簡化為平面圖形在其自身平面內運動的推導，讓學生理解和掌握體的運動如何簡化為面的運動這樣一個思維的轉變。

4.動力學部分。動力學部分研究的是受力物體的運動與作用力之間的關系，也就是說這部分的研究內容是“力+運動”。該部分內容的質點動力學方程、動量定理等在《大學物理》甚至于高中物理中都已經有過介紹，這部分內容可以略講。而對于質心運動定理、質點系相對于質心的動量矩定理、動能定理以及普遍定理的綜合應用可詳細講解。達朗貝爾原理和虛位移原理屬于分析力學的范疇，提示學生達朗貝爾原理提供了一種求解動力學問題的新思路即將動力學問題在求解形式上轉化為靜力平衡方程來求解，而虛位移原理則是應用功的概念來求解靜力學問題。

二、教學方法和教學手段的改革

在傳統的教學模式中，教師一直處于主動地位，負責把知識傳授給學生，學生只是被動地接受所學的知識。而按照高等學校創新與應用型人才培養的要求，不能讓學生成為“復印機”，一遍遍地復制老師所講的知識，自己不主動動腦思考為什么會出現這樣的結果，怎么得到的結果，而應注重對學生能力的培養。因此，教師在教學過程中應采用一些方法來積極引導和鼓勵學生作為學習知識的主體，激勵他們主動去思考問題、解決問題，以此來提高他們學習知識的主動性和解決問題的能力。可以采用如下方法。

1.采用傳統板書和多媒體課件相結合的方式。隨著計算機的發展，現代教育技術完全可以融入到課堂教學中，可以將一些課程內容制作成PPT和動畫的形式進行講解。如在靜力學中，對于圓柱鉸鏈約束的介紹，可以制作成兩個帶孔構件和一個螺栓鏈接的動畫過程，使學生可以直觀地看到這種約束的構成以及約束力的推導。而在運動學中，可以通過動畫演示點的合成運動和剛體的平面運動過程，以及運動過程中點的軌跡，對于那些想象不出來運動形式和軌跡的學生，這種動畫的演示能夠加深他們對問題的理解。但與此同時應該避免多媒體教學帶來的換屏較快，學生跟不上講課速度的弊端，因此多媒體課件只能作為輔助工具，重要的公式推導以及例題、習題的講解還是應該以板書為主。

2.探索采用討論式、啟發式的全新教學模式。為了發揮學生在課堂中的主觀能動作用，提高他們學習的主動性和積極性。可采用課前預習即每堂課的結束前，留出5分鐘時間布置下次課的預習作業，并以思考題的形式提出與下節課內容相關的問題。讓學生帶著問題去自學，初步了解基本概念、知識難點和重點。然后課上討論提出的問題，結合本次課的理論知識，啟發、引導學生去求解問題，得出結論。這種教學模式，一方面加深了學生對知識的理解，另一方面也發揮了他們在學習中的主觀能動作用。

3.任課教師對教案的準備。教案是教師將知識通過課堂傳授給學生的載體，不能是單純的PPT的打印或者是對教材內容的簡單抄錄。每次課前，教師應該按照大綱要求書寫一份本次課的教案，提煉出本次課內容的知識重點和難點，在授課過程中，有意識地對重點、難點部分進行耐心細致地講解。并結合學生的專業，選擇一些與工程實際聯系比較密切的例題、習題。

4.建立良好的輔導答疑制度。鑒于理論力學解題方法的靈活性和多樣性以及學科內容的抽象性，學生在課后學習的過程中，會明顯感覺吃力。因此，建立每周兩次的輔導答疑制度，對學生在完成課后作業以及課后復習過程中遇到的問題及時進行解決，排除疑問。提高學生對知識內容的吸收速度和理解深度。尤其對于那些平時課堂表現不太積極的學生不能做到放手不管，而是每次都指定幾人專門去找老師答疑，督促他們學習。

三、考核方式的改革

傳統的對于《理論力學》這門課的考核方式都是期末卷面成績和平時成績的加權求和。而一些教師對于平時成績的評定，一般都是通過上課出勤和作業完成與否來評定的。這樣的考核方式是存在弊端的，并不能檢查出學生的學習效果。因此，必須對傳統的考核方式進行改革，建立細致的考核制度以便隨時了解學生的學習動態。建議采取如下的考核方式：①將課后作業的完成質量作為平時成績的一項考核標準，計入平時成績。每周在上課時隨機收取一次作業本，根據作業的完成質量給定平時成績。②將課堂測驗作為平時成績的一項考核標準。每兩星期舉行一次短小精悍的課堂測驗，可在10～15分鐘完成，重點放在學生對基本概念和理論的理解上。③增加期中考試。在平時考核和期末閉卷考試的基礎上，在每學期的期中階段增加期中考試，采取和期末考試一樣的閉卷形式，將期中考試的成績以加權平均的形式計入總成績。

四、結語

《理論力學》的教學改革是一個不斷實踐探索的過程，為適應新時期普通高校人才培養的要求，對課程的要求應重視理論聯系實際，將知識傳授和能力的培養有機結合起來。

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