淺談理論力學有效教學的幾點方法

高申煣，周 濤，王鳳娟

（齊齊哈爾大學機電工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

理論力學是力學類、機械類和土木類等專業(yè)的基礎必修課，是材料力學、機械振動、機械原理等課程的基礎，甚至一些研究生課程里也會有少些學時的理論力學課，它在理工科院校的教學活動中具有重要地位。但學生普遍反映其內容繁多且較為抽象，不好理解，加之在應用型大學中不斷縮減課時，那么如何讓學生能在有限的時間內掌握相應知識點、學好理論力學，這就要求我們不斷探索有效教學方法以適應現(xiàn)代大學的需要。根據(jù)新課程標準的要求，針對機械類學生特點，將理論力學較為有效的教學方法歸納如下。

1 結合科技前沿有效教學

為了開拓視野、緊跟科技前沿，可結合教師自身的科研項目，介紹相關知識點在工程實際中的應用來激發(fā)學習興趣。還可以引入與理論力學學科相關的最新國際國內科研成果，例如航空航天領域火箭發(fā)射、衛(wèi)星空間對接等動力學問題，機器人手臂運動問題中涉及的剛體動力學知識等。因為高科技新成果在新聞中經(jīng)常能看到，因為好奇新事物從而引發(fā)求知欲。但是學生不知道原理，在課堂上引入相關理論力學知識加以解釋，學生會有豁然開朗的感覺繼而體會到學習理論力學的重要性和樂趣。

2 結合多媒體有效教學

在講緒論時，可以將有趣的理論力學現(xiàn)象嵌入多媒體課件中。例如介紹緒論時引入美國塔克馬大橋“空中飛舞的大橋”影像資料，勾起學生們學習理論力學的興趣。靜力學部分應用多媒體輔助教學可以大大縮短畫受力分析圖的時間。運動學部分結合實際制作Flash動畫演繹，學生反饋效果很好。例如借助多媒體可以直觀生動地描繪點的運動軌跡，又例如在介紹剛體的簡單運動時，通過制作動畫，可以直接明了的理解平移和定軸轉動進而分析各桿件的速度和加速度等物理量。

在介紹點的復合運動時，動畫的優(yōu)勢更加明顯。例如對理論力學教材[1]例7-7回轉儀上各點的速度、加速度分析求解時，圓盤做定軸轉動的同時框架也在做定軸轉動，通過制作動畫進行演繹，可以直觀的看到各點的運動情況，區(qū)分三種運動，進而幫助學生進行各點運動分析，有些時候沒有多媒體輔助設備，講解復雜的剛體平面運動時，學生們只能憑空想象，理解起來很吃力，導致一道平面運動綜合題會占用很大一部分課堂時間。例如在介紹剛體的平面運動時理論力學教材例8-17，制作動圖如圖1所示，根據(jù)動圖很容易判斷AC平移運動、BD平移運動以及AE的平面運動。

圖1 剛體復雜平面運動

但是應用多媒體的弊端是講課節(jié)奏稍快，同學們在短時間內要吸收整頁PPT內容顯得有些困難。教師可以根據(jù)教學大綱的要求，在每頁PPT上用不同字體大小、字體顏色來區(qū)分重難點，針對重難點部分放慢講課速度，這樣可以幫助學生將注意力集中在重難點內容上。

3 引導和激勵

在學生思路偏離、思維受限不能有效對知識點進行拓展時給予引導，在學生不愿學習、對理論力學知識不感興趣時給予激勵。對那些能用不同方法解題，思路正確且?guī)又車瑢W一起探究理論力學知識點的同學給予加分鼓勵，以吸引更多的同學向榜樣學習。

在知識應用上的引導，具體表現(xiàn)為對一些簡單知識點和習題只做提示，留給學生自己思考和歸納總結，增強他們學習的主動性。如果時間允許可以采用過程啟發(fā)式教學[2]。例如對于動力學部分，很多題型都是一道題有多種不同解法，可以引導學生嘗試不同解法，開拓思維的同時也達到了復習的目的，等到大部分同學都做出了一個自己的答案時，再讓最先找到不同解法的同學給大家講一下思路，對正確的方法給予適當加分。這樣會產(chǎn)生一個有趣現(xiàn)象，不斷有同學提出新方法，還有一部分同學直接對其方法進行質疑。在質疑中加深了學生對知識的理解。無論是提出新方法還是提出質疑的同學，都是本節(jié)課的受益者，因為他們真正的參與了課堂，真正的根據(jù)已經(jīng)學到的知識點進行思考探索。然后和同學們一起探索比較其他不同解法，在適當?shù)臅r候再由教師進行歸納分析總結，最后給出最佳答案并對最佳答案進行加分獎勵。假設學生本節(jié)課回答問題的主動性不高，給回答問題的學生們適當?shù)募臃旨??；蛘甙蚜曨}布置下去讓同學們課后做，結合翻轉課堂下次課分組討論學習。

通過引導和激勵達到對課堂的整體調控。例如當學生犯困狀態(tài)不佳時，能讓他們精神振作；當學生過度興奮時，能讓他們歸于平靜；當學生迷茫無解題思路時，能給他們指明方向；當學生沒有信心時，能調動他們的積極性。

4 有效理解各部分概念之間的關系

靜力學研究的是物系在任意力系下的平衡規(guī)律，平面和空間力系的講授主線為：匯交力系、力偶系、任意力系，其中任意力系可由力系和力偶系等效替代。然后應用平衡方程進行求解。運動學的概念由點到剛體，由簡單運動到復雜運動。首先理解點的運動學和剛體的簡單運動（平移和定軸轉動）。其次學習點的合成運動，最后學習剛體的平面運動（即有平移又有轉動）。動力學主要學習三大定理和兩個原理，即動量定理、動量矩定理和動能定理以及達朗貝爾原理和虛偽移原理。通過牛頓定理將靜力學和動力學部分相結合來分析動力學問題。理解各部分概念之間的關系進行有效教學。

5 提升自身素，質精講精練

不斷學習最先進的教學理念。不斷進行課前、課中以及課后反思，總結心得。多參與一系列教研活動，聽名師講座，找到自身的弱點確定今后應該努力的方向。不斷提升自身教學水平和素養(yǎng)。

幫助學生掌握學習策略，根據(jù)工程實際，設計明確有效的教學任務。努力做到精講精練的同時注重理論力學的“講和練”要與工程實際相結合，提高學習應用效率。機械類專業(yè)學生在學習理論力學前都經(jīng)歷了車間實習，對部分機床、齒輪傳動和桿件機構都有了一定的認識，例如將牛頭刨床機構抽象為如下力學模型，進行運動學分析。

圖2牛頭刨床機構運動簡圖

圖2 為車間里的牛頭刨床機構，在刨床上直接簡化模型為：黃色部分為遙桿，藍色部分為滑塊，上下兩個黑色部分為定軸。直接聯(lián)系工程實際，然后進行運動分析。這樣在練習題提高課堂效率的同時讓學生們有一種學以致用的感覺，瞬間將同學們帶回工作現(xiàn)場，應用理論力學知識求解問題。

6 正確處理師生關系促進有效教學

正確處理師生關系，首先要遵守師風師德準則。現(xiàn)在全國各高校都在強調師風師德建設的重要性，教師要做到“德為人先，學為人師，行為世范”。準守規(guī)則，承擔責任。在課堂上教師要嚴格規(guī)范自己言行，不使用低俗惡毒的語言對學生進行侮辱。

教師要尊重學生的個人能力和人格尊嚴。高校教師從學歷上來看研究生居多，也不乏有名校和海外留學的優(yōu)秀人士，有些教師智商高、學歷高、經(jīng)歷豐富、眼界開闊，一些教授只給研究生博士生上課，覺得給大一、大二的孩子們上課有些“大材小用”。或者有一些教師在課堂上針對一個知識點講解兩次之后，若有學生仍然沒聽懂，就使用侮辱性詞語辱罵學生，大大傷害了學生們的人格尊嚴，貶低了他們的個人學習能力。學生很容易對學習失去興趣，產(chǎn)生自我否定甚至逆反心理。

因此，要親切友善地與同學進行交流學習，不諷刺、不挖苦、不歧視學生，及時給學生們贊賞，尊重他們的人格尊嚴，公正、平等對待學生。對學生嚴慈相濟，做學生的良師益友。師生關系融洽能有效促進課堂教學順利進行。