商玉梅　何冬青　馬立安

摘 要 針對應用型人才的培養(yǎng)目標，以理論力學教學為例，教學內容上從培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力方面入手，增加機構認知課程和以工程案例為載體的全過程習題課，注重理論與實踐結合；教學方法上從如何組織講課用語和如何導入抽象知識點兩方面探討教學方法的科學合理設計，體現(xiàn)教學的趣味性和學生的主體地位。

關鍵詞 應用型 理論力學 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.02.054

Abstract According to the training target of applied talents， the teaching of theoretical mechanics as an example， the teaching content from the aspects of cultivating students' practical innovation ability， increase cognitive courses and exercises the whole process with the engineering case as the carrier， pay attention to the combination of theory and practice； rational design of two teaching methods on how to organize lectures from the language and how to import abstract knowledge on teaching methods of science， reflecting the interest of teaching and students' subject status.

Keywords applied； Theoretical Mechanics； teaching reform

0 前言

“理論力學”是一門理論性很強的專業(yè)基礎課，是研究物體機械運動規(guī)律的科學。教學中需要從經驗或實驗歸納出的基本公理或定律出發(fā)，經過數(shù)學演繹得出物體機械運動的一般規(guī)律和具體問題的解決辦法。應用型人才培養(yǎng)，要求學生除了需要扎實的理論基礎外，還需具備分析和處理實際問題的能力。理論力學的教學也應該圍繞這一培養(yǎng)目標展開。筆者在多年的理論力學教學中發(fā)現(xiàn)，應用型人才在理論力學教學上過分依賴于研究型大學的教學模式，教學內容設計上過分強調課程體系的完整性，理論推導多，實踐少；教學上缺少以學生為主體的靈活、多樣的教學方法。文章以理論力學教學為例，從教學內容、方法上探討適合應用型人才發(fā)展目標的理論力學教學模式。

1教學內容的改革

應用型人才的培養(yǎng)目標要求“理論力學”的教學內容應該以培養(yǎng)技能型人才為主。教師在教學過程中應更注重對學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，注重對教學內容的科學合理設計。①

1.1 合理設計教學內容

理論力學在內容上分成：靜力學、運動學、動力學三部分?！笆芰Ψ治觥笔俏矬w系統(tǒng)平衡問題和后續(xù)“材料力學”課程的基礎。學生作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，學生們在學習約束反力、受力分析這一部分內容時問題較多，有必要增加這一部分的作業(yè)講解。

從絕大多數(shù)應用本科院校機械類學生教學計劃上看，學生們在學習理論力學之前，并沒有學過機構運動知識，而在運動學部分需要大量引用四連桿機構的運動作為實例，學生們一開始接觸機構難免有些摸不著頭腦，所以在運動學授課之前設計機構認知的內容是很有必要的。

動力學中的三大定理在“大學物理”已經學習了，部分內容存在重復，適當減少動力學部分的講解。課程結束后，增加以工程案例為主的全課程大習題課。巧妙選擇、設計習題，把整個課程的靜力學、運動學和動力學知識串聯(lián)起來，讓學生對課程有一個系統(tǒng)的認識，實現(xiàn)對學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

1.2 教學內容設計實踐

以我校機械類本科64學時的理論力學為例，課程內容增加靜力學內容，運動學部分學時不變，適當減少動力學部分的學時。把靜力學部分由原來的22學時增加為24學時，增加的2學時內容主要放在靜力學工程實例上；運動學部分增加1學時四連桿機構的實例展示，減少1學時“牽連運動為定軸轉動”的內容，課時安排上仍然是原來的18學時；動力學部分由原來的24學時減少為20學時；課程講解完畢，設計2學時的與專業(yè)相關的工程案例作為全課程大習題課，如表1。

在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，按照新設計的教學內容開展教學，教師普遍反映好教了，學生們普遍反映好學了。

2 教學方法的改革

“授人以魚不如授人以漁”，教給學生學習和研究的方法，比教會他們定理、公式更為重要。教師在教學過程中應該巧妙設計，突出以學生為主體的靈活、多樣的教學方法。

2.1 巧妙組織講課用語，做到言簡意賅

自古以來，課堂教學靠的是口耳相傳，傳道、授業(yè)、解惑都離不開口語表達，教師語言修養(yǎng)的高低會對學生理解和消化知識點起到至關重要的作用，故教師語言藝術的重要性是毋庸置疑的。②

運動學部分大量利用幾何法表達點的速度、加速度，由于學生數(shù)理知識的缺乏，往往對矢量圖求解的辦法難以著手，不知先畫哪個量，后畫哪個量。圖1a，學生利用基點法求解B點速度的時候，對于的方向不好確定，講授時可以把矢量圖方法歸納為“一湊二確?！钡奈遄址?，所謂“湊”，是指假設的方向和已知的合成后能湊出水平方向的；所謂“確?！保侵笝z查矢量圖，確保兩個分矢量、在合矢量的兩側，圖1b，甚至可以跟學生打比喻，“分矢量如同合矢量的衛(wèi)兵，一邊一個把合矢量保護起來”。這樣講解既緩和了課堂氣氛，又能使學生輕松地接受新知識。

“一湊二確?！钡霓k法在點的加速度合成定理中也同樣適用，實踐證明，有了這個口訣，學生接受起來更加容易了，也更愿意花時間去畫矢量圖，對于整篇運動學的學習也會保持較高的興趣。

2.2 抽象知識點的引入要自然

理論力學教材中有些定義概念是比較生硬、抽象的，講課時直接給出的話，學生們難免搞不清其真正的物理意義。比如講動量矩時，大部分的教材都是直接給出動量矩的概念，學生學起來普遍感覺比較抽象、難以理解。講授這一部分時要做到自然引入，筆者在講述這部分內容的時候采用設問的方法。講解前，先給學生播放一段均質輪繞質心轉動的視頻，如圖2a。緊接著提問，眾所周知，物體平動的運動強度可以用動量來描述，那么均質輪的轉動強度用什么來描述呢？學生剛剛學過動量定理，很自然地會用動量來表達均質輪的轉動強度。均質圓盤在力作用下轉動起來，圓盤的動量，可實際上，即圓盤在轉動?？梢?，用動量來描述圓盤的運動強度是行不通的，必須引入一個新的物理量來度量圓盤的轉動效果。這個時候教師可以使用“類比法”。眾所周知，力可以使剛體產生移動效果也可以使剛體產生轉動效果，一般力矢量用來描述剛體的移動狀態(tài)，用力矩用來描述剛體繞矩心的轉動狀態(tài)。根據動量定理，力矢量作用在剛體上，剛體的運動強度用動量來描述；既然力的轉動效果用力矩來描述力，不難聯(lián)系到描述力作用在剛體上的轉動強度時可以動量來取矩，于是把這個描述剛體轉動強度的物理量叫做動量矩，如圖2b，用表示。用設問和類比的辦法引入動量矩的物理意義學生接受起來比較自然，也比較好區(qū)別動量和動量矩的物理意義。

再比方說，講到剛體平面運動微分方程時，先給學生播放一段圈操表演視頻，然后提出問題：“體操運動員在進行圈操表演時，使圈高速轉動，并在地面上向前拋出，不久圈可自動返回到運動員跟前，用什么力學原因解釋？”配合引入的問題，精心設計例題，假設圈是均質的，給出質量、半徑、圈心的初速度、初角速度、圈和地面間的摩擦系數(shù)。通過對圈的受力分析和運動分析，引出剛體平面運動微分方程這個知識點。

2.3 充分發(fā)揮案例化教學在培養(yǎng)應用型創(chuàng)新能力上的作用

為了更有效地實施案例教學，根據教學內容和學生專業(yè)選編教學案例，案例選擇首先要充分考慮其工程性，所選擇的案例應該具有一定的工程背景。針對教學中的重點和難點，利用一些小型的工程案例來說明知識點，使學生加強對知識的理解和掌握。另外慮案例的典型性，即所選案例應具有代表性并能充分體現(xiàn)力學課程的理論知識，圍繞案例的核心理念，由淺入深地設計一系列的問題，引導學生去思考。

應用型人才要具備將專業(yè)知識轉化為實際應用的能力，培養(yǎng)應用型人才的關鍵環(huán)節(jié)是培養(yǎng)具備整合、集成多學科的知識資源并創(chuàng)造性地提出解決問題方案的能力。勞倫斯認為：一個好的案例是一個把部分真實生活引入課堂，從而可使教師和全班學生對之進行分析和學習的工具。它是學術思緒馳騁的依據。③

3 小結

在應用型人才的理論力學課堂教學中，針對人才培養(yǎng)的特點從教學內容和教學方法兩方面進行了改革，科學合理設計教學內容，增加了受力分析的講授內容，重點增加機構認知方面的內容，增加以工程案例為載體的全課程習題課，培養(yǎng)了學生對課程的學習興趣和對本專業(yè)的求知欲。教學方法方面，以學生為主體，從講課用語和知識點引入兩方面出發(fā)，注重教學方法的合理性，體現(xiàn)了教學的趣味性。

注釋

① 唐靜靜，范欽珊.基礎力學課程研究型教學方法的探索[J].力學與實踐，2008.30（4）：89-90.

② 于月民.大學力學基礎課實施案例教學的探索與實踐[J].價值工程，2013（23）：225-226.

③ 郭濤.案例教學是促進教師成長的重要途徑[J].西安教育學院學報，2003（12）：68.