課程一體化的機械專業力學課改革

胡瀟毅+高穎盈+劉達列

摘要：力學課是機械專業的重要基礎課，但在機械專業力學課程已有授課模式下，學生存在認識思考不足，課程工具化等問題。本文嘗試通過課程的“傳播力”分析，探討克服上述問題的方法。此外，分析了力學課程與機械專業主要相關課程之間的關系，并以《理論力學》與《機械原理》之間的關系為例探討如何在授課時融會貫通。“一體化”的授課方式，使課程更加生動和實用，使學生更易深入理解所學知識。

關鍵詞：力學；機械專業；傳播力；一體化；機械原理

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）39-0120-02

力學是機械專業的重要基礎課，對后續學習及解決工程實際問題都有重要作用。長期以來，力學與后續機械課程在內容、授課方法上存在較大差別，學生難以理解力學與后續課程的關系。此外，幾乎所有力學教材中都含大量理論敘述和公式推導，講授時間長，學時數多。力學教材中偏于抽象的內容還會削弱學生的學習興趣。為解決上述問題，各院校都進行了相關教學改革。已有改革大致如下：壓縮課時量，刪去應用性較弱的課程內容；課程合并，如將《理論力學》與《材料力學》合并為《工程力學》；增加實踐教學環節，讓學生親身參與更多力學實驗；教學手段多媒體化。經過多年教學改革，機械專業的力學課程仍存在問題，主要有：對力學課重要性依然認識不足，認為力學跟機械沒多大關系，認為力學課不過是物理課的延續，從而放松學習；多媒體教學嚴重削弱了學生的主動思考；力學課成為了學生獲得學分的一個工具，沒有為后續機械專業相關課程的學習提供全面的、實用的基礎知識。本文針對上述問題，嘗試了一系列改革，力圖實現機械專業課程一體化教學，從而提高學生學習興趣，改善課程學習效果。

一、課程“傳播力”的分析及課改實踐

課堂教學是一種特殊的傳播行為，教師是新時期的職業傳播者。提升課程傳播力主要包括增強課程吸引力、彰顯課程影響力，提升課程競爭力三方面。

1.增強課程吸引力。①注意強調力學與機械之間聯系。可在緒論課中講述機械發展史（如早期蒸汽機調速器的發明其實解決了一個力學問題），加深學生認識，也可通過融會貫通的講授使學生認識到課程間的聯系。②通過生動的授課調動學習熱情。如在講球鉸支座時，告訴學生不僅機械臂需要球鉸，人的肩關節也是球鉸，讓學生親自體會肩關節活動進行互動。③通過有趣視頻增強課程吸引力。如在講授《材料力學》彎矩圖時，采用一段高鐵箱梁運輸車視頻。播放時可見數十個輪子，暫停問為什么要這么多輪子？學生思考后繼續播放，出現運輸車在橋梁上行駛的畫面。這時再畫橋梁彎矩圖，學生就容易體會彎矩圖的重要性。④通過生動的實驗激發學習興趣。可在每節課最后幾分鐘開展有趣實驗。例如，把自行車搬進課堂，在不同授課階段分別利用鏈條（靜力學、柔性體約束）、車把（靜力學、力偶）、輻條（靜力學、二力拉桿）、橡膠輪胎（靜力學、摩擦力）、大梁（材料力學、抗彎剛度）、腳蹬的運動（運動學、相對運動）、緩沖彈簧（動力學、動載荷）等進行現場演示，激發學生學習興趣。

2.彰顯課程影響力。通過工程事故案例，讓學生體會到合理力學設計的重要性，培養責任意識；深入挖掘蘊含力學美的文史資料，彰顯課程人文精神；從節能方向引導學生，通過生動的實例啟發學生；通過上述深入的啟發，能讓學生認識到每一個力學原理都有可能帶來機械領域技術上的突破。

3.提升課程競爭力。通過夯實基礎、增強實踐性，以及凝練課程品牌來實現。要教好機械專業的力學課，教師不僅要有扎實的力學功底，還需要對機械專業課程了如指掌。多關注工程領域進展，積累工程經驗，這樣才能在課堂上廣征博引，給學生帶來更大的啟發。此外，在選取計算題時盡量參照工程實際，盡可能采用真實數據。力學課程應成為機械專業的品牌課程。

二、相關課程及相近課程授課內容分析

課程的“一體化”關鍵在于深入認識相關課程內容：三門力學課與機械專業相關課程之間的關系及《理論力學》與《機械原理》主要內容的關系如圖1所示。

具體授課時，可針對所講授課程深入分析這些關系，逐漸融會貫通。例如，講授《理論力學》“約束”時，可列舉《機械原理》“機構的結構分析”中與約束有關的知識（如分析各種“運動副”的運動特點，并將不同種類“運動副”與《理論力學》各種約束相聯系）；講授《理論力學》“摩擦”時，列舉《機械原理》中摩擦的內容為例就非常生動。相反，在后續機械課程中，又可通過列舉相關力學概念幫助加深理解、鞏固知識。“一體化”的授課方式，能夠使課程更加生動、更具實用性，學生也更易掌握、加深和鞏固所學知識。

三、機械專業課程一體化力學課程改革的體會與討論

在給機械專業學生講力學時，不僅要強調力學概念、理論和方法，還要講清分析思路。教師應充分準備，不斷分析、監控、調整。對講什么、怎么講、為什么講以及如何應用都深入思考與總結，不斷改進教學方案。機械領域實際問題有些可直接用力學理論解決，有些要用交叉學科知識，教師需不斷積累，培養深入淺出的講課能力。力學從實踐出發，經過抽象、綜合、歸納，建立公理，再通過數學演繹和邏輯推理，形成理論體系，之后通過實踐證實理論正確性。這種研究方法與機械學科研究方法有諸多相同之處，因此教師在教學準備過程中，要注重學科研究方法的傳授，幫學生消除學科隔閡感。

四、結束語

本文從力學教師的角度，介紹了機械專業力學課程改革的工作。要實現課程一體化，還需要機械課程教師配合，共同商討授課方案。此外，需不斷積累，形成體系和教學風格。教學改革是一個逐步深入的過程，雖取得一些成績，但離快樂學習仍有距離，今后還將繼續探索，努力使學生們由被迫學習轉為主動學習，進一步進入快樂學習的狀態。

參考文獻：

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