提高本科理論力學教學質量的實踐與探索

溫建明

摘要：理論力學由于教學時數的大幅減少，課堂教學進度非常快，普遍出現了教學質量下滑的現象。文中根據自己多年在教學一線的實踐與探索，針對影響理論力學教學質量的因素，從課堂環境、教學內容和教學方法與手段等方面提一些相關建議，從而達到在理論力學教與學的過程中提高教學質量。

關鍵詞：理論力學；教學質量；課堂教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）13-0121-02

理論力學是工科類中量大面廣的基礎技術課程，是工科專業后續專業課程學習必不可少的專業基礎課，不僅提供深入理解自然所需的知識，而且也是未來專家對自然和工程過程創造性地建立數學模型、研究并獲得科學結論的有力工具[1]。理論力學有其完整而嚴密的理論體系和研究方法，其內容非常豐富，習題類型繁多，需要學生在深刻理解力學概念的基礎上靈活使用公式[2]。近年來理論力學教學學時大幅縮減，教師在授課時為完成教學內容，出現教學進度快，教學內容夾生現象，影響到理論力學的教學質量，這可以從我校本科生理論力學居高不下的不及格率中得以直觀反映。如何使用較低的學時，利用先進的教學手段，高質量地完成所需的教學內容，作者根據自己在理論力學教學過程中的實踐與探索，針對影響理論力學教學質量的因素，在理論力學的教與學的實踐中做一些探索，提一些相關建議。

一、良好的課堂氛圍有助于教學質量的提高

（一）了解學生的特點，創造良好的課堂環境

影響本科教學質量的因素很多，其中學生作為教學活動的對象，發揮著重要的作用。在本科教學活動中，學生扮演著多種角色，本科教學質量的提高必須通過學生才能實現[3]。不同的學生，其學習特征是不同的。教師只有了解學生的心理特點后，才能設計課堂教學，才能選擇最合適的教與學的方案。現在學生所處的環境和接觸的東西都離不開網絡，網絡上的一些流行用語往往能引起學生的共鳴，偶爾在課堂上引用可以拉近和學生的距離。同時教師應用現代化的教學觀念，熱情洋溢的教學態度，激情幽默的教學語言，創設和諧、活躍的課堂教學氛圍，營造寬松、健康的課堂環境，必然能充分調動學生學習的積極性和主動性，為提高教學質量創造了良好的氛圍。

（二）改善課堂人際環境，創設良好的課堂氛圍。

教學過程是師生互動的過程，將學生看作自己的朋友，從學生的角度考慮問題。平時可以多與學生交流，這種交流可以是語言、眼神或者是形體上的交流。通過這種交流，教師可以了解學生在學習過程中存在的問題和不足，從而可使得教師在課堂上調整教學方法和內容等。堅持以人為本的教學理念，尊重學生人格，以真心和愛心對待學生，換得學生的信任與尊重。允許不同的意見存在，讓學生不帶任何壓力主動參與學習，為使學生的創新能力得到培養提供廣闊而自由的空間，營造有利于積極發展的良好的課堂氛圍。大科學家愛因斯坦眼中的教育真諦：“所謂教育，就是一個人把在學校所學全部忘光后剩下的東西。”大學生研究學問最重要的不是掌握多少書本知識，而是保有“神圣的好奇心”和“內在的自由”。大學教育的主要使命就是為學生提供一個自由的環境，良好的課堂人際環境所創設的課堂氛圍必然是輕松自由的。

二、教學內容的精心組織與拓展

（一）根據教學時數，優化和精心組織教學內容

《理論力學》教學課時大為壓縮，如何從課程自身的特點出發，挖掘課程本身的潛力，做到基礎理論要精練、深化，工程應用要結合專業特色并適當拓寬，這就要求課程在教學內容上下功夫，進行教學內容的優化與改革。教學內容的改革首先是教材選用和使用的改革[4]。國外的教材，尤其是歐美國家的教材，其中所涉及的問題形式靈活多樣，包括豐富的沒有經過簡化的工程問題，可以引導學生將所學知識更好地應用于工程實際。在國內，清華、上海交大等著名院校，針對自己學生的特點，編寫了不同體系的教材，都不同程度地提高了起點，增加了很多分析力學的內容，對于提高教學效果起到了很好的作用。理論力學的課程主線非常明顯，具有很強的系統性，前面所學的知識是后面學習內容的基礎，循序漸進，由淺入深的安排教學內容是非常有必要的。另外，理論力學課程中所涉及的很多概念學生在物理中都接觸過，對于已經在物理中涉及過的概念采取講深講透，進行內容上的拔高。而對于新引入的概念和定理，則需要安排較多的教學時數，由淺入深，聯系實際，讓學生對所學內容達到融會貫通的地步。

（二）拓展教學內容，培養學生創新思維與實踐

理論力學課程所學內容，并不僅僅是為本課程所學內容服務，它還是后續其他課程的基礎，因此在教學過程中要將教學眼光放寬放遠。比如，理論力學所研究的對象是剛體，忽略物體在力的作用下的變形，因此在受力分析的時候，很多同學習慣將力沿著作用線進行移動，這對剛體而言是沒有影響的。但是，在學習材料力學課程時，也要進行受力分析，研究的對象是變形體，此時力就不能隨便沿著作用線進行移動，因此在教學過程中就不能僅僅局限于本課程范圍，而要為后續課程的學習打下良好的基礎。

本科教學的目的不只是讓學生掌握知識，更重要的是培養學生創新思維和創新能力，并能夠將所學知識聯系實踐，解決生活和工程中的問題。力學知識無處不在，工程中大到航天器、太空站的結構，小到一個螺絲釘的螺紋，生活中的吃住行都離不開力學知識。如何讓學生去真切感知這些現象，分析這些現象，透過這些現象去進行更多的創新，需要教師對課本外的知識不斷積累、更新和在教學中進行滲透[4]。

三、針對教學內容，采取多樣的教學方法和手段

（一）結合工程案例，激發學習興趣[5]

大家都知道興趣是最好的老師，當人們對某事發生興趣時，便會專注于它。學習理論力學也是如此，所以在講授相關內容時，盡量結合實際，提出一些有趣的力學問題，引起學生思考的興趣。現行《理論力學》教材中大部分的實例都是抽象過來的力學簡圖，例題和習題較理想化、學術化。很多學生都不能根據示意圖了解其表達的實物原型。因此要引導學生平時注意觀察身邊的各種力學現象，幫助學生在工程問題和力學模型間建立聯系。在理論聯系實際的教學過程中，教師要將知識傳授、工程意識、能力培養相結合[6]。例如，在講授桁架內容的時候，理想的桁架結構和實際中的桁架結構存在的差異一定要給學生講解清楚，可以引入一些具體的工程實例圖片，讓學生了解到實際中桿件之間的鏈接形式有：榫接、焊接、鉚接和整澆，而理想的桁架桿件的連接都是鉸鏈連接。通過對比，強化學生的工程意識，激發學生探索工程實際的興趣。

（二）增加課堂實踐環節，掌握解題方法

對學生而言，《理論力學》靜力學部分的不少概念在中學物理中就已經學過，聽起課來不難接受，但等到自己獨立做題時就感覺力不從心。學生普遍感覺聽課易懂，習題難做，課堂實踐是掌握靜力學內容的好幫手。另外，理論力學的中的問題相對較靈活，有的題目并不是唯一的求解方法，一題多種解法的問題屢見不鮮。如：在動力學普遍定理的綜合應用部分，對一簡單的鼓輪及重物提升裝置，求重物加速度及軸承處的反力。求加速度時，可分別利用動量矩定理、動能定理、動靜法等。求軸承處反力時，可分別利用動量定理微分形式、質心運動定理、動靜法[6]。這樣一道題幾乎涉及動力學各主要內容及基本定理。通過這樣的課堂實踐，學生不僅復習和鞏固所學知識，而且一道題目采用不同的求解方法，拓寬了學生的解題思路，培養學生發散思維，養成全方位、多角度思維的良好習慣。

（三）注重多媒體教學與傳統教學方式的結合，合理利用網絡教學資源

隨著計算機技術和軟件的發展，多媒體教學在課堂中的應用越來越多，現代化的教學手段把文字、圖像、聲音、動畫有機結合起來，使力學分析形象直觀。充分發揮多媒體課件教學傳授信息量大、圖文形象具體、理論公式清晰規范、便于展現運動過程的特點；同時，將傳統教學方式與多媒體教學有機結合，使兩者在教學中實現優勢互補，讓學生在輕松愉快的氣氛中對知識進行理解和掌握，使教和學的活動變得豐富多彩。

理論力學課程的網絡教學資源也相當豐富，精品課程和共享資源課程的建設網站上，有教學視頻、課件、拓展等資源都可以利用，適當地為學生推薦一些網絡資源，作為教學的補充，拓展學生的視野。同時還可以建立《理論力學》學習輔導專用QQ群或微信群，向學生提供各種《理論力學》學習資料，交流學習中的問題，幫助學生自學，提高自學能力。

四、結束語

理論力學作為一門專業基礎課，課程的內容與工程實際緊密結合，它不僅具有理論性，又有一定的實用性。在教與學的過程中，體現以教師為主導，以學生為主體，創造良好的課堂人際氛圍，激發學生學習興趣和積極性，圍繞教學內容，優化教學方法，理論聯系實際，培養學生創新思維和實踐能力，從而不斷地促進教學質量的提高。

參考文獻：

[1]馬而契夫著，李俊峰，譯.理論力學[M].北京：高等教育出版社，2010.5.

[2]艾薇，侯作富，周思柱，等.理論力學課程教學的現狀與教學改革的探索[J].力學與實踐，2009，31（5）：75-77.

[3]柳明新，景鵬，李曉理.本科教學質量提升中的學生因素[J].管理科學，2012，（5）：56-57.

[4]楊光，張曉明，王化峰.理論力學教學改革的實踐探究[J].集美大學學報，2011，12（2）：96-98.

[5]黃金.《理論力學》教改探索[J].湖南科技學院學報，2012，33（8）：24-25，45.

[6]陳震.《理論力學》課程教學改革探討[J].江漢大學學報（自然科學版），2013，41（2）：102-106.