信息技術與工程應用相結合的《理論力學》教學改革探索

王文昌

【摘 要】《理論力學》是理工科一門重要的技術和工程基礎課程，但其內容較為抽象，復雜程度較高，學生容易產生“怕學”心態，導致教學效果不佳。本文提出通過結合現代信息手段提高學生學習興趣，并緊密結合工程應用實踐明確學習目標，在互動中強化學習印象，改善目前《理論力學》教學效果。

【關鍵詞】理論力學；教學改革；信息技術；工程實踐

1《理論力學》的課程定位及基本要求

《理論力學》是力學基礎課程，是后續力學課程的基石，其內容涉及靜力學、運動學、動力學以及分析力學和振動力學，從淺入深，由易而難。通過理論力學的學習，可以讓學生了解在工程中及日常生活中遇到問題的建模方法，求解方法，以及抓住主要矛盾，并解決問題的思路，能夠培養學生的抽象思維和計算能力，為進一步學習專業知識打下堅實的基礎。但從近年來某系力學考試成績統計情況來看，學生不及格率較高，如表1所示。從表中可以看出成績優良的學生不到15%，大部分學生處于中等偏下的成績范圍（<70），不及格率達30.951%～43.678%。由于理論力學基礎不扎實，導致后續課程力不從心，進而失去學好力學課的信心，最終以致畢業的學生沒有很好的掌握力學問題的計算方法與思路，畢業設計中常出現明顯的建模和計算問題，參加工作后使得工程界普遍產生不良的評價。

思考其原因，學生上課注意力不集中是教學效果差的根本原因，學生普遍有“怕學”和“厭學”的思想，而“厭學”的根源也是由于“怕學”而造成的，學生為什么會“怕學”？首先就是因為枯燥的理論和公式使其生畏；其次是學了不知道如何用，沒有工程背景，潛意識排斥學習無用的知識；最后，外界的干擾因素太多，沒有吸引力的東西會讓學生不在狀態。其實，人都有去解決問題的本源驅動，同時能從將問題解決中獲得成就感，進而產生積極的心態。同時，新鮮奇妙的事物對年輕學生有著天生的吸引力，因此，適當改變教學方式和管理模式就能改善學生“怕學”的現狀。

學生在課堂上獲得知識，與教師的互動將使其記憶深刻。教師授課的單項教學模式應向“師生交互反應、共同研究、共同發展”的模式轉變。這種轉變可以通過現代信息手段以及結合工程實際應用的探討來實現。

2信息技術與教學的廣泛融合

目前的科技發展迅速，學生普遍使用智能設備，這些智能設備還未善加利用，更有被有些家長和老師抵觸的現象。但合理的利用科技，引導其向有利的方向發展才是科技和社會和諧發展的趨勢。

2.1微信公眾平臺實現移動教學

微信公眾平臺是近年來發展迅速的資訊推廣途徑，由于其方便查閱，形式靈活，得到智能設備用戶的廣泛使用，利用公眾賬號平臺進行自媒體活動，簡單來說就是進行一對多的媒體性行為活動，它可以讓每一個學生方便的獲得適合自己的教育資源成為可能。同時，碎片化移動學習逐漸成為人類學習生活方式的主流，更適合目前翻轉教學的理念。手機等移動設備在個人學習中將扮演越來越重要的位置。在網頁中查找微信公眾平臺可以直接建立微信公眾號，通過相關資料的上傳，對話的設置，可以對關注公眾號的學生進行資料推送，同時，學生在微信公眾號里可以進行查詢、留言，可以讓每一個學生方便的找到自己未解決的問題或以碎片化的時間進行理論力學的單項分類學習。通過設置，公眾平臺還可以支持多種學習交流與互動方式，比如個人、小組、公開的討論。同時公眾號有數據后臺記錄功能，可以看出學生的活躍程度，相關課本上的熱點問題。培養學生的高效自學能力。

2.2商業計算分析軟件的利用使教學得到升華

《理論力學》是一門研究物體受力、運動的學科，自然界中的物體無一不遵循其固有的規律，同時，對復雜物體的研究也是基于《理論力學》的。目前的商業軟件通過可視化輸出，可以很好的展示出較復雜物體的受力、運動情況，在課程后期，計劃好合理的授課時間，加入商業軟件對物體的力學特征分析方法，例如利用Matlab軟件、Ansys軟件進行桁架結構的建模和分析，其受力特征的可視化可以很好的詮釋理論力學所研究的目標和對結果的分析。

3結合工程實踐進行課程教學

3.1選擇生動的工程案例和生活案例

通過信息化教學，提供多渠道教育手段，能夠極大的激發眾多學生學習的興趣，但是，《理論力學》屬于理工科，必不可缺少足夠數量的練習和思考，通過微信公眾平臺，在上課之前推送給學生一些直觀生動的工程問題，比如，飛機如何做到復雜的特技飛行的？為什么現在的行李箱輪子有越做越大的趨勢？為什么有些門會自動關上有些又不會？鳥巢體育館為什么都是桁架結構？等等，常常思考和積累，在上課前提的問題，讓學生通過簡單的自學，下節課上課時先進行討論，激發了學生的積極性，帶著問題學習，在學生思考的過程中再慢慢揭示“謎底”，充分帶動學生學習的積極性，這就會產生一種良性循環，并且不易遺忘。反之，在教學開始時，就讓學生進入一片茫然的狀態，不關注學生的即時反應，不改變相應的講學方式，很容易使學生在課堂上難以進入學習的狀態，迎之而來的就是與學生的疲倦，教學步步維艱。

3.2教學相長，解決工程和生活實際問題

實際工程中存在著各種各樣的問題，但最終都能歸咎為力學問題，提煉為力學模型的分析和求解。比如飛機火箭等飛行器中的空氣動力學問題，各種工業建筑的結構穩定性力學問題，石油工程的管柱力學和流動力學問題，無一不包含在力學學科的各種研究方向中。學習《理論力學》的目的就是鼓勵學生發揮在課堂上已掌握的知識的作用，應用于各種工程問題，積極探索各種實際問題的本質、機理。

尋找目前熱點，提煉其本質問題，以有趣而且有深度的見解引起學生的興趣，創設生動的工程情景，引導學生開展猜想、推理、交流等活動，鼓勵學生提出并解釋他們自己的想法，使學生通過教學過程，掌握基本的知識應用方法和技能，學會從力學的分析角度去觀察事物、思考問題、解決問題，并鼓勵解決問題策略的多樣化，感受解決問題策略的多樣化與靈活性。重視培養學生應用力學的意識和能力，讓學生在面對現實問題時，能主動嘗試用所學知識與方法去解決問題。才能使學生真正的掌握這門課。

4結論

力學教育也應該與時俱進，結合學生的興趣點，利用現代化信息手段進行教學行為引導，使學生主動積極的投入到學習中去，并緊密結合工程和生活實際為學生提供思考和解決問題的環境，真正做到學以致用，為工程領域培養優秀的科技人才。

參考文獻：

[1]胡海巖.對力學教育的若干思考[J].力學與實踐，2009，31：70-72.

[2]伍建偉，唐亮，鮑家定，等.機械專業理論力學運動學部分教學改革研究[J].科技創新，2016：25-26.

[3]邵小軍，劉永壽，岳珠峰.談工科理論力學教學中數學工具的應用[J].力學與實踐，2007（5）：68-69.endprint