關于理論力學教學的幾點探討

孫藝瑕

摘 要：理論力學是理工科一門非常重要的專業必修課，它集理論性和實用性為一體，是一系列后續課程的重要基礎。然而，理論力學的教學效果卻差強人意，不及格率居高不下。該文針對理論力學教學中學習積極性、課時量設置以及教學方法等方面存在的問題，結合理論力學的課程特點以及自身的教學經驗，初步提出了若干提高理論力學教學效果的建議。

關鍵詞：理論力學 教學方法 教學效果

中圖分類號：G6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0224-02

理論力學是研究物體機械運動一般規律的科學。它以伽利略和牛頓總結的基本定律為基礎，屬于古典力學的范疇。理論力學的課程內容包含靜力學、運動學和動力學3大部分。理論力學是工科專業中一門非常重要的專業基礎課，它是其它各門力學分支的基礎，亦是其它后續課程的鋪墊，比如材料力學、流體力學、機械原理、機械設計等。筆者在該文中結合自身的教學經驗，針對理論力學教學中存在的主要問題，提出了幾點建議，以提高理論力學的教學效果。

1 理論力學教學中存在的主要問題

目前，理論力學是不及格率較高的課程之一，每年的重修率居高不下，甚至個別同學屢考不過，導致無法按期畢業。作者認為導致這一現象的主要因素在于以下4點。

第一，乍一看“理論力學”中的“理論”二字，很多學生便認為該課程是講授純理論的，腦海中隨即浮現的是海量的公式、定理、證明等。因此，學生對理論力學的第一印象便是枯燥乏味。尚未學習他們便失去了學習的興趣和動力。再一看“理論力學”中的“力學”二字，有的同學想到是“力學=物理”，這對物理成績差的學生又是當頭一棒。

第二，部分同學數學基礎較差。正所謂：“數力不分家”，想要學好理論力學，扎實的數學功底是不可或缺的。理論力學邏輯嚴密、系統性強，學習過程中確實涉及到公式的推導、定理的證明等問題。這些問題對于高等數學功底薄弱的同學而言，理解起來是比較吃力的。

第三，在傳統的理論力學教學中，還是以教師講授、學生被動接受為主，學生缺乏獨立思考的能力。這樣一來，學生對知識的掌握還是停留在似懂非懂的模糊狀態。

第四，在課時量的設置上不夠合理。由于沒有認識到理論力學在整個專業課程體系中的重要性或是由于大學本科教學任務的加重等諸多原因，導致理論力學的授課課時量被壓縮。如何在非常有限的學時內達到較好的教學效果，對教師而言是個巨大的挑戰。

2 提高理論力學教學效果的幾點建議

針對理論力學教學效果較差這一現象，作者認為可以在如下幾個方面加以改進，從而提高理論力學教學的有效性。

第一，從多方面激發學生的學習興趣，提高學生學習的積極性。理論力學的研究方法概括起來只有六個字“實踐—理論—實踐”。那么，我們就可以從這六個字入手來激發學生的學習興趣。

第一個“實踐”意味著通過觀察實際生活中的現象，提取其中的力學模型，經過分析、歸納、總結，從而得到基本的規律和概念。既然如此，教師可以在授課過程中穿插生活中常見的物理現象，將其與理論力學中某一章節的知識相關聯。譬如，對于汽車工程專業，教師可以將汽車座椅的乘坐舒適度與理論力學中“機械振動基礎”這部分的概念相關聯；對于橋梁工程而言，教師可以將橋梁的破壞與理論力學中“平面簡單桁架的內力計算”這部分的概念相關聯。由此一來，將工程實際不斷地穿插在相應的章節中，可以使學生感到理論力學并非是一門枯燥的純理論學科，從而激發學生的學習興趣。

“理論”二字意味著從已有的基本概念和規律出發，借助嚴密的數學推理和證明，得到定理和結論，形成完整的理論體系。就這一方面而言，理論力學中涉及到的定理和原理確實不少，也容易混淆。比如說，動能定理和動量定理這兩個定理學生就很容易混淆。這時，教師應該和動能和動量的基本概念出發，闡述這兩個定理的區別和聯系。動能是標量，而動量是矢量；動量定理揭示的是動量變化與沖量的關系；而動能定理揭示的是動能的變化與功的關系。當物體的動能變化時，動量一定變化，而當物體的動量變化時，動能不一定變化。從動能和動量的基本概念引入這兩個定理，再闡述兩者的區別和聯系，最后以實例說明定理的具體應用場合。以這樣的思路講授下來，前后連貫性較強，便于理解。當學生能夠理解并學會靈活運用諸如此類的定理解決問題時，他們會得到些許滿足感，學習積極性的積極性自然會提高。

第二個“實踐”意味著將理論應用于實踐中，指導實踐的同時也驗證理論的正確性。在課程的學習過程中，教師穿插一些開放式的題目或實驗，比如在桁架這一小節講授完之后，要求學生設計制作一個屋頂桁架結構模型并計算其最大承載力。面對自己動手設計、裝配起來的模型，學生會視若珍寶，激發其不斷探索、實踐的欲望。與此同時，也鍛煉了學生動手能力。

第二，在學校層面上，特別是工科院校，重視對數學類課程，特別是高等數學的教學工作，夯實學生的數學功底。作者認為，對于非數學專業的學生而言，數學只是幫助其學習專業課程的工具。正所謂工欲善其事，必先利其器。扎實的數學功底不僅有助于理論力學中定理、概念的理解，亦有助于其它后續課程的學習。另外，教師在授課時也不要過分地強調公式的數學推導和證明，應該重點闡述公式中各個參數的物理意義。

第三，針對不同的專業，合理安排課時量。這里所說的課時量包括兩方面的含義。第一個方面是指合理安排整個課程的總課時量。這就需要專業負責教師在制定學生的培養計劃時，結合本專業的實際情況，保證理論力學的教學課時量不被壓縮。譬如，本應該64個課時的教學內容，教師卻需要在48個甚至32個課時內完成，可想而知教學效果勢必大打折扣；第二個方面是指根據專業不同，合理安排每個章節的課時量。對于土木工程、橋梁工程等專業，宜將教學重點放在靜力學部分，這將為材料力學中“梁的彎曲問題”等章節的學習奠定良好的基礎。對于機械工程、車輛工程等專業，則宜將講授重點放在運動學和動力學部分。

第四，注重教學方法的改革。目前，理論力學普遍采用多媒體教學，這一教學方法不僅可以節約大量板書的時間，而且可以引入大量的照片、動畫等，以便增強學生的感性認識。這是多媒體教學的突出優點。然而，值得注意的是，多媒體教學亦存在一定的弊端。譬如，有不少同學反映，在利用多媒體講解計算題時，速度過快，學生的思路跟不上幻燈片的播放節奏，特別是當一道題目的解題步驟占用兩張幻燈片時，這一問題尤為突出。而在這種情況下，板書恰好是解決這一問題的有效途徑。因為板書可以較清晰地展示解題思路和過程，老師講解的速度也相對較慢，學生比較容易跟上老師的節奏。由此作者認為，教師在授課時，要合理地在板書和多媒體教學之間切換，宜采用多媒體教學講授基本的概念、定理以及具體的工程應用，宜采用板書教學講授典型例題，特別是計算題。

第五，利用網絡平臺，促進與學生的交流。當今互聯網技術飛速發展，涌現出諸多網絡交流平臺，QQ和微信是目前應用較廣泛的聊天通訊軟件，利用這些軟件，教師可以通過建立QQ群等方式隨時為同學答疑解惑，答疑地點也不必局限于教師或辦公室。此外，教師可以定期在QQ群上發布與課程相關的某些領域的研究前沿，開拓學生的視野。

3 結語

該文針對理論力學教學中存在的主要問題進行了分析，初步提出了幾點建議用以提高教學有效性。此外，為提高理論力學的教學效果，還需要教師不斷地提高自身的專業技能、精心設計每個教學環節、優化課程考核方式。今后的工作重點是將這些建議付諸實踐，希望通過教師和學生的共同努力，使得理論力學課程的教學效果有一個較大的提升。

參考文獻

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