獨立院校理論力學教學探索與實踐

摘要：理論力學是一門重要而又有一定難度的專業基礎課程，尤其對于獨立學院學生，更加凸顯了理論力學一定程度的困難性。本文結合獨立學院學生自身的特點，從教學內容上的整合、教學手段上的優化、改革教學方法入手，探索獨立學院理論力學的教學形式，并通過數據證明改革后的教學行之有效。

關鍵詞：獨立學院；理論力學；教學方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0209-02

理論力學課程理論性強，概念較多，具有高度的抽象性和概括性，但由于概念多、理論性強、解題方法靈活等特點，容易使初學者常因概念混淆而產生各種錯誤，產生“理論易懂、習題難做”的感覺。本課程的教學任務是使學生掌握質點、質點系和剛體機械運動（包括平衡）的基本規律及研究方法。學會使用這些理論和方法去分析、解決工程實際問題（包括把一些簡單的工程實際問題抽象為理論力學模型），打好必要的專業基礎，為將來學習創造條件。理論力學是學生大學期間接觸到的第一門專業基礎課。在它之前學習的是高等數學、普通物理，之后將學習材料力學、機械原理、機械設計等課程。由此可見理論力學是工科學生學習中從偏重基礎理論教育向偏重工程實際問題的一個轉折。它的教學不僅要使學生掌握處理工程問題的一般方法，還在培養學生的創造性思維等方面有重要的作用。獨立學院絕大部分是在第三批本科段次上錄取的學生，因此學生在基礎知識掌握上不理想，有些學生重數理化，有一定的偏科現象，西部地區學生英語底子普遍薄弱；部分學生家庭條件優越，沒有明確的學習目的，沒有端正的學習態度，學習習慣差，缺乏學習熱情，自主學習的能力和毅力都不夠。具體表現在上課懶散、不專心，課后作業抄襲嚴重，遲到、早退現象嚴重。針對上述因素及獨立學院學生特點，探索一條適合獨立學院學生的理論力學教學模式迫在眉睫，如何在教學中充分調動學生的學習積極性，不斷挖掘學生潛能，不斷提高理論力學的教學效果，使學生更好地掌握該課程內容成為研究的首要任務。

一、采用結構式教學，修訂教學大綱，整合教學內容

由于現行理論力學教材中有較多內容與物理中的力學知識重復，因此需要重新調整教學內容。我們以哈爾濱工業大學理論力學教研室編寫的第七版《理論力學》作為教材，修訂教學大綱，將總課時定為64學時；對選擇教材內容，調整章節順序，令其更加符合我校的教學實際。現舉例說明如下：

1.靜力學中矢量力學部分與經典力學內容有較多的重疊，而這部分內容學生在物理課程的學習中已掌握得較透徹，因此對這部分內容進行一定壓縮，強調基本理論和基本方法兩部分。

2.較難的內容按專業選講或開設講座。如非慣性系中的質點動力學和碰撞、機械振動等章節，根據專業需要選講。如汽車服務工程專業就要選講碰撞和振動。分析力學重點講授拉格朗日方程。采用結構式教學后學生普遍反映好像感覺書本變薄了、基本理論內容變少了，公式也變少了，容易記了，知識點也不再那么零散了。

二、改革教學手段，采用黑板板書與多媒體輔助相結合的教學方法，不斷提高教學質量

以前的教學方式，不僅教師講解費時、費力，而且學生不經“消化”直接“吸收”，處于被動地接受知識，效果卻不好。近年來，隨著多媒體輔助教學的出現改變了傳統教學中粉筆加黑板的單一、呆板的表現形式，能將抽象、生澀、陌生的知識直觀化、形象化，活躍課堂氣氛，加深鞏固教學內容，使學生感受到學習的喜悅，寓學于樂，在提高教學效率的同時，激發學生學習興趣，調動其主動學習的積極性。實際教學中，將傳統的授課模式與現代的多媒體技術結合起來，取長補短，在保證公式推導嚴密性的同時增加教學的信息量，開拓學生的視野，提高教學質量。針對不同章節的特點，靈活采取相應形式的教學手段，如對作圖多、公式推導繁瑣、例題難度大的內容，采用多媒體教學，不僅形象生動，而且方便快捷，能提高學生學習興趣，加深學生對知識的理解記憶。如靜力學部分的受力分析、點的合成運動、剛體的平面運動、動量矩定理等內容，主要以多媒體授課為主。而對敘述性較強的章節，如牛頓力學的基本原理、虛功原理和達朗貝爾原理等則以板書為主。部分章節則兩者結合，如質點運動、剛體的定軸轉動、質點的運動微分方程等。

三、改革教學方法，采用啟發式教學，調動學生學習的積極主動性

啟發式教學是根據教學目的、內容、學生的知識水平和知識規律，運用各種教學手段，通過啟發、引導使學生獨立思考、主動獲取知識，使學生積極主動地學習，以促進身心發展。根據學生和理論力學課程的特點，教學實際中采用過程啟發式教學。該方法是培養創造性的好方法，即在講課過程中不斷提出合適的問題，這些問題可讓學生在課堂互相討論回答，同樣可以在學生思考的基調上由教師給予歸納。如點的速度合成定理，提出問題：動點的絕對速度、牽連速度和相對速度滿足公式■a=■r+■e，是否絕對加速度、相對加速度、牽連加速度也滿足類似形式■a=■r+■e？在拋出問題的基礎上，要注意培養引導學生細心觀察，廣泛聯想，大膽猜想。然后引入科氏加速度的概念，最后推出絕對加速度、相對加速度、牽連加速度、科氏加速度滿足公式■a=■r+■e+■c，且討論得出只有當牽連運動為平動時，絕對加速度才滿足■a=■r+■e。通過類似啟發式教學，提出問題，大膽猜想，加以證明，最后驗證，對于猜想成功的學生無疑將引起強烈的求知欲望。通過這些改革，學生的發明以及發現意識將會逐漸加強，并且發現和創造能力一定程度上會有很大提升。

通過我系機械設計制造及其自動化專業2009至2011級三個年級七個班的實踐，從表一可以看出，通過對理論力學教學內容、教學手段和教學方法的改革，學生的成績得到大幅提升，因此改革的舉措是行之有效的。

總之，理論力學的整個結構嚴密而完整，邏輯性很強，教師要對本學科的全部內容和知識點掌握透徹，并對整個內容進行歸納總結，形成知識結構樹和認識邏輯樹。在教學過程中，要不斷提出難易適中的問題，讓學生自己去思考，通過學生自己的努力解決問題，增強學生的學習自信心，調動學生學習的主動性。對于比較復雜的問題，采取提前布置，學生課下找資料，下次課討論的教學方法。理論力學教學探索是個長期活動，如何教會學生學習，激發學生學習興趣，調動學生學習的積極性將是任課老師肩負的重擔。

參考文獻：

[1]獨立學院理論力學教學方法研究[J].科技信息，2011，（11）.

[2]面向應用型人才培養的理論力學改革與實踐[J].浙江科技學院學報，2008，（6）.

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