理論力學教學改革研究

徐小麗　金春花

摘要：針對理論力學學時少、內容多，學生普遍反映聽懂容易、做題難的特點，論文分別從教師角度和學生角度提出了提高理論力學教學質量的一些措施，希望對廣大力學教學者提供參考。

關鍵詞：理論力學；教學改革；教師；學生

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）02-0097-02

理論力學是研究力學中最普遍、最基本的規律。很多工程專業的課程，例如材料力學、結構力學、機械原理、機械設計、彈塑性力學、流體力學、振動理論、斷裂力學以及許多專業課程等，都要以理論力學為基礎，所以學好理論力學是學習一系列后續課程的重要基礎。理論力學教學內容較多，包含了靜力學（靜力學公理與物體的受力分析、平面力系、空間力系、摩擦）、運動學（點的運動學、剛體的簡單運動、點的合成運動、剛體的平面運動）、動力學（質點動力學的基本方程、動量定理、動量矩定理、動能定理、達朗貝爾原理、虛位移原理），而課堂教學只有64學時，由于南通大學每節課只有40分鐘，所以相對其他高校的每節課45分鐘或50分鐘，學時還是比較少的。要在有限的時間將全部內容講授給學生，對老師和學生都提出了新的要求。對近三年的理論力學考試情況進行了分析，發現理論力學考試不及格率偏高（32.65%），90分以上的偏少（8.25%），通過與學生的交流，學生普遍反映理論力學聽起來簡單，做題難。針對上述現象，極有必要對理論力學課程教學進行改革，改革需分別從教師角度和學生角度進行分析。

一、教師改革措施分析

對老師而言，應該做好以下幾個方面：

1.上好第一堂課。第一堂課顯得尤為重要，在第一堂課，應告訴學生學習理論力學這門課程的意義，對自己后續課程、專業課程的影響，首先得讓學生對這門課的重要性有所認識，學生才會對課程加以重視。理論力學課程基本上都是大一下學期和大二上學期開設，所以還應告訴學生這門課的學習方法，與高中課程學習的不同之處，特別是跟大學物理的區別和聯系。上課時，要求學生勤做筆記，積極開動思維，不要被動思維，更不能拒絕思維。在第一堂課，還應將授課計劃書交給每位學生，讓學生清楚知道這門課程的教學進度，以便提前做好預復習工作。同時還應告訴學生平時成績是如何組成的，一般包括課堂提問、平時作業、課后答疑情況等，以及平時成績占總成績的比重，讓學生做到心中有數。

2.理論教學與工程實際相結合。由于理論力學都是簡化的力學模型，而學生在這一階段還未涉及到專業課程以及專業實例，因而感覺學習起來比較抽象，很難與工程實際結合起來，這就需要在上課時多講一些工程實例，講解如何將一個工程實際問題簡化為力學模型，以培養學生的學習興趣，不然學生覺得學習理論力學太枯燥，與自己的專業沒聯系，就會失去學習的興趣和動力。

3.傳統板書與多媒體的有效結合。由于理論力學學時少，內容多，用傳統的板書教學顯然已不能滿足現代化教育的需求。但也不能用多媒體完全取代板書，兩者應有機結合。譬如在講公式推導時，就傾向于用板書一步一步推導，在公式推導過程中應用的數學理論、已有的力學知識點、公式的適用條件等都應給學生交代清楚，讓學生對公式的應用有所理解，而不是只記得公式本身，在講授過程中要注意理論力學課程理論的邏輯性、嚴密性，以培養學生的邏輯思維能力。在講復習討論課時，也應用板書，可以請學生到黑板做題，以檢測學生的學習情況，發現存在問題，適時調節教學進度。譬如在講運動學和動力學時，要運用到機構的運動，這時就可以應用多媒體輔助教學，播放一些動畫，提高學生學習興趣。

4.抓住重點，進行強化。理論力學雖然內容較多，但根據教學大綱要求，有些內容需要精講，有些內容就可以一帶而過，應合理分配學時。譬如對于平面力系這一章，應重點講解物體系統平面任意力系的平衡問題，對于平面匯交力系、平面力偶系就不需要講很多習題，因為學生掌握了平面任意力系，自然也就掌握了平面匯交力系和力偶系。對于運動學部分，點的運動學和剛體的簡單運動就可以簡單講，因為這部分知識點學生在大學物理課程中已經學過，運動學中要重點講點的合成運動和剛體的平面運動。對于動力學的三大定理—動量定理、動量矩定理和動能定理，應對每個定理進行詳盡推導，在推導過程中闡明三大定理的適用條件，并通過大量例題對這部分內容進行歸納總結，也就是什么情況下用什么定理。

5.增強趣味性教學。由于現在周培源大學生力學競賽只考5道題，每道題都有一定的趣味性，在課堂教學中可以增加趣味性教學，如給學生觀看中央電視臺《異想天開》節目，分析其中的力學問題，增加學生的學習興趣。對于學習好的學生，鼓勵學生參與力學競賽、結構創新大賽等，使其在競賽中不斷提升自己。

6.綜合應用各種考核方式。學完理論力學這門課，要對課程進行考核?？己说哪康氖橇私鈱W生對理論力學知識點的掌握、貫通、應用能力。傳統的理論力學考試是期末閉卷考試（占總成績的70%）與平時作業（占總成績的30%）相結合，這種考試方式只能考查學生對知識點的掌握情況，部分學生容易忽略平時課堂學習，平時作業大多數以抄襲為主，以混個平時成績高分，考前進行大突擊，臨時抱佛腳，缺乏對知識點的融會貫通，也容易產生高分低能現象，所以選拔期末考試高分的同學參加全國大學生周培源力學競賽有時并不能取得很好的成績，要綜合考核理論力學的學習效果，應對考試方式進行改革。傳統的期末大考試還是有必要的，該考試可以采取開卷、閉卷、半開半閉卷相結合的方式，主要考查理論力學的基本概念、基本知識點、基本應用等情況，該部分占總成績的50%左右。為了加強學生對每個知識點的理解和融會貫通，應加強平時過程管理。每個星期都進行一次隨堂小測驗，時間控制在10～15分鐘，這樣學生課后就會做好預復習功課，隨堂小測驗占總成績的30%左右。為了充分發揮學生學習的主觀能動性，應用力學知識解決實際問題，可以讓學生寫一個小論文。即如何對實際問題進行力學模型簡化，并進行分析、求解。小論文對學生的要求比較高，對于差一些的學生可以寫個學習報告或是學習心得。通過與學生交流，學生覺得綜合考試效果較好，特別是加強了平時學習，也拉開了好差學生的分數，彌補了傳統考核的一些缺點。endprint

7.積極申報科研項目，科研反哺教學。教師應積極申報各級各類課題，有條件的話讓學生參與到自己的課題中去，使學生盡早接觸科學研究。現在各高?；旧厦磕甓加写髮W生實踐創新訓練計劃，力學老師可以擔任指導老師，鼓勵學生積極申報，挖掘現實工程中的力學問題并加以研究。這里所講的科研既指自然科研項目研究，也包括教學研究，比如用幾種不同的方法研究某一道動力學問題，對各種方法加以比較分析等，有可能的話在一些期刊，如《力學與實踐》上發表論文，如此一來，學生學習積極性大有提高，科研也就反哺了教學。

二、學生改革措施分析

教育學者認為，所有知識只有通過學生的再創造，才能成為一個有效的知識，所以我們在教學過程中，要充分發揮學生的主觀能動性，使其積極參與到課堂教學中。對于學生而言，應做好幾方面：

1.課后做好預復習工作。現在很多高校理論力學學時大幅減少，但對理論力學要求卻沒有降低。所有知識點都要通過教師課堂上精講、細講顯然是不太現實的，這就需要學生做好預復習功課。對于比較簡單的知識點，教師布置好預習題目，由學生自己課后預習，教師上課歸納總結即可。對于較難或是比較重要的知識點，要求學生在預習過程中掌握基本概念，并帶著問題進入課堂，有目的地進行聽課，這比沒有進行預習就進行講授，效果明顯提高很多。

2.端正坐姿，勤做筆記。很多學生上課時喜歡趴在桌上聽老師講課，聽著聽著就睡著了，或者低著頭在桌子底下玩手機，要求上課時學生要端正坐姿，手機處于關閉狀態并放在桌子里，事實上，蘇州大學已經在試行無手機課堂，學生反映較好。學生應以飽滿的熱情聽課，教室畢竟不是茶館，不能隨心所欲。因為理論力學每講一章，基本上都會補充習題討論課，所以要求學生勤做筆記，需要學生做筆記的知識點，教師應適當放緩教學進度，以留給學生時間進行筆記的記錄，并不定時抽查筆記。

3.加強點名制度，確保出席率。在點名這一方面，做學生工作的輔導員和班主任給予了積極的配合，一般上課前5分鐘，輔導員會去教室進行隨機點名，并制定了缺課的懲罰措施，這在一定程度上提高了學生的出勤率。

4.敦促作業獨立完成。要求學生作業獨立完成，不能抄襲。出現抄襲現象，平時成績給予扣分。要跟學生講清楚，做作業是對所學內容的檢驗，而不是一項差事。通過學生的作業情況，教師可以了解學生對所學內容的掌握程度，適時調節上課進度。

5.鼓勵學生一題多解。由于理論力學很多題的解題方法并不唯一，譬如平面匯交力系的平衡問題，可以用幾何法，也可以用解析法。在動力學中，一道題可以用動量矩定理，可以用動能定理，還可以用達朗貝爾原理，鼓勵學生一題多解，但用不同方法解答以后應對各種方法加以歸納、總結，找出最快捷、最有效的方法。

6.積極參與生產實踐。鼓勵學生參與生產實踐，從實際工程中發現理論力學問題，并簡化為力學模型，增強學生用力學知識解決實際問題的能力，同時增強學習力學的興趣。

在教學過程中，教師和學生兩方面的配合缺一不可，教師如同自行車的前輪，起主導作用，學生則是自行車的后輪，產生動力。作為教師，應精心設計每個教學環節，充分發揮學生的主觀能動性。相信通過教師和學生的共同努力，一定能將理論力學課程教學提高一個新高度。

參考文獻：

[1]哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]金江.理論力學[M].南京：東南大學出版社，2013.endprint