關于理論力學的教學認識

豆麟龍

（四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000）

引言

作為很多工科專業學生的必修課程，理論力學在教學中能有如此重要的地位，是有其原因的。理論力學是一門基礎力學，包括靜力學、運動學、動力學部分，其內容是后續學習其它理論課程如材料力學、結構力學、機械設計等課程的基礎，重要性不言而喻。當然，其作用不僅僅局限于為其它理論課程的學習提供基礎知識，對于實際活動中的很多問題都可以在理論力學課程中找到相應的理論依據，比如坐在車上的人覺得自己靜止不動，但車外的人覺得車上的人在快速運動，這是運動學部分中參照系選擇的不同所導致的；千斤頂能逐漸撐起很大重量的物體，這涉及靜力學當中的摩擦自鎖現象；飛鳥能將高速行駛的飛機撞壞，這牽涉到動力學中的沖量定理。理論力學雖然重要，但對于高職院校的專科學生來說，由于基礎知識較薄弱、自學能力較差以及理論力學課時的縮減等諸多因素的相互作用，學生學習這門課程普遍感覺到無從著手，學習起來比較吃力，甚至覺得枯燥乏味，導致該課程無法達到理想的教學效果。因此對于教師來說，需結合課程特點，花費更多的心思來形成自己獨特的教學方法，以求獲得良好的教學效果，達到預期的教學目的。教學過程是一個復雜的、涉及多種因素的綜合系統，如何將整個教學內容、各個教學環節、各種教學方法，組織成教師自己的講授體系，是理論力學教學的關鍵所在[1]。正所謂教學相長，教師在講授理論力學課程的過程中，也應逐漸積累教學經驗，適時動態調整教學方法，使學生能夠更好地理解所學知識。基于作者的教學經歷以及對相關文獻的理解和認識，本文試圖探討一些關于理論力學教學中的粗淺認識，以期能為該門課程的教學提供一些合適的思路和方法。

一、采用傳統板書教學和多媒體教學相結合的方式

理論力學是研究物體機械運動一般規律的學科，知識點較多，包括靜力學、運動學、動力學內容，對于不同章節應采取不同的教學方式，或者同時采取板書教學和多媒體教學相結合的方法。靜力學部分是研究剛體在力系作用下的平衡規律，重點內容涉及物體的受力分析、利用平衡方程求解約束反力。為便于學生理解的更深刻，教師應該采取板書教學，詳細講解受力分析的過程（取隔離體、畫出主動力、畫出被動力）、平衡方程的求解過程（取研究對象、受力分析、列平衡方程、求出約束反力），教師通過逐步的求解過程，能清晰的展現給學生，加深學生的理解和記憶，此時若采用多媒體教學，雖然能節約教師的工作量，但學生會學的很吃力。但運動學部分牽涉到物體的機械運動，若單純地采取板書教學，無法形象地展示剛體具體的運動規律和過程，會造成學生理解上的偏差；此時結合多媒體教學，可以通過板書講解運動的合成和分解，通過多媒體展示剛體整個的運動形態，既能增加學生學習興趣，又可以加深學生對知識點的理解，達到良好的教學效果。

二、注重知識點的總結和對比

理論力學課程內容較多，另外專科學生的學習能力相對較低，教師應該幫助學生更快更好的理解和掌握一些重要知識點，通過對相關知識點的總結和對比，使學生一目了然的理解重點內容之所在以及知識點間的差異和共性，下面舉一些簡單的例子來說明。

力的三要素是大小、方向、作用點，但對于作用在剛體上的力，根據力的可傳性，力的三要素就變為大小、方向、作用線。

力對點之矩是定位矢量，因為一旦點確定，力矩矢隨之確定；而力偶矩矢是自由矢量，與作用點無關。

對于幾個剛體組成的靜定結構系統，在進行約束反力求解時，一般遵循從簡單到復雜的原則，先取未知量個數較少的剛體為研究對象，求出相應未知力，這能大幅度減少求解的工作量。

利用點的速度合成定理求解問題時，重點是選擇動點和動系，其一般原則是選擇持續接觸點為動點，動點不在動系上，動點的相對運動軌跡要容易確定。

許多同學不清楚是該用動量定理還是動能定理求解，其實區分相對比較容易，一般情況下針對動力學中求解約束力的問題采用動量定理的微分形式，而求解質心速度、加速度、角速度、角加速度等采用動能定理的積分形式。

三、將理論力學的教學內容與工程實際緊密結合

單純的理論知識的講解，會給學生帶來聽覺疲勞，容易使學生產生厭煩心理，使學生的學習興趣大打折扣，最終導致教學效果無法達到預期。興趣是最好的老師，若能有效提升學生對理論力學的學習興趣，教學效果定可事半功倍。教師可以通過把實際的工程問題引入到理論課程的教學當中，激發學生的學習興趣，提高學生積極性。另外，學生學習知識的最終目的也是將其應用到自己將來的職業生涯，從事相關工程設計工作。所以不管從何種角度來說，將理論教學和工程實際相結合都是不錯的選擇。通過細心觀察實際工程現象，提取其中的力學模型，通過分析、歸納、總結，得到其中所蘊含的力學規律和基本概念[2]。比如，某些山區高速公路的坡度設計就牽涉到斜面自鎖現象，盡量不讓車輛發生后溜；橋梁結構的合理設計，必然要提前清楚整個結構的內力分布規律（剪力分布、彎矩分布），這需要知道橋梁的支座反力，這正是靜力學平衡方程求解約束反力的內容。將工程實際問題適當的穿插在不同章節的教學當中，可以使學生感到理論力學并非枯燥的純理論學科，既能激發學生的學習興趣，也能引導學生思考如何把學到的理論知識和工程實際相結合并加以驗證，最終應用到實際工程問題的解決，這是一個良性的循環過程。在理論力學的教學過程中，教師應該有意識的積累和提煉一些實際工程中的力學模型，以便能夠熟練應用到教學當中。

四、采用網絡輔助教學

隨著計算機在各院校的普及，移動終端在學生當中的流行，網絡輔助教育顯現出了其獨特優勢。普通課堂教學受到時間、空間、教學資源等的限制，無法完全滿足學生的學習需求。利用網絡資源進行輔助教學，能夠突破時空限制，形成多元開放的教學環境，學生可以真正實現無處不可學、無時不可學的局面。通過理論力學網絡輔助教學的開展，培養學生有效利用課程學習平臺及互聯網進行自主探究學習的興趣和能力，優化學習過程和學習效果[3]。比如四川建筑職業技術學院就引進了MOOC教學資源平臺，教師可以通過平臺布置作業、批改作業，及時獲悉學生的學習時長及學習內容，評估學習效果，從而適當調整課堂教學的節奏和偏重點。學生學習的時間明顯增加，而且平臺上有豐富的教學資源可以利用，學生可以自己查閱相關資料來解決學習當中遇到的問題，也能方便與同學以及老師互動探討，更有利于問題的解決。總之，引進網絡輔助教學后，學生的學習效果明顯，展現了良好的教學效果。

五、總結

理論力學是理工科一門重要的專業基礎力學課程，集理論性和實用性于一體，也是許多其它理論課程的基礎，因此教師在進行授課時必須予以足夠重視。本文從四個方面闡述了實際進行理論力學授課時應該采取的教學手段，要因時而為、因事而為。采用傳統板書教學和多媒體教學相結合的方式，既能清晰的闡明理論知識、解決問題的方法和步驟，又能直觀展現物體的具體運動規律，使得學生對于知識的理解更透徹，記憶也更清晰。教師在多年的理論力學過程中肯定有自己的領會，要充分總結相關知識點，使學生一目了然的理解重點內容的所在以及知識點間的差異和共性，加深學生的記憶和理解。將工程實際問題中的力學模型加以提煉，引入到理論教學當中，彌補純理論學習產生的枯燥，激發學生濃厚的學習興趣，更重要的是能夠引導學生如何用所學的理論知識解決生活中遇到的實際問題，這是培養學生創新能力的重要手段，也是教育的根本目的。利用網絡資源進行輔助教學，能夠突破時空限制，形成多元開放的教學環境，增加同學之間、師生之間的良性互動，增加同學獲取課程資源的途徑，能夠實現良好的教學效果。