力學課程教學的調查分析與思考

摘要：通過對物理學專業力學課程的教材建設、教學內容、教學方法和習題教學等環節展開調查研究，分析力學課程教學現狀，從中獲得一些思考和啟示，為力學課程的教學改革提供充分的依據。

關鍵詞：力學；課程教學；調查研究

力學是物理學的重要分支學科，是描述宏觀物質作機械運動的規律以及宏觀物質間相互作用的基礎學科。力學課程是高校物理專業及相關專業學生繼續深入學習其他課程的理論基礎[1]。作者利用近幾年參加江西省大學生物理創新能力競賽領隊老師座談研討的機會，結合文獻調研、問卷調查、座談及信函等交流方式，獲得了當前江西省高校力學教學現狀的調查資料，并通過整理分析，期望為力學課程教學改革提供素材和依據，同時為物理學其他課程的教改提供借鑒和參考。

一、調查實施過程

調查之前，我們查閱了近年來出版的力學教材，了解教材建設的概況，整理和分析各種教材反映的新內容和新理念，并結合自身教學實踐和部分他人公開發表的物理學教學改革文獻，制定調查問卷[2]。在井岡山大學物理學專業師生中實施問卷調查，并針對問卷中所反映的情況，與有關師生進行交流，力爭做到定性和定量調查相結合。此次調查共發出問卷180余份，回收有效問卷166份。為了更加廣泛地了解情況，通過發電子郵件等方式，對我省相關高校物理學專業擔任力學教學實踐的一線教師進行了相關調查。調查持續時間較長、覆蓋面較大，涵蓋了我省不同層次高校的師生，具有一定的代表性。

二、調查的內容及結果分析

本次調查的內容包括教材選用、教學內容、教學方法和習題教學等幾個方面。

1.教材的選用

調查顯示我省80%相關高校的力學課程選用了高等教育出版社出版，由北京師范大學漆安慎、杜嬋英先生編寫的普通物理教程《力學》（2005年，第二版）作為教科書。該教材1996年第一版，是國家教委普通高?！熬?五”規劃重點教材，也是高等師范院校物理學經典力學教學大綱推薦的教材，許多高校的碩士研究生入學考試也選作參考書，另外20%的教師采用其它教材作為教學參考書。從總體看來，盡管當前力學教材建設呈現百花齊放，但教材的選用多年來仍然沒有變化。不過，一些院校在選用教材不變的情況下，主講教師在講課的過程中將教材進行了相應處理，教學過程體現了鮮明的時代理念。在保留理論系統性和概念清晰性的基礎上，教學內容從簡，習題訓練從易。

漆安慎、杜嬋英兩位先生的《力學》（第二版）[3]被評選為“面向21世紀課程教材”，與第一版比較有四大特點：重點突出經典力學理論精髓，強調物理概念的嚴謹與數學描述的統一；增加了相關近代科技成果、科技動向的新題材，如正負電子對撞機原理；對一些近代研究課題中的思維方法和技巧進行了探討，如介紹了近現代重力加速度的測量；注重介紹某些重要的實驗及演示過程，啟迪學生思維。

2.教學內容

以兩位先生編寫的《力學》（第二版）為例，教學內容大體分質點力學、質點組力學、剛體力學、振動和波動力學、流體力學和狹義相對論等六個部分，除狹義相對論與日常生活、生產聯系不是很緊密，其余五部分的內容不僅與日常生活、生產實際相關，而且與物理學前沿聯系非常緊密。我們將質點力學所涉及的24個知識點分為詳細講授和簡略講授以及學生自學三項供我省相關兄弟院校被調查的師生選擇，統計結果如表1。

調查表明，在教學內容的選取上，我省相關高校教師非常重視基礎知識的傳授，如牛頓運動定律在實際中的應用。但對于火箭的運動、變質量問題等與物理前沿聯系緊密的內容重視不夠，而恰恰這些內容對于激發學生的物理興趣能起到不可小覷的作用。

3.教學方法

為了解教師們在力學教學中注意了哪些方面，采用了哪些教學方法和策略，我們列出10種教學策略供被調查者選擇，統計結果見表2。

表2 教學方法調查統計表

調查過程中，我們了解到我省一些基礎較強的院校如江西師范大學，采用了研究性學習方式來教學，即鼓勵學生在教師的指導下，通過自己查找資料、找教師和周圍的同學、學長求教，來解決某一個問題，然后將研究性學習的結果形成小論文上交，最后教師把對小論文質量的評定結果作為該門課成績考核的一部分；贛南師范學院在教學中還重視物理圖景教學，加強學習方法的引導，但總體而言，傳統的教學方法受一線教師的青睞，如講清基礎知識、滲透科學方法和思維技巧、強調物理概念和數學描述的統一、體現物理學的整體性等方法得到大多數教師的認可。而引導學生進行研究性學習、引入雙語教學及計算機多媒體輔助教學等在新的教學思想和觀念指導下產生的方案并未引起足夠的重視。

4.習題教學

經典力學理論體系嚴謹，系統性和條理性以及數學描述的嚴謹性強，這是基礎物理的優勢。但正是這些特點，加上課后習題大多要用高等數學知識，與高中階段物理的習題不太相同，學生一開始接觸感覺到習題的難度較大，容易產生畏懼。為弄清楚力學習題教學情況，我們調查了相關院校教師給學生的習題來源，調查統計顯示，絕大多數教師是從教材中選擇習題給學生，少部分教師有時會從其它參考書上挑選一些具有代表性的習題。盡管教材中的習題經過了幾十年的積淀和檢驗，具有典型性，但總體感覺內容較窄且題量較大，思維的靈活性體現不足。

我們從教師的角度調查了教師習題講評的情況，教師覺得現行教材中習題有一定的難度，一般每周兩次課共布置4道左右習題，一學期共80道左右；考慮到力學教學內容多，而課時較少，一般不集中安排習題講評課，穿插在新授課中對課后作業進行適當講評，每次選擇教材中的典型例題以及學生練習中普遍出現的問題進行講評。有些經驗豐富的教師倡導了習題評講的新模式，如上饒師范學院的做法，教師采取先批改一部分，全班輪流請5個同學，教師先給他們講解一遍，然后由這些學生幫助老師批改，學生再把普遍存在的問題講授給班上其他同學，這樣也能把問題搞清楚。一些教師認為現行教材上的習題層次感不強，很難培養學生獨立創新的能力；另一些教師認為教材上有些習題對初學者偏難，學生苦于應付，應當改革力學的習題教學環節。

三、調查的思考與啟示

1.改變教學觀念

傳統的力學教學注重學生基本功訓練，教師希望盡可能在課堂上傳授給學生更多知識。但隨著高等教育大眾化的形成，為培養適應21世紀競爭的高素質人才，力學教學必須由注重共性教育向兼顧個性教育轉變，創造有利于個性發展的空間，構建以學生為主體的教學模式。胡錦濤同志在黨的“十八大”報告中指出：努力辦好人民滿意的教育，培養德智體美全面發展的社會主義建設者和接班人。深化教育領域綜合改革，著力提高教育質量，培養學生創新精神和實踐能力?？梢娮鳛樽匀豢茖W的基礎，力學課程的教學觀念應當得到及時更新，教師應該由注重知識傳授向重視學生創新能力的培養轉變[4]，構建創新型的人才培養模式，構建多規格、多通道、多模塊的培養框架。教學過程中還應注意加強引導學生改變學習觀念，使學生能夠由單純學力學規律向學力學規律和用力學規律相結合的轉變，激發學生學習積極性；由單純的課內教學向課內與課外相結合的轉變，延拓教學時間和空間[5]。

2.調整教學內容

力學教學內容可以在保證基礎知識完整的前提下，適當考慮學生專業特點和學習實際，對力學的教學內容進行調整和重組，增加內容選擇的彈性。如對將來從事師范教育的學生，注重教學內容對中學物理教學的指導作用，將力學史滲透到課堂教學中[6]，給單調、沉悶的力學課堂教學增加一些文學因素，為未來的中學教師能提供“一桶水”的服務；對工科的學生，應考慮力學理論知識在實際生產中的應用，將理論與實踐接合起來；而對理科的學生，則應將力學思維方法滲透到課堂教學中，教學適當體現科學研究的思路，打開經典力學與現代科技相結合的窗口，為物理前沿、現代科技與經典物理對接，讓學生多接地氣，立足于培養物理高級專業人才。總之，調整教學內容的基本原則在于讓每一個學生能學到他們想要的東西。這就要求力學的教學內容需要進行全面梳理和整合，針對不同的培養對象進行力學教學內容的重組，對一些陳舊的內容進行適當更新，滿足有利于培養各類人才的需要。

3.更新教學方法

充分發掘培養學生創新能力的教學方法，如引導學生進行研究性學習，要求學生根據自己的興趣愛好，成立興趣小組[1，7]，在教師指導下，充分利用各種資源，相互協作開展對某一力學領域的問題進行研究，從而獲得新知識，得到探索的體驗，促進能力的全面發展。努力體現因材施教和以人為本的教學理念，如采取分層次的教學方法，如我校采用分理論班和應用班教學，每班的課時可以有所不同，教師自行選擇。還可以充分發揮習題的教學功能，力學教材中習題包括兩大部分，第一部分為思考題，主要是用來幫助學生加深對物理概念和規律的理解以及對一些科學問題的探究，其中有一部分思考題可以用來作為課堂討論，還有一些可以用來開拓研究領域；第二部分為練習題，可以用來檢驗學生掌握力學知識能力水平、鍛煉思維理解能力、培養科研素質，因此，作為比較有經驗的老師在力學的教學過程中應合理地利用習題和思考題。還可以適當使用雙語（漢英）教學，讓學生了解并掌握一些專業英語和術語，有利于學生將來更好地閱讀前沿的外文文獻和資料。

4.更新教學手段

針對學時少、內容多的情況，可以制作力學電子教案，進行網絡教學，在教學中適當使用多媒體課件以及教學網站輔助教學[8]，有條件的情況下可以采用微課的形式進行教學。為適應現代教育教學需要，我省教育主管部門專門開展了高校優秀多媒體教學課件制作推廣培訓工作，這為我們更新教育教學手段提供了有利條件。同時，引入計算機數字化技術處理力學教學中的經典問題，如用數學軟件Matlab編程直觀展示教學過程，化抽象思維為形象思維，激發學習興趣，從而可以降低學生學習力學的難度。

參考文獻：

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[4] 劉新柱，王冬，潘佳卉.機遇創新能力培養目標的工程

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