文/邱海波 田靜

引言

理論力學是一門應用廣泛的基礎課程，但是目前在理論力學的課程內(nèi)容設置和教學中存在很多弊端，教學內(nèi)容與力學重復較多，并且缺乏時代氣息，缺乏與當前的科技成果緊密的聯(lián)系。另外理論力學的理論性較強、概念抽象、邏輯思維要求高，傳統(tǒng)的教學模式大都是講授式教學，但這不能很好的培養(yǎng)學生的抽象思維能力和創(chuàng)新能力。其次考核方式的單一化，也不能對學生的整體水平做一個良好的評價。因此，理論力學的教學改革很有必要。我們從理論力學的教學內(nèi)容，教學方法和手段，考核形式等方面做了相應的改革探索。

一、教學內(nèi)容的改革

理論力學中很大一部分的基本概念和教學內(nèi)容與力學有重復，在課時較少的情況下，牛頓力學部分建議適當刪減，如質(zhì)點力學，質(zhì)點組力學等等。增加分析力學部分的內(nèi)容，突出作為理論物理基礎的變分原理[1]。

同時隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，知識更新的速度不斷加快。新知識大量涌現(xiàn)，如果單純拿十幾年前編寫的教材來教學，已經(jīng)跟不上科學的發(fā)展。當代理論力學的新進展主要體現(xiàn)在非線性力學的發(fā)展。非線性物理是一門以非線性系統(tǒng)的普遍規(guī)律和客觀世界的復雜性本身為研究對象的學科，它已成為物理學研究的前沿學科，科技工作者的必備基礎知識。時至今日，非線性物理已發(fā)展成為一門獨特的新學科，其基本概念和理論也成為了物理理論的重要組成部分，由此課堂教學應適當介紹一些重要的非線性理論，如混沌，分岔等等[2]。

此外，應適當加入理論力學研究的最新進展，讓同學們認識到這一傳統(tǒng)的學科是有其生命力的。如在講解第六章分析力學中的哈密頓量時，可考慮以加入耦合哈密頓系統(tǒng)動力學的科研新進展，如測度同步問題的研究等等。這樣學生在學習的過程中可以提高學習興趣。并且會認為科學研究其實離自己并不遙遠。

二、教學手段與教學方法的改革

教學手段與教學方法偏落后。理論力學作為基礎力學的更深層次的物理理論，大多數(shù)學生在學習時感到枯燥難學。單純的理論推導很難提高學生的學習積極性。當今科學技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進入了計算機時代，我們可以借助Matlab，Maple，Mthematica等數(shù)學軟件作為學習工具[3]，輔助課堂教學和實驗，讓學生通過自主探討式學習。利用數(shù)值軟件的豐富性、直觀性、和靈活性，不僅使課堂教學靈活生動，更增加了課堂的信息量，調(diào)動了學生的積極性。使課堂教學由靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，許多傳統(tǒng)教學方法講授起來枯燥的內(nèi)容，可以通過多媒體技術(shù)直觀地表現(xiàn)出來，更好的掌握理論力學中比較抽象的內(nèi)容。

例如Logistic映射的分岔[4]，方程:xn+1=λxn(1－xn)，其中xn∈ [0，1]，λ∈ [0，4]。

利用Matlab軟件，得出的分岔圖如圖1:

圖1 Logistic映射的分岔圖

從圖1中我們可以很直觀的看出系統(tǒng)經(jīng)歷了周期倍分岔過程，直到出現(xiàn)混沌[5]。通過Matlab在教學中的實例分析，我們看到將Matlab引入教學，不僅增加了理論力學教學的多樣性，而且可以激發(fā)學生的學習興趣。

三、考核方式的改革

目前，大多數(shù)高校對理論力學的考核形式比較單一，基本上都是采用閉卷考核形式，考核內(nèi)容也離不開書本，離不開已有的習題，可能考試時臨時突擊，就可以取得很好的成績，但這并不是我們最終的教學目標。單一的理論考試形式不利于學生的創(chuàng)造性培養(yǎng)。改革的目的就是提高學生運用知識、實際工作、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。使得教學重點能真正落實到學生能力的培養(yǎng)和自身素質(zhì)的提高，而不是死記硬背書上的公式，概念。我們可以通過提交小論文、研究綜述、編寫相關matlab程序等方式進行同步考核。

[1]何平，廖安生等.理論物理課程教改初探 [J].廣西師范大學學報 (物理專輯)，2000，2:79－82.

[2]單曉云，戴占海.在大學物理教學中引入非線性物理的探索與實踐 [J].大學物理，2001，20(20):33－36.

[3]李豐果，林木欣.用計算機演示混沌運動 [J].大學物理，1999，18(2).