提高力學課程教學質量的幾點建議

摘要：當前力學教學面臨課時減少而教學內容及要求卻并未變動，高校擴招帶來學生總體質量下降和各高等院校紛紛向研究型轉型而忽視教學等實際問題。針對這些狀況，從教學中的施教者、受教者及教學手段三個方面進行了教改探討。并提出了一些相應的教改意見，以期有益于力學的教學工作。

關鍵詞：力學教學；考試改革；學習主動性；教學手段

中圖分類號：G642.4？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）47-0281-02

Some Opinions and Suggestions for Improving Teaching Effect and Quality of the Mechanics Curriculum

Wen Hua-bin，Fu Lei，Zhang Ying-qian，Li Liang，Luo Yun-rong

（School of Mechanical Engineering，Sichuan University of Science Engineering，Zigong 643000，China）

Abstract：Now，mechanics teaching is facing some problems. The teaching content and requirement of the mechanics course are unchanged while its class hours is reduced，the enlargement of beginning students lowers their qualities，teaching has been ignored while many universities begun to emphasize research project，and so on. Aimed at these problems，this paper discusses teaching reform in the three aspects，teacher，student and teaching methods. And some relevant opinions and suggestions are putted forward in the hope of being favorable to mechanics teaching.

Keywords：mechanics teaching；examination reform；study initiative；eaching method

基礎力學課程是高等工程類專業的技術基礎課程，是基礎課程與專業技術課程之間的橋梁。力學課程學習情況制約著后續專業技術課程的學習。我國力學課程體系是在20世紀50年代引用蘇聯模式的基礎上建立起來的，非常注重系統性和理論性[1]。隨著一些新興行業的興起，一些新學科課程被逐漸引入到大學課堂，力學等老學科課程不得不做出學時被削減的調整，但是授課內容及對學生的要求卻并未降低。如何在有限的教學時間內使學生學好力學，是力學教育工作者亟待解決的一個問題。就此，筆者結合數年來對力學課程的教學實踐經驗，就如何提高力學課程教學質量提出以下幾點建議。

一、教育工作者應“教育為本，科研為輔”

高等大專院校對教師的評定，主要是以科研成績為主。在教師職稱評定中，科研成績是其評定的主要因素；而在某些高校的考核標準，明文規定每位教師必須完成科研論文數及科研到位經費等科研成績。這迫使高校教師將大量精力都投入到搞項目、寫文章等科研工作上，無暇顧及本職教學工作。另外，國家實施產-學-研的科研模式以來，高校教師的科研能力得以發揮，其科研成果的經濟轉化成為收入的一個途徑，經濟上的收益鼓勵了高校教師投身“科研項目”的積極性。在“威逼利誘”下，很多高校都形成了“全民搞科研”的現象，弱化了教師的本職工作——教書育人。有一部分教師甚至滋生了“上課無用論”的想法，產生了“45分鐘教師”的現象。很多教師只在上課時間出現，課后則不見身影了。由于師生之間缺乏交流，有些學生一學期結束了都還不知道教師姓名的情況時有發生。對于基礎力學這類學習起來比較困難的課程，需要師生之間的頻繁交流，需要教師在課外投入大量的精力，學生僅靠課堂的45分鐘是難以學好的。

“百年育人”任務艱巨，教育工作者應“教育為本，科研為輔”，積極投身于教學工作，科研作為提高教學工作質量的輔助工作。作為“太陽”的教師有熱情了，才能帶動學生的學習熱情。

二、“威逼利誘”學生主動學習

1.小考+大考的考試模式改革。在與學生的交流中，發現絕大部分學生學習目的都是為了最后的考分。分數成為了各類學生的最終“目標”，學習好的同學希望高分以獲得獎學金，學習不好的同學希望及格以順利畢業。每到考試前夕，校園的學習氣氛是非常濃厚的。我們可以抓住學生這一特點，充分利用“分數”來調動學生平時的學習主動性。具體做法為：將課程分為幾個部分，每學完一個部分便進行一次小考，最后進行一次全面的大考，小考和大考分數按一定比例來計算課程總成績。如此一來，隨著考試次數的增加，考試之前的“臨陣磨槍”便成了平時的復習工作了。例如對于理論力學來說，可將理論力學分為靜力學部分、運動學部分、動力學部分和綜合部分。每學完一部分，便進行一次小考，分數按15%計入最終成績，則4次小考分數占總成績的60%，最后的大考則為40%。頻繁的考試及分數刺激，可以督促學生學習并避免學生長期學習中容易產生的惰性，提高平時學習的主動性。

2.激發“誨人”的本性促使學生討論式學習。力學題目有一定難度，且解法也不唯一，通過討論進行的學習，能夠使學生對知識點掌握得更加透徹。然而，要學生自覺主動討論力學問題是相當困難的。作為教師，可以建立一個合理的討論學習模式，并擔負起監督的職責，維持討論學習的順利進行。每個人都具有“誨人”的本性，以教他人為樂。在合適的環境下是可以激發其“誨人”本性的。在制定討論學習模式過程中可充分利用這一點，給學生一個舞臺，讓他們自己精彩舞起來。討論學習主要安排在作業環節，可以如下安排促使學生展開討論：按照寢室為單位分組，組員輪流作為臨時小組長，每次作業后對各組長進行答疑，通過促膝交談的方式使其比較透徹地掌握此次作業；隨后要求組長批閱同組其他同學的作業，并“教”會其他同學，教的過程中要求各小組以題目的多種解法和對題目的理解等方面進行討論，并提交一份報告作為全組的平時作業。每次當組長的經歷，對學生的學習態度培養具有極大的益處，而且組長的表現又牽涉到全組的平時成績，迫使大家相互督促。通過各組提交的作業報告，教師可以清楚了解各組同學的學習情況，進而關注那些做得不好的小組。課外精力合理的投入，是非常有益于學生學習的。

3.力學競賽調動學生學習積極性。全國性的力學競賽萌芽于1986年8月在呼和浩特市召開的《力學與實踐》編委會上，北京大學武際可教授建議舉辦一次大學程度的力學競賽，獲得一致贊同，并于1988年舉辦了第一屆全國力學競賽。近年來，全國大學生力學競賽在全國受到越來越多省市教育廳和高等院校的重視，不少省市和高校組織了自己的力學競賽作為選拔賽事。力學教師可以將力學競賽作為提高教學目標的契機，激發學生學習力學的熱情和動力[3]。各級力學競賽（國家級、省市級、校級）時間安排上有一定的先后性，國家競賽為兩年舉辦一次，各省市競賽正好安排在沒有國家競賽的那年。這使得國家、省、校三級力學競賽活動在時間上具有連貫性的特點。在教學中，可充分利用這一時間連貫性特點，組織學生先易后難地參加各級力學競賽。并且，競賽一個接一個，可給學生一定的緊迫感，以致學生不會松懈對力學的學習。頻繁組織參賽學生集中討論學習，可有效提高參賽學生力學能力。參賽學生去到同學中又可帶動其他同學的學習。通過力學競賽，匯聚一部分學生重點培養，再通過這部分學生帶動其他學生的力學學習，最終達到力學競賽推動力學教學的目的。

三、適應時代潮流，引入先進教學手段

1.教學圖的繪制。力學課程的教學是離不開圖形的，圖形的質量多少會左右學生的理解程度。教學中可采用一些專業繪圖軟件進行圖形的繪制，比如AutoCAD、Pro/Engineer、SolidWorks等。這些軟件可很方便地繪制平面圖形或三維圖形，而且圖形效果好，尤其是較輔助的三維圖形，其優勢特別明顯。比如在空間力系時，專業軟件繪制不但節約繪圖時間，而且能很好地體現空間位置，有利于提高授課質量。

2.教學動畫的制作。教學動畫對教學的輔助是非常有益的。通過動畫的演示，可以全程地描述某個問題，且更加直觀，學生更容易理解。動畫具有故事感，更容易引起學生的興趣，且容易被記住。力學教學中的動畫制作，可分為三類動畫：一是機構運動。理論力學的運動學部分涉及機構的運動問題。有些機構的運動非常復雜，對于空間想象力差的同學來說，學習相當困難。采用動畫形式展現運動的全過程，對學生理解起來會更加容易。目前，已有很多力學工作者進行了機構運動的動畫制作。二是某些知識點的重點突出動畫。有些較難理解的力學知識點，可以通過動畫演示來加深學生的理解。比如，對于材料力學緒論中介紹的強度、剛度和穩定性三個概念，很多同學都未加注意，被問及時都不清楚。如果我們做下面內容的三個動畫來輔助講解：（1）兩個和尚抬一桶水，結果扁擔斷掉了——強度失效；（2）兩個和尚抬一桶水，結果扁擔彎曲變形過大，水桶在地上拖行——剛度失效；（3）一個和尚站在一根直桿上耍雜技，微風徐徐吹得直桿微微晃動，當老和尚頭頂的碗數增加一定數量時，直桿突然彎曲直至壓潰——失穩。通過這三個動畫的演示，會加深學生對強度、剛度及穩定性的認識，并為材料力學后續章節的學習起到引導的作用。三是數值仿真動畫。市面上出現了較多力學方面的數值仿真軟件，其計算功能強大，且結果顯示功能豐富，如ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC等。通過計算結果的顯示功能，有助于一些較難知識點的講解，更有助于學生的學習。例如，在講解材料力學應力集中現象時，就可以采用有限元分析軟件模擬應力集中區域的應力、應變分布來進行講解；在講解基本變形構件橫截面應力分布時，也可以采用有限元分析軟件模擬構件橫截面上的應力、應變分布來驗證假設的分布規律。通過直觀的圖形結果講解，比口頭描述的效果好得多。

3.實際工程案例。近代案例教學法是由1870年時任美國哈佛大學法學院院長的克里斯托弗·哥倫姆布斯·朗道爾教授創立[4]。工程案例教學法是指將實際工程案例引入到教學過程而形成的教學平臺。而工程案例是指為了一定的教學目的，圍繞某幾個問題，將工程現場所發生的客觀事實作為素材，并進行概括、整理、描述，最終形成可用于教學課堂交流或探討的材料[5]。

對于力學課程來說，在各個行業涉及力學的實際工程問題都相當豐富。比如在文獻[6]中就例舉了大量的建筑工程案例，并與力學教學相結合討論了力學在建筑設計計算方面的應用。在多媒體中綜合圖像、動畫及計算軟件功能來分析實際工程案例是非常方便的。教學中引入大量工程案例，可以增強知識點的直觀性，使得學生更容易接受。

通過多媒體功能可以很方便地引入上述教學手段，使得授課手段多樣化、信息量豐富、理論聯系實際。多媒體的使用，可以很好地彌補力學教材在模型簡化環節上的不足。通過多媒體的聲、圖、影的立體教學，有助于提高學生的學習興趣，更快、更好地掌握所學知識。

四、結論

基礎力學課程作為一門專業技術基礎課程，在基礎課程和專業課程之間起著重要的橋梁作用，在課程體系中占有重要的地位。隨著社會的發展，教學主體及教學環境都在改變，力學教學勢必適應時代的要求。經多年的力學教學實踐，提出以上觀點及建議，希望有助于力學教學體系的完善。

參考文獻：

[1]劉建林.試論新世紀材料力學教材的革新[J].石油教育，2010，（2）：86-88.

[2]石萍，唐曉雯.延請名師 分享精品——一次理論力學教學實踐淺析[J].力學與實踐，2010，32（1）：84-86.

[3]李道奎，李東，黃海兵，等.以力學競賽促進基礎力學教改的創新與實踐[J].力學與實踐，2011，33（3）：80-81.

[4]張潤蓮，張向利，葉進.案例教學法及其運用[J].桂林電子工業學院學報，2004，（8）：102-105.

[5]李冰.工程案例教學在《機械工程測試技術》中的應用[J].裝備制造技術，2010，（8）：196-198.

[6]吳紹蓮.精心力學計算 確保建筑工程質量——從建筑工程看力學的應用[J].蘭州工業高等專科學校學報，1998，（1）：20-23.

基金項目：四川理工學院校級教改項目（2012CL10）；四川理工學院校級教改項目（JG-1013）

作者簡介：文華斌（1978-），男，碩士，講師，主要從事工程力學方向研究工作。