孫藝瑕

摘 要：理論力學(xué)是理工科一門非常重要的專業(yè)必修課，它集理論性和實用性為一體，是一系列后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)。然而，理論力學(xué)的教學(xué)效果卻差強人意，不及格率居高不下。該文針對理論力學(xué)教學(xué)中學(xué)習(xí)積極性、課時量設(shè)置以及教學(xué)方法等方面存在的問題，結(jié)合理論力學(xué)的課程特點以及自身的教學(xué)經(jīng)驗，初步提出了若干提高理論力學(xué)教學(xué)效果的建議。

關(guān)鍵詞：理論力學(xué) 教學(xué)方法 教學(xué)效果

中圖分類號：G6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0224-02

理論力學(xué)是研究物體機械運動一般規(guī)律的科學(xué)。它以伽利略和牛頓總結(jié)的基本定律為基礎(chǔ)，屬于古典力學(xué)的范疇。理論力學(xué)的課程內(nèi)容包含靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)3大部分。理論力學(xué)是工科專業(yè)中一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是其它各門力學(xué)分支的基礎(chǔ)，亦是其它后續(xù)課程的鋪墊，比如材料力學(xué)、流體力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計等。筆者在該文中結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗，針對理論力學(xué)教學(xué)中存在的主要問題，提出了幾點建議，以提高理論力學(xué)的教學(xué)效果。

1 理論力學(xué)教學(xué)中存在的主要問題

目前，理論力學(xué)是不及格率較高的課程之一，每年的重修率居高不下，甚至個別同學(xué)屢考不過，導(dǎo)致無法按期畢業(yè)。作者認(rèn)為導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要因素在于以下4點。

第一，乍一看“理論力學(xué)”中的“理論”二字，很多學(xué)生便認(rèn)為該課程是講授純理論的，腦海中隨即浮現(xiàn)的是海量的公式、定理、證明等。因此，學(xué)生對理論力學(xué)的第一印象便是枯燥乏味。尚未學(xué)習(xí)他們便失去了學(xué)習(xí)的興趣和動力。再一看“理論力學(xué)”中的“力學(xué)”二字，有的同學(xué)想到是“力學(xué)=物理”，這對物理成績差的學(xué)生又是當(dāng)頭一棒。

第二，部分同學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差。正所謂：“數(shù)力不分家”，想要學(xué)好理論力學(xué)，扎實的數(shù)學(xué)功底是不可或缺的。理論力學(xué)邏輯嚴(yán)密、系統(tǒng)性強，學(xué)習(xí)過程中確實涉及到公式的推導(dǎo)、定理的證明等問題。這些問題對于高等數(shù)學(xué)功底薄弱的同學(xué)而言，理解起來是比較吃力的。

第三，在傳統(tǒng)的理論力學(xué)教學(xué)中，還是以教師講授、學(xué)生被動接受為主，學(xué)生缺乏獨立思考的能力。這樣一來，學(xué)生對知識的掌握還是停留在似懂非懂的模糊狀態(tài)。

第四，在課時量的設(shè)置上不夠合理。由于沒有認(rèn)識到理論力學(xué)在整個專業(yè)課程體系中的重要性或是由于大學(xué)本科教學(xué)任務(wù)的加重等諸多原因，導(dǎo)致理論力學(xué)的授課課時量被壓縮。如何在非常有限的學(xué)時內(nèi)達到較好的教學(xué)效果，對教師而言是個巨大的挑戰(zhàn)。

2 提高理論力學(xué)教學(xué)效果的幾點建議

針對理論力學(xué)教學(xué)效果較差這一現(xiàn)象，作者認(rèn)為可以在如下幾個方面加以改進，從而提高理論力學(xué)教學(xué)的有效性。

第一，從多方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。理論力學(xué)的研究方法概括起來只有六個字“實踐—理論—實踐”。那么，我們就可以從這六個字入手來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第一個“實踐”意味著通過觀察實際生活中的現(xiàn)象，提取其中的力學(xué)模型，經(jīng)過分析、歸納、總結(jié)，從而得到基本的規(guī)律和概念。既然如此，教師可以在授課過程中穿插生活中常見的物理現(xiàn)象，將其與理論力學(xué)中某一章節(jié)的知識相關(guān)聯(lián)。譬如，對于汽車工程專業(yè)，教師可以將汽車座椅的乘坐舒適度與理論力學(xué)中“機械振動基礎(chǔ)”這部分的概念相關(guān)聯(lián)；對于橋梁工程而言，教師可以將橋梁的破壞與理論力學(xué)中“平面簡單桁架的內(nèi)力計算”這部分的概念相關(guān)聯(lián)。由此一來，將工程實際不斷地穿插在相應(yīng)的章節(jié)中，可以使學(xué)生感到理論力學(xué)并非是一門枯燥的純理論學(xué)科，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

“理論”二字意味著從已有的基本概念和規(guī)律出發(fā)，借助嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理和證明，得到定理和結(jié)論，形成完整的理論體系。就這一方面而言，理論力學(xué)中涉及到的定理和原理確實不少，也容易混淆。比如說，動能定理和動量定理這兩個定理學(xué)生就很容易混淆。這時，教師應(yīng)該和動能和動量的基本概念出發(fā)，闡述這兩個定理的區(qū)別和聯(lián)系。動能是標(biāo)量，而動量是矢量；動量定理揭示的是動量變化與沖量的關(guān)系；而動能定理揭示的是動能的變化與功的關(guān)系。當(dāng)物體的動能變化時，動量一定變化，而當(dāng)物體的動量變化時，動能不一定變化。從動能和動量的基本概念引入這兩個定理，再闡述兩者的區(qū)別和聯(lián)系，最后以實例說明定理的具體應(yīng)用場合。以這樣的思路講授下來，前后連貫性較強，便于理解。當(dāng)學(xué)生能夠理解并學(xué)會靈活運用諸如此類的定理解決問題時，他們會得到些許滿足感，學(xué)習(xí)積極性的積極性自然會提高。

第二個“實踐”意味著將理論應(yīng)用于實踐中，指導(dǎo)實踐的同時也驗證理論的正確性。在課程的學(xué)習(xí)過程中，教師穿插一些開放式的題目或?qū)嶒?，比如在桁架這一小節(jié)講授完之后，要求學(xué)生設(shè)計制作一個屋頂桁架結(jié)構(gòu)模型并計算其最大承載力。面對自己動手設(shè)計、裝配起來的模型，學(xué)生會視若珍寶，激發(fā)其不斷探索、實踐的欲望。與此同時，也鍛煉了學(xué)生動手能力。

第二，在學(xué)校層面上，特別是工科院校，重視對數(shù)學(xué)類課程，特別是高等數(shù)學(xué)的教學(xué)工作，夯實學(xué)生的數(shù)學(xué)功底。作者認(rèn)為，對于非數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，數(shù)學(xué)只是幫助其學(xué)習(xí)專業(yè)課程的工具。正所謂工欲善其事，必先利其器。扎實的數(shù)學(xué)功底不僅有助于理論力學(xué)中定理、概念的理解，亦有助于其它后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。另外，教師在授課時也不要過分地強調(diào)公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和證明，應(yīng)該重點闡述公式中各個參數(shù)的物理意義。

第三，針對不同的專業(yè)，合理安排課時量。這里所說的課時量包括兩方面的含義。第一個方面是指合理安排整個課程的總課時量。這就需要專業(yè)負(fù)責(zé)教師在制定學(xué)生的培養(yǎng)計劃時，結(jié)合本專業(yè)的實際情況，保證理論力學(xué)的教學(xué)課時量不被壓縮。譬如，本應(yīng)該64個課時的教學(xué)內(nèi)容，教師卻需要在48個甚至32個課時內(nèi)完成，可想而知教學(xué)效果勢必大打折扣；第二個方面是指根據(jù)專業(yè)不同，合理安排每個章節(jié)的課時量。對于土木工程、橋梁工程等專業(yè)，宜將教學(xué)重點放在靜力學(xué)部分，這將為材料力學(xué)中“梁的彎曲問題”等章節(jié)的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。對于機械工程、車輛工程等專業(yè)，則宜將講授重點放在運動學(xué)和動力學(xué)部分。

第四，注重教學(xué)方法的改革。目前，理論力學(xué)普遍采用多媒體教學(xué)，這一教學(xué)方法不僅可以節(jié)約大量板書的時間，而且可以引入大量的照片、動畫等，以便增強學(xué)生的感性認(rèn)識。這是多媒體教學(xué)的突出優(yōu)點。然而，值得注意的是，多媒體教學(xué)亦存在一定的弊端。譬如，有不少同學(xué)反映，在利用多媒體講解計算題時，速度過快，學(xué)生的思路跟不上幻燈片的播放節(jié)奏，特別是當(dāng)一道題目的解題步驟占用兩張幻燈片時，這一問題尤為突出。而在這種情況下，板書恰好是解決這一問題的有效途徑。因為板書可以較清晰地展示解題思路和過程，老師講解的速度也相對較慢，學(xué)生比較容易跟上老師的節(jié)奏。由此作者認(rèn)為，教師在授課時，要合理地在板書和多媒體教學(xué)之間切換，宜采用多媒體教學(xué)講授基本的概念、定理以及具體的工程應(yīng)用，宜采用板書教學(xué)講授典型例題，特別是計算題。

第五，利用網(wǎng)絡(luò)平臺，促進與學(xué)生的交流。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出諸多網(wǎng)絡(luò)交流平臺，QQ和微信是目前應(yīng)用較廣泛的聊天通訊軟件，利用這些軟件，教師可以通過建立QQ群等方式隨時為同學(xué)答疑解惑，答疑地點也不必局限于教師或辦公室。此外，教師可以定期在QQ群上發(fā)布與課程相關(guān)的某些領(lǐng)域的研究前沿，開拓學(xué)生的視野。

3 結(jié)語

該文針對理論力學(xué)教學(xué)中存在的主要問題進行了分析，初步提出了幾點建議用以提高教學(xué)有效性。此外，為提高理論力學(xué)的教學(xué)效果，還需要教師不斷地提高自身的專業(yè)技能、精心設(shè)計每個教學(xué)環(huán)節(jié)、優(yōu)化課程考核方式。今后的工作重點是將這些建議付諸實踐，希望通過教師和學(xué)生的共同努力，使得理論力學(xué)課程的教學(xué)效果有一個較大的提升。

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