應(yīng)用型本科理論力學(xué)教學(xué)改革探討

趙穩(wěn)軍+黎永索+麻彥娜

摘要：基于應(yīng)用性、技術(shù)型人才培養(yǎng)的需要，理論力學(xué)課程作為土木工程專業(yè)理論基礎(chǔ)課亟須教學(xué)改革，本文結(jié)合應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)特點(diǎn)，概括了當(dāng)前應(yīng)用型本科力學(xué)教學(xué)改革的一些探索：包括課程內(nèi)容調(diào)整優(yōu)化，突出應(yīng)用技術(shù)大學(xué)對(duì)本科人才的培養(yǎng)重點(diǎn)，引入計(jì)算機(jī)輔助手段，提高對(duì)力學(xué)問(wèn)題的直觀感受。使理論力學(xué)的知識(shí)體系更加生動(dòng)、形象，提高學(xué)習(xí)的積極性及學(xué)習(xí)效率

關(guān)鍵詞：理論力學(xué)；應(yīng)用型；教學(xué)改革；計(jì)算機(jī)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）12-0116-02

一、引言

進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，國(guó)際高教界逐漸形成了一股新的潮流，那就是普遍重視實(shí)踐教學(xué)、強(qiáng)化應(yīng)用型人才培養(yǎng)。國(guó)內(nèi)的諸多高校近年也紛紛在教育教學(xué)改革的探索中注重實(shí)踐環(huán)境的強(qiáng)化，因?yàn)槿藗円言絹?lái)越清醒地認(rèn)識(shí)到，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生社會(huì)職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。“應(yīng)用型本科”是對(duì)新型的本科教育和新層次的高職教育相結(jié)合的教育模式的探索，由部分省屬本科院校與國(guó)家級(jí)示范性高等職業(yè)院校、國(guó)家大型骨干企業(yè)聯(lián)合試點(diǎn)培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的應(yīng)用型本科專業(yè)人才，學(xué)校為實(shí)現(xiàn)向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型，已與國(guó)內(nèi)多家大型企業(yè)建立了校企合作關(guān)系。為配合學(xué)校發(fā)展戰(zhàn)略，作者對(duì)土木工程專業(yè)理論力學(xué)教學(xué)改革做了一些研究。

二、“理論力學(xué)”課程教學(xué)改革的背景

1.學(xué)時(shí)偏少。目前本校理論力學(xué)課時(shí)由64學(xué)時(shí)縮減至48學(xué)時(shí)，理論力學(xué)包含靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)三部分，知識(shí)點(diǎn)多，教學(xué)內(nèi)容繁重，且課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，難度大。應(yīng)用型本科學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)積極性低，課外自主學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高，48課時(shí)不能讓學(xué)生對(duì)理論力學(xué)知識(shí)體系有全面的認(rèn)識(shí)，難以適應(yīng)后續(xù)課程對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí)的要求。

2.理論力學(xué)課程知識(shí)體系與工程實(shí)際結(jié)合不夠緊密。理論力學(xué)是具有悠久歷史的科學(xué)，它是社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)踐長(zhǎng)期發(fā)展的產(chǎn)物，其知識(shí)體系相對(duì)成熟。教材中用于推導(dǎo)公式的力學(xué)模型一般為理想化、滿足假定條件的，難以將這種抽象的模型與工程實(shí)際相結(jié)合。這種模型與實(shí)際脫節(jié)的情況將導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中無(wú)法對(duì)理論力學(xué)課程的實(shí)際應(yīng)用性作為直觀的判斷，從而直接導(dǎo)致由于條件限制，目前我校土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程只有理論課程，并無(wú)實(shí)驗(yàn)。這讓理論力學(xué)的學(xué)習(xí)抽象而不直觀，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏感性認(rèn)識(shí)，對(duì)知識(shí)的領(lǐng)悟理解困難增大。

三、理論力學(xué)教學(xué)改革的建議

1.轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，適應(yīng)學(xué)時(shí)改革要求。隨著學(xué)校辦學(xué)目標(biāo)向應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向轉(zhuǎn)變，學(xué)校各專業(yè)依照本專業(yè)特點(diǎn)修改修訂培養(yǎng)方案、教學(xué)計(jì)劃，增加了對(duì)學(xué)生應(yīng)用技能提高所需學(xué)習(xí)的課程，這導(dǎo)致部分學(xué)科的學(xué)分、學(xué)時(shí)的相應(yīng)減少。因此，一些課程學(xué)時(shí)大為精簡(jiǎn)。作為土建類專業(yè)學(xué)生必修的《理論力學(xué)》教學(xué)課時(shí)也大為壓縮。如果因?yàn)閷W(xué)時(shí)的減少而采取對(duì)課程內(nèi)容簡(jiǎn)單的壓縮，難免使學(xué)生知識(shí)不成體系，不能滿足后續(xù)課程的要求。既達(dá)不到應(yīng)用型技能的提高，也失去本該有的知識(shí)結(jié)構(gòu)。要解決這一矛盾，只有采取積極的方法，改革教學(xué)方式，做到基礎(chǔ)理論要精練、深化，工程應(yīng)用要結(jié)合專業(yè)特色并適當(dāng)拓寬。

改變傳統(tǒng)的從特殊到一般的教學(xué)思路，充分利用數(shù)學(xué)工具，采用從一般到特殊的講授方法。對(duì)于靜力學(xué)的講授，傳統(tǒng)教學(xué)方式是先學(xué)習(xí)特殊情況即匯交力系、力偶系、平行力系再到一般力系。可以利用矢量代數(shù)工具，從最一般的力系開始闡述簡(jiǎn)化、平衡這一主干內(nèi)容，然后，再將問(wèn)題特殊化，即得到平面匯交力系、力偶系、平行力系的簡(jiǎn)化結(jié)果和平衡方程。最后，輔之以學(xué)生所學(xué)專業(yè)的例題，加深理解和運(yùn)用，使學(xué)生能更好地掌握，并弄清楚四種力系間的聯(lián)系，達(dá)到很好的教學(xué)效果。

2.利用計(jì)算機(jī)，實(shí)施現(xiàn)代化教學(xué)。當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展，給力學(xué)的發(fā)展以及力學(xué)教學(xué)的發(fā)展都帶來(lái)意義長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步。高等學(xué)校在人才培養(yǎng)方面可以利用成熟的商業(yè)軟件，比如MATLAB，實(shí)施現(xiàn)代化教學(xué)。

MATLAB是應(yīng)用廣泛的數(shù)學(xué)工具，其計(jì)算和繪圖功能強(qiáng)大，入門簡(jiǎn)單、容易上手。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)Matlab可視化界面，利用Matlab強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力和圖形處理技術(shù)，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行過(guò)程分析，并將結(jié)果以曲線、動(dòng)畫等直觀的形式表現(xiàn)出來(lái)，以數(shù)值實(shí)驗(yàn)的方式將理論知識(shí)形象具體地呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，以此克服教學(xué)過(guò)程缺少實(shí)驗(yàn)的矛盾，提高同學(xué)對(duì)力學(xué)問(wèn)題的直觀感受。使“理論力學(xué)”的教學(xué)更加生動(dòng)、充滿樂(lè)趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)語(yǔ)

面對(duì)應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型，《理論力學(xué)》教學(xué)過(guò)程存在一些困難，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段需要優(yōu)化調(diào)整。借助于計(jì)算機(jī)輔助手段，在教學(xué)過(guò)程引入商業(yè)計(jì)算軟件比如MATLAB，能使理論力學(xué)的教學(xué)更加生動(dòng)有效。通過(guò)優(yōu)化知識(shí)體系結(jié)構(gòu)及合理引入計(jì)算機(jī)輔助手段，能對(duì)應(yīng)用型本科院校理論力學(xué)教學(xué)提供支撐。

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