二本應用型高校“理論力學”課程教學模式探究

何子干，趙志軍，柳紅霞，彭旺虎

(長沙學院土木工程學院，湖南 長沙 410022)

二本應用型高校“理論力學”課程教學模式探究

何子干，趙志軍，柳紅霞，彭旺虎

(長沙學院土木工程學院，湖南 長沙 410022)

鑒于二本應用型高校的教學特點，目前此類學校理論力學安排的學時均較少，這與該課程內容較深奧和知識點多產(chǎn)生了一定的矛盾.分析了課程的特點，采取合理布置課時、科學運用教學手段、引用實際應用工程實例等方式來改進少學時理論力學的課堂教學，并取得了較好的效果.

應用型高校；少課時；多內容；力學教學

理論力學是大學生的一門重要的專業(yè)基礎課程，與工程實際聯(lián)系緊密，對各專業(yè)的后續(xù)專業(yè)課程學習(如材料力學、結構力學、土力學、彈性力學和結構設計等)起到關鍵的支撐作用[1].理論力學屬于古典力學的范疇，其研討辦法是從公理出發(fā)，經(jīng)過籠統(tǒng)綜合和歸結，再應用數(shù)學演繹和邏輯推理而得到定理和結論，構成嚴密的理論體系[2].理論力學課程的性質與任務決定了它具有理論嚴謹、應用廣泛的特性，并能為培育學生的邏輯思維和處理工程實踐問題能力打下良好的基礎.

隨著科技的日益提高，社會越來越需求綜合素質的人才，因而，各高校尤其二本應用型高校面臨著如何在有限的學習時間內傳授學生更多知識的問題[3]，通常的做法是：(1)縮短每門課的學時，但不縮減教學內容；(2)同時增加理論課程和實踐課程門數(shù).這樣的舉措增加了學生的知識面和動手能力，卻帶來了理論課程授課的難度，部分弱化了基礎知識的傳授.本校的土木工程和機電工程等專業(yè)的理論力學課時一減再減，目前僅為48課時，內容有11章，按每周4學時授課，約一周一章，學生感覺進度很快，難點繁多.如何合理的應用這48課時完成理論力學教學，使學生較好地掌握基本知識點就是筆者共同面臨的一個難題，下面是我們的一些改進做法，供大家批評指正.

1 認真?zhèn)湔n，突出重點；快慢結合，講透難點

在上課伊始，即做好充足準備，吃透書中內容和重點及難點.靜力學部分的受力分析內容是力學課程的核心和重點.該部分內容涉及到約束力的簡化難點，如“二力桿”的找尋，內力和外力的辯證統(tǒng)一關系，固定端約束力的講解及與固定鉸鏈的區(qū)別等，而且還和動力學部分直接相關， 學生學會正確的受力分析方法至關重要！！必須安排較多課時講解和練習，為后續(xù)學習打好根底.相對于11版教學大綱，本校的土木工程和機電工程等專業(yè)的理論力學課時由56課時減為48課時，若僅為趕進度，平均分配課時，容易形成重點不突出，難點沒講透，為后續(xù)學習動力學部分留下隱患，到時可能事倍功半，反而浪費課時.學生掌握了正確的受力分析后，筆者在教授動力學時，由于有大學和中學物理中的力學基礎，在講授動量定理(質心運動定理)、動量矩動量和動能定理等時，可適當加快進度，安排較少課時，講透從單質點動力學到質點系動力學的演變過程(多媒體和嚴密的板書相結合)，進而直接到剛體動力學.通過幾屆學生的學習和反饋，這樣的學時安排收效很好.

運動學相對抽象，不似靜力學和動力學比較直觀，部分內容講授難度較大，求解過程繁雜，如點的合成運動中的加速度合成、運動學綜合應用等，老師一方面要結合大家耳濡目染的實際問題，如：下雨時車中乘客觀察車窗上雨點的軌跡，河流中渡船的駕駛等.認真講解難點，著重剖析速度和加速度合成的圖形，另一方面更要嚴格要求學生遵循運動學的學習規(guī)律，不畏艱難和麻煩，仔細畫出速度和加速度矢量圖，通過抽絲剝繭的方式解決問題.

2 采用板書和多媒體結合的教學手段

隨著我國計算機的大規(guī)模普及，多媒體教學廣泛應用在高校的課程教學中.采用圖片、動畫等多種方式能生動清晰地展示工程實例、理論模型和運動細節(jié)，如：實際問題向力學簡圖的轉化、固定端約束與固定鉸鏈約束的動畫展示、點的合成運動中的速度合成的圖示等，使學生易于理解本門課程涉及的知識，而且可以重復播放，還能帶動對其它相關學科的了解.但少學時的理論力學如全部采用多媒體授課，將會對大部分同學(在二本應用型高校)產(chǎn)生雪上加霜的效應！！學生反饋的信息是：一聽就懂，一看就會，一做就錯！！其原因在于：(1)多媒體展示快，信息量大，記憶不易；(2)公式展示時過程不連續(xù)，細節(jié)較少，理解容易掌握難；(3)肢體語言不豐富，印象不深.

為有效利用多媒體課件，彌補其缺點，筆者認為傳統(tǒng)的板書不能完全取締.重點概念和公式、習題課等仍應采用板書結合多媒體的方式，教員在嚴謹書寫的過程中，配合豐富的肢體語言，引導學生沿著教師的思緒逐漸剖析，使學生充分理解概念和定義，掌握公式的推導過程，了解定理的適用條件，總結典型例題求解方法，從而達到良好的課堂效果.

例如，對于平面任意力系向一點簡化這節(jié)內容的固定端約束知識點的講解，可以采用如下板書形式和多媒體動畫相結合.學生通過動畫很容易理解固定端約束存在反力偶.

圖1 固定端約束的板書與多媒體結合實例

3 引導學生總結，構建知識模塊

經(jīng)過分析工程實際問題，引出理論力學的概念和理論，推導嚴密的定理和公式，構建知識模塊，找出模塊間共性和聯(lián)系.這樣，學生便有可能將實踐和理論聯(lián)系起來，完成由感性認識到理性認識的轉變.如在講授動量定理(質心運動定理)、動量矩動量和動能定理等三章時，只要講透動量定理(質心運動定理)這一章中從單質點動量定理到質點系動量定理的演變過程，后面的動量矩動量和動能定理的講授就十分容易了，因為這三章的共性都是從單質點的定理到質點系定理的演變，進而直接應用到特殊的質點系—剛體.又如速度與角速度的對比，加速度與角加速度具有相似的表示格式，按照模塊間共性和聯(lián)系進行講授，收效良好[4].各公式之間的對比見表1.

表1 平動與轉動的比較

4 多渠道拓展學生的力學素養(yǎng)，培養(yǎng)解決實際工程問題的能力

理論力學作為工科學生的專業(yè)基礎課，是學好后續(xù)專業(yè)課的前提[5]，授課老師在接到教學任務后，應充分了解授課學生的專業(yè)方向.在授課時按相關專業(yè)講解本課程，特別在緒論和相關章節(jié)，展示一些學生所學專業(yè)的工程例子，如：高架橋的橋墩與梁的支撐，車輛直線行駛，房屋懸挑陽臺的受力，大跨度建筑物的屋頂桁架結構等.使學生在學習之初就樹立起濃厚的興趣，求知的腦洞將會為之大開，課堂的氣氛將會熱烈和諧.目前很多老師都是教學科研型人員，授課過程中如能結合自己的科研課題，將會拓寬學生的知識面和認知感，到達良好的教學目的.

為了順應社會和用人單位的人才需求，二本高校大學生須具備較強的實踐動手能力.為此，我校每年都積極組隊參加國內和省內的各種與力學課程相關的學科競賽，如全國大學生周培源大學生力學競賽，湖南省大學生結構設計競賽等.我校還曾作為主辦方承擔大學生結構設計競賽，把實踐工程中已有的問題有選擇地提供學生進行力學或結構建模，并為學生配備指導教師.學生經(jīng)過查閱材料，分工協(xié)作，制定出初步的建模和實驗計劃.在此基礎上，指導教師給予針對性的專業(yè)指導，鼓勵學生開展一些創(chuàng)造性的學術研究工作.經(jīng)過這樣的競賽或類似的各種動手能力的活動，學生的力學素養(yǎng)上升了一個臺階，又很好地拓展了相關學科學習，在國內省內力學和結構建模競賽中取得了優(yōu)異的成績.第五屆湖南省大學生結構設計競賽獲獎作品見圖2.

圖2 五屆湖南省大學生結構設計競賽獲獎作品“夢的紙翼”

5 結束語

在眾多的教學媒體中，最基本的、最重要的是教師的語言和板書.此外，教師的眼神及適度的肢體語言也很重要.多媒體是很好的教學手段，在理論力學教學中它不能完全代替板書.教師作為課堂教學主導者，通過自身的努力，加上其它媒體的有效配合，一定能夠很好地調動、激發(fā)同學們的學習興趣，使課堂教學的效果更好，效率更高.

理論力學教學改革，是一項長期而又艱巨的任務.教學方法是多種多樣的，它因學時而異，因教學對象而異，因教學內容而異.此外，教學質量提高的空間上不封頂，因此，教師應有針對性地進行教學改進或改革，并不斷總結經(jīng)驗，逐步完善.

[1]尚新春,唐葵雯,肖久梅,等.理論力學[M].北京:北京郵電大學出版社,2012.

[2]李俊峰.理論力學課程體系改革探索與實踐[J].中國大學教學,2008,(4):10-13.

[3]朱守芹,畢全超,趙文娟.應用型人才培養(yǎng)體系下的力學課程體系改革研究[J].教育與職業(yè),2013, (24) :142-143.

[4]羅凱,楊秀麗,張忠君.關于理論力學教學中的一些思考[J].現(xiàn)代交際,2013,(5):235.

[5]何子干,趙志軍,匡希龍,等.圖解在應用型本科院校材料力學教學中的應用[J].長沙大學學報,2017,(2):124-127.

DiscussiononTeachingofTheoreticalMechanicsinApplication-orientedColleges

HE Zigan, ZHAO Zhijun, LIU Hongxia, PENG Wanghu

(School of Civil Engineering, Changsha University, Changsha Hunan 410022, China)

There are inadequate class hours but more knowledge points and relatively abstruse contents of theoretical mechanics course in application-oriented colleges. Aimed at this problem，the characteristics of theoretical mechanics course are analyzed in this paper. The teaching contents are arranged logically, modern teaching methods are applied properly and the real engineering examples are introduced to acquire better teaching effect.

application-oriented colleges; inadequate class hours; more knowledge points; mechanics teaching

G424

A

1008-4681(2017)05-0111-03

2017-06-03

何子干(1964— )，男，湖南長沙人，長沙學院土木工程學院教授，博士.研究方向：一般力學、結構優(yōu)化、水動力學.

(作者本人校對)