應(yīng)用型高校理論力學(xué)教學(xué)探討

何凡

摘要：理論力學(xué)的知識點較多，并且邏輯關(guān)系較為復(fù)雜，教學(xué)效果容易受到影響。根據(jù)在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的一些問題，本文指出應(yīng)用型高校可以從幾個方面改進(jìn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實際工程能力，同時也有助于提高理論力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，為理論力學(xué)的教學(xué)者提供一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型高校；理論力學(xué)；教學(xué)質(zhì)量；邏輯思維

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）38-0189-02

一、引言

對工科專業(yè)的學(xué)生來說，理論力學(xué)是一門非常重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，尤其是對土木類和機(jī)械類等專業(yè)，理論力學(xué)的地位更為凸顯。作為進(jìn)入大學(xué)接觸到的第一門力學(xué)課程，理論力學(xué)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，不僅可以直接解決實際工程問題，而且為后續(xù)的材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)以及專業(yè)課程奠定了必要的基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)理論力學(xué)的學(xué)生處于低年級，很容易自然而然地想到中學(xué)物理的力學(xué)。在理論力學(xué)教學(xué)中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，學(xué)生仍然沿用中學(xué)物理的思維去解決理論力學(xué)問題，而且這種思維根深蒂固，使得不少學(xué)生固執(zhí)地認(rèn)為理論力學(xué)就是物理，尤其是物理學(xué)得不好的學(xué)生很自然地認(rèn)為理論力學(xué)肯定也學(xué)不好，無論在自信心還是學(xué)習(xí)興趣上首先就敗下陣來，教學(xué)效果可想而知。

因此，在理論力學(xué)的第一節(jié)課，非常有必要跟學(xué)生講清楚理論力學(xué)與中學(xué)物理的力學(xué)之間有何區(qū)別與聯(lián)系，理論力學(xué)到底涉及哪些內(nèi)容，為什么中學(xué)物理已經(jīng)學(xué)過力學(xué)現(xiàn)在還要學(xué)習(xí)。例如，中學(xué)物理的力學(xué)研究對象是質(zhì)點，關(guān)注的是摩擦力等；理論力學(xué)的研究對象是剛體，關(guān)注的是約束力等。這些區(qū)別必須在理論力學(xué)的緒論課上明確地指出來，使學(xué)生首先從思想上認(rèn)識到理論力學(xué)的獨立性和重要性。可以說，使學(xué)生意識到理論力學(xué)是一門全新的課程，其教學(xué)質(zhì)量的提高才能從根本上得到解決。

理論力學(xué)牽涉較多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)以及邏輯關(guān)系的建立，學(xué)生往往感覺較為棘手，教學(xué)效果往往不甚理想。為此，許多理論力學(xué)教師創(chuàng)造了新穎的教學(xué)方法，如概念教學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)等。誠然，在理論力學(xué)教學(xué)過程中，注重能力的培養(yǎng)和教學(xué)體系的改革是非常重要的。通過教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，在以應(yīng)用為導(dǎo)向的高校中提高理論力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，可以從以下方面入手。

二、理論力學(xué)應(yīng)注重邏輯思維能力的培養(yǎng)

理論力學(xué)這門課程除了傳授相應(yīng)的知識，邏輯思維能力的培養(yǎng)也是其一大任務(wù)。理論力學(xué)學(xué)得好的學(xué)生，往往具有較強(qiáng)的邏輯分析能力。應(yīng)用理論知識對復(fù)雜工程問題進(jìn)行理論分析的能力，是一種綜合的素質(zhì)能力，具有三個層面：（1）對復(fù)雜問題分解并表達(dá)的能力。（2）對分解的復(fù)雜問題進(jìn)行有條理的分析和表達(dá)。（3）綜合性分析一個復(fù)雜問題。在這三個層面，存在四個單一的能力：（1）分解的能力。（2）表達(dá)的能力。（3）條理性分析的能力。（4）綜合的能力。其中，表達(dá)能力是全部問題的一個前提。理論力學(xué)教學(xué)的第一個能力培養(yǎng)問題就是理論分析的清晰表達(dá)，表達(dá)能力的培養(yǎng)不是一個理論問題和一個講通道理的問題，而是一個技能訓(xùn)練的問題。因此，表達(dá)能力的培養(yǎng)必須有多次的重復(fù)，是一個循序漸進(jìn)的過程。

理論力學(xué)的一個教學(xué)難點是學(xué)生對復(fù)雜問題表達(dá)出現(xiàn)了較多的漏洞。例如，對于約束力的處理，單個的約束得心應(yīng)手，多種約束則容易出現(xiàn)混亂；尤其是銷釘問題，是很多學(xué)生較為頭痛的。當(dāng)銷釘只連接兩個孔時，還能處理，在思維上學(xué)生也能想通，但對銷釘連接多個孔的情況，學(xué)生極易出現(xiàn)思維的混亂，漏畫或多畫力的情況經(jīng)常出現(xiàn)。出現(xiàn)這種狀況的原因，是學(xué)生邏輯不夠清晰和嚴(yán)密。我們在教學(xué)中經(jīng)常強(qiáng)調(diào)畫約束力要能說出力的施力體和受力體，分析的過程要有清晰的條理性。但一個極為關(guān)鍵的教學(xué)環(huán)節(jié)，是給學(xué)生留有一定的思維空間，使他們在理性認(rèn)識上完全能夠接受。能力培養(yǎng)必須是學(xué)生在模仿中逐漸進(jìn)入獨立思考階段的引導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)。在理論力學(xué)教學(xué)中掌握留給學(xué)生思維的空間是能力培養(yǎng)的關(guān)鍵，鼓勵學(xué)生大膽地表達(dá)思維，才能有針對性地糾正不對的地方。總之，使學(xué)生學(xué)會思維，學(xué)會表達(dá)思維，留有足夠的思維空間，能夠主動思維。

三、理論力學(xué)教學(xué)可以結(jié)合生活實例

現(xiàn)在的高校教學(xué)比較強(qiáng)調(diào)必須結(jié)合工程實例，尤其是對以應(yīng)用型為導(dǎo)向的高校，這顯得更為重要。因此，現(xiàn)在通常的做法是針對學(xué)生所學(xué)專業(yè)，結(jié)合其專業(yè)上的工程實例去講。例如，針對土木橋梁專業(yè)的學(xué)生，我們經(jīng)常在講到固定鉸鏈支座和滾動支座這樣的約束時，就會舉出這樣的工程實例：橋梁一端通過固定鉸鏈支座固定在橋墩上，另一端則通過滾動支座置于橋墩上，滾動支座的應(yīng)用是為了調(diào)節(jié)橋梁的熱脹冷縮時產(chǎn)生的位移變化。這種做法固然很好，但也存在不容忽視的問題。

值得我們注意和思考的是，作為低年級學(xué)生，幾乎還沒有接觸到專業(yè)課程，許多學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識還很比較淺，也不太可能完全理解專業(yè)中的工程實例。有些平常不太容易接觸的工程實例，對學(xué)生理解起來不是那么容易，尤其在涉及運動學(xué)這部分內(nèi)容時。在教學(xué)中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生對本專業(yè)的工程實例顯得有些茫然。為此，可以在教學(xué)中結(jié)合一些生活中的實例，讓學(xué)生更有切身體會，看得見摸得著，理解起來更容易。例如，在講剛體的平面運動時，可以用黑板擦的運動進(jìn)行演示講解，或以健身器材的運動視頻（教師可以拍成短片）講解不同的運動形式。學(xué)生有了切身體會，可以親身體驗，往往會表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)興趣和熱情，能夠?qū)崒嵲谠诘馗惺艿嚼碚摰膬r值和應(yīng)用。對學(xué)生來說，理論力學(xué)的內(nèi)容也不會那么枯燥和難懂，也不再只停留在紙面上，會讓理論力學(xué)的教學(xué)事半功倍。

四、理論力學(xué)教學(xué)應(yīng)注重的其他方面

實驗在理論力學(xué)的教學(xué)中是必不可少的部分，將理論教學(xué)中的基本概念和基本方法直接用于實驗分析，讓學(xué)生在實驗中激發(fā)學(xué)習(xí)的主動性，在自主應(yīng)用理論知識的過程中激發(fā)探索研究的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生理論與實際相結(jié)合的工程動手分析能力。只有使學(xué)生學(xué)會獨立操作、獨立實驗的基本技能，才有可能獨立地完成提高性的實驗研究。

除了教學(xué)大綱中規(guī)定的一些基礎(chǔ)性實驗，可以適時開設(shè)開放性實驗。開放性實驗以綜合性理論分析與實驗分析相結(jié)合為知識重點，主要培養(yǎng)學(xué)生完全獨立的實驗分析能力，以工程實際或模擬工程實際為背景，讓學(xué)生設(shè)計實驗，從而培養(yǎng)他們的綜合工程分析能力。開放性實驗可以最大限度地調(diào)動學(xué)生的主動性探索和研究興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，其實驗時間比較彈性，可通過提前預(yù)約、學(xué)生助教輔助來完成。

另外，在教學(xué)中引入小論文的寫作等，可以培養(yǎng)學(xué)生研究過程的表述和研究分析的表述等能力，對提高教學(xué)質(zhì)量是非常有益的。學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)身邊的一些力學(xué)問題，進(jìn)而撰寫小論文，可以運用ANSYS等工程分析軟件解決實際問題，并通過開放性實驗來驗證。這一套完整的培養(yǎng)模式能使學(xué)生對書本知識有更深入的理解，對將來專業(yè)課程的學(xué)習(xí)能起到積極的促進(jìn)作用，對學(xué)生科研能力的培養(yǎng)也有積極影響。對學(xué)生而言，首先是學(xué)會了獨立主動地進(jìn)行研究，其次是學(xué)會了研究過程的表述和研究分析的表述。小論文可以是學(xué)生的一次大作業(yè)，對論文題目，教師可不做規(guī)定，或是學(xué)生發(fā)現(xiàn)的一些身邊與力學(xué)有關(guān)的問題，或是學(xué)生根據(jù)所學(xué)專業(yè)選擇的題目。做小論文的目的是讓學(xué)生綜合運用所學(xué)力學(xué)知識解決實際問題，使書本知識與工程實際得到結(jié)合，提升學(xué)生的解決問題的能力。

五、結(jié)語

理論力學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生工程理論分析能力為核心，在教學(xué)內(nèi)容的三大模塊中，靜力學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的分析表達(dá)能力，運動學(xué)培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜問題條理清晰的分析能力，動力學(xué)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力。以上述三個能力培養(yǎng)的階梯為能力培養(yǎng)主線，使學(xué)生從物理的普遍性理論分析方法發(fā)展為對工程復(fù)雜性問題的綜合理論分析方法，實現(xiàn)能力培養(yǎng)階梯在教學(xué)進(jìn)程中的規(guī)范化和系統(tǒng)化。

理論力學(xué)雖然對很多學(xué)生來說掌握較為困難，但只要教師不斷總結(jié)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，提出相應(yīng)的解決方法，注重從多方面入手，一定能使學(xué)生在能力培養(yǎng)的同時掌握好相關(guān)知識，提高教學(xué)質(zhì)量。

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