理論力學課程的教學改革探索

孔德清

[摘 要]地方院校理論力學課程存在較多的問題。課程改革的努力方向是轉變教學理念，加快地方院校理論力學教學內容的調整，改進教學方法。改革可以從小處著手，從局部做起，教學改革要及時體現在課堂教學中，使學生感到與教材相比課堂教學的變化和新意，教師也可以及時得到教學效果的反饋信息，或補充或修正。只有通過不斷改進、不斷積累，才能達到吸引學生興趣、提高教學效率的目的。

[關鍵詞]地方院校;理論力學;教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）11-0157-02

一、教學面臨的問題

我校是一所地方性本科院校，將教師教育作為立校之本。理論力學是我校物理學師范專業學生的一門基礎理論課，也是學生第一次用高等數學方法處理物理問題的一門理論物理課程。多年來，理論力學的結構體系和理論框架幾乎沒有多大的變化，教材的內容和知識更新很少。[1]此外，教材中所舉的例題和習題也是理想化、抽象化的力學模型，很少引入貼近現實生活的背景知識，這種現狀使學生感到所學知識脫離實際，直接影響了學生的學習積極性和主動性，不利于學生分析能力、創新能力的培養。理論力學分為牛頓力學和分析力學兩部分。牛頓力學部分是從牛頓力學出發建立起來的完整的經典體系，其大部分物理內容與普通力學相同，且二者重復的內容多，重復的程度高，這容易使學生感到教學內容陳舊乏味，學習興趣銳減。內容重復還會造成學時利用率低，資源浪費等問題。[2]

目前，我校教學改革強調知識面的拓寬和交叉學科的增加。理論力學作為基礎課程，課時已被大幅壓縮，只有36學時。在教學要求基本不變，學生基礎下滑的情況下，用較少的時間講授全部內容，確實加大了教學難度。[3]同樣，學生也面臨著學習難度增大的問題。此外，隨著智能手機的普及，社會大眾的“手機病”不可避免地傳染給學生。看手機分散了學生的注意力，降低了學生的學習興趣。如何把學生的注意力吸引到課堂上來，如何通過改革激發學生的興趣，提高課堂效率，成為教師迫切的愿望。

二、理論力學的改革方向

教師要把教學作為首要任務，不斷提高教育教學水平。積極推進素質教育，為培養創新型、實用性、復合型人才做出努力。這是《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》對教師提出的要求，也是理論力學課程改革的總原則和方向。

（一）教學理念的轉變

我國高等教育的教學內容重視理論知識的傳授，相對忽視綜合素質的培養，現已遠遠落后于時代發展的需要。從知識能力型教育轉化為素質型教育，這是當代科技發展對高等教育提出的必然要求。重視素質教育，重視學生創造能力的培養，既符合人的全面發展的觀點，又與未來社會對人才的需求相一致。因此，教師首先要轉變單純的以知識為本的教育觀念，要把以人為本、以生為本的教學理念落實到課堂，促進人的全面發展。[4]在理論力學教學中不能只關注專業知識的傳授，還要以育人為宗旨，在精神層面、思想層面、情感層面對學生進行人文關懷，把人文關懷滲透到理論力學的教學中。其次，在傳承知識同時，要兼顧科學素養和創新能力的培養。重視思維方式的教學，側重培養學生思考問題、解決問題的能力，減少對學生數學知識和技巧的要求。

（二）加快地方院校理論力學教學內容的調整

我國高等教育教學內容和課程體系的基本框架，形成于20世紀50年代全面學習蘇聯的時期。幾十年來，盡管做過一定的改革和完善，但原有模式的束縛和指導思想的影響仍然存在。雖然近幾年來，“新課改”搞得紅紅火火，但主要在中小學改革實施，大學的教學內容本質上沒有改變。[5]理論力學課程也不例外，也存在其內容知識更新少，對學生吸引力減弱的問題。因此，筆者認為理論力學教學內容的調整，要站在學生的角度，換位思考，避免低效率的重復學習，加大理論力學中更加生活化、現代化的內容的講授，比如要簡化弱化教材前三章的教學，強化新知識和分析力學的教學。針對地方院校的學生，沒有必要給他們傳授過多過難的脫離實際的知識，而忽視其素養能力的培養。在理論力學中學生感到疑惑的內容，比如剛體力系的簡化問題、剛體力的做功問題，教學過程要具體詳細，也可以進行專題講授，解決學生的困惑。

（三）教學方法的改進

我校是一所地方性大學，使用的教材和重點大學一樣。但是地方院校與重點大學在教學指導思想、教學內容和培養目標方面有很大不同，如若完全照搬重點大學的教材內容和教學計劃，讓學生一味地加強理論知識學習，這對于應用型人才的培養是極為不利的。因此，在教學上，地方院校必須有別于重點大學，教學方法上要有靈活性，教學側重點應該有所不同，對教學內容也要做適當地調整和刪減。應不斷進行教學方法的改進探索，課堂教學可采用靈活多樣的教學方法，不同的內容用不同的教學方法。理論力學與普通力學的知識內容重復率高，在新知識新內容少的情況下，只能在教學方法上、課堂教學形式上進行創新，應盡量在PPT課件設計上多花工夫，利用多媒體知識容量大、直觀性強、新穎生動的特點重新進行教學設計。應用新方法、新形式調動學生的學習興趣，調動學生的積極性。比如可組織學生進行探究性學習、自主性學習、學生備課講課、小組討論、課堂討論等，通過多樣化的手段激發學生的學習興趣，提高課堂教學效率。

三、課堂教學的探索實踐

（一）第一章質點動力學

運動學部分的教學應側重于復習性、總結性講授，精講精練，盡量壓縮教學時間，進行短學時教學。筆者在運動學教學中以概念教學為突破口，形成概念、模型、工具、物理量為主線的教學思路。運動是物體相對位置的變化，筆者通過“運動”引出“質點”的概念;通過“相對”引出“參考系”的概念;經過 “位置的量化”引入“坐標系”等方法，使教學按照概念的自然順序一個個展開，這樣能節省時間，教學效果好。

質點運動微分方程是第一章的重點，可采用精講多練的教學方法。牛頓第二定律是核心定律，學生在受力分析時容易出錯，要提醒學生仔細認真。教師也可借此教導學生：做人要有責任心，做事要講方法、講原則，否則容易造成責任事故。本章其他內容可讓學生自主學習，再用討論課的形式進行補充。

（二）第二章的質點組力學

重點是要求學生對本章的三大定理進行推導，通過推導理解定理的基礎和本源，理解定理的創新在何處，概念的內涵是什么。這種推導訓練是必要的，可以幫助學生全面理解概念，正確應用物理概念。物理現象的本質特征往往比較隱蔽、抽象，不易直接觀察，難以把握。適當的推導訓練旨在培養學生的發散思維，創新思維能力和理解能力。變質量物體的運動方程是本章的重點，以前學生很少碰到變質量問題，因此對于這樣的新知識、新內容，要詳細講解，通過貼近生活、貼近社會的實例，激發學生的好奇心和學習興趣。

（三）第三章的剛體力學

大部分內容與普通力學重復，重復會使學生厭煩，讓學生有消極情緒。如何講好新內容，是教學必須重點考慮的問題。重新組織教學內容有利于調動學生的積極性，可先要求學生自學一部分內容，然后教師再講解。本章從剛體力系的簡化方法著手，把簡化方法直接用于剛體運動的動力學方程，即質心運動定理和繞質心的轉動定理上，直奔剛體力學的核心內容，力產生線加速度，力矩產生角加速度。在動力學熟練之后，再進行剛體力系的做功問題和能量問題的教學。最后，把剛體的碰撞問題作為綜合性內容進行總結性探討。通過剛體的完全彈性碰撞例題，把力學中的三大守恒定律的應用全部展現在學生面前，使學生能換一種視角，重新看待剛體力學的內容。

（四）第四章轉動參考系

在講解好基本理論的基礎上，加大補充與現實生活相關的知識，比如用本章所學的科里奧利力的知識解釋鐵路的磨損問題、河岸的沖刷問題、水流的漩渦和熱帶氣旋等問題，還可以介紹利用科里奧利力的原理設計的質量流量計和陀螺儀。在講解傅科擺時，筆者補充了廣州大學城科技館的內容。廣州大學城科技館被稱為世界展示面積最大、功能最齊全的科普教育場館，從遠處望去，它仿佛一艘正待啟航的航空母艦，總建筑面積達13.75萬平方米，場館總投資19億元。通過科技館的幾張照片可以引起學生的極大興趣，之后再講科技館中的傅科擺，建造傅科擺的目的，以及傅科擺的力學原理。補充這些內容能激發學生的學習興趣，也能讓理論力學內容更加貼近生活。

四、結語

理論力學教學改革是一個持續的探索過程，不能一蹴而就。改革可以從小處著手，從局部做起。教學改革要及時體現在課堂教學中，使學生感到與教材相比課堂教學的變化和新意，教師也可以通過這種方式及時得到教學效果的反饋信息，或補充或修正。只有通過不斷改進，不斷積累才能達到吸引學生興趣、提高教學效率的目的。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 周衍柏.理論力學教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] 辛志遐，郎豐饒.理論力學教學改革的思考[J].吉林農業科技學院學報，2013（3）：109-111.

[3] 艾薇，侯作富，周思柱，等.理論力學課程教學的現狀與教學改革的探索[J].力學與實踐，2009（31）：75-77.

[4] 王如鵬.以生為本：實踐應用型人才培養模式研究[J].黑龍江高教研究，2013（7）：148-150.

[5] 梁健俊.關于高等教育教學內容和課程體系的改革思考[J].石油大學學報，1998（3）：91-92.

[責任編輯：陳 明]