工科《理論力學》教學改革研究

樊甜甜

【摘 要】 隨著時代的發展和社會主義科學的進步，工程問題變得越來越復雜化。由于傳統的工科理論力學教學的課程沒有計算機技術的滲入，從而導致大數據的靜力學，動力學和運動學的問題難以解決。工科理論力學與理科理論力學稍有不同，它更加側重培養學生的邏輯推理能力，學習的內容比較抽象化，并不強調學生能夠解決工程的實際問題，很少接近現實生活。理論力學作為工科專業的一門必修基礎課，其重要性不容忽視。本文就從現階段工科理論力學的教學改革出發，對工科理論力學教學的改革與優化作出探究，以培養學生對工科理論力學學習的綜合能力和深化工科理論力學的改革為目的，期望對工科理論力學的改革研究探索盡一份綿薄之力。

【關鍵詞】 工科；理論力學；教學改革；研究探索

【中圖分類號】 O31 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2018）07-00-01

工科理論力學作為工科學生的一門必修基礎課程，不僅是工科學生將來許多課程學習的基礎，還是解決許多復雜工程問題的基礎。隨著時代的發展，傳統工科理論力學教學模式所產生的弊端日益嚴重，若繼續沿用傳統的工科理論力學教學內容和教學體系，將導致學生的理論學習知識與實際生活脫軌。隨著機械系統的靜力學，動力學和運動學日益復雜化，工科理論力學教學的改革已迫在眉睫。對此，本文做出了深切地探究與思考，在傳統工科理論力學教學模式的基礎上，對該課程的改革與優化確定了方向和目的。

1 現階段，工科理論力學教學產生的弊端

1.1計算機技術的缺乏

在解決大部分復雜的工程問題時，計算機技術的作用不容忽視。工科理論力學教學內容雖然不斷改革創新，但是仍然與計算機技術產生了脫軌。教育工作者并沒有及時地將計算機技術滲入到工科理論力學的教學內容中。主要從三個方面來講：第一，簡化和解決多維數據問題，可以采用高等數學中常用的工具矩陣，不但有利于培養學生的多維思維模式的能力，而且還有利于計算機技術地推廣。但是這一不可多得的利器并沒有應用到傳統的工科理論力學的教學中。第二，傳統的工科理論力學教學幾乎很少應用剛體的位形坐標這一解決工程中大型復雜問題的工具，現階段的工科理論力學教學應該更加地重視通過建立程式化方程來解決工程中出現的實際問題。第三，傳統的工科理論力學教學只側重拉格朗日第二類方程的講述，并不重視拉格朗日第一類方程的教學。然而，目前很多計算機技術算法的基礎都是基于拉格朗日第一類方程很強的程式化這一特點建立的。許多教育工作者雖然經常采用計算機技術，但是都是在理論力學的基礎上對工程問題進行仿真。然而目前，計算機技術的真正應用是需要建立理論力學方程。

1.2教學時間的減少

隨著時代的發展，許多學科被細化分類，而且多媒體技術也逐漸步入學生們的學習中，從而在授課時間上對工科理論力學的教學產生了巨大挑戰。授課學時被安排的越來越少，從而導致許多教學內容沒有時間細講深化，尤其是拉格朗日第一類方程的教學，教育工作者基本沒有時間安排講述，而事實上，拉格朗日第一類方程才是許多計算機技術的原理基礎。

1.3課程與軟件的銜接性不強

傳統的工科理論力學側重培養學生分析解決小規模工程問題的能力，而無法解決大規模復雜的工程問題。所以需要應用一些計算機軟件來幫助解決，但是傳統的工科理論力學教學與軟件的應用學習銜接性不強，導致學生在使用和學習軟件的時候很困難，力不從心。因此，現階段工科理論力學的課程要與軟件的學習做好銜接，將軟件方面的知識滲入到課程的課本內容中，也有利于推動工科理論力學朝著計算機時代方向改革。

1.4學生沒有學習的積極性

傳統的工科理論力學教學過多地側重培養學生的邏輯推理能力，比較抽象化，所解決的問題與實際生活銜接性不強，導致學生對工科理論力學的學習缺乏積極性。教育工作者應該加強培養學生解決工程實際問題的能力，使學生能夠真正地將理論知識應用到工程實踐問題中，以此來帶動激發學生們對工科理論力學的積極性。

1.5過分依賴解題技巧性

在平時的題目練習中一直追求技巧簡便解答，但很多題目類型并不同，沒有普遍性的解答方式。傳統工科理論力學將點的運動以及剛體上點的運動分離開來，將動系抽象出來，在解決點的速度及角速度的問題分析上依賴技巧性。此類的問題對于學生能力的培養固然不會有太大幫助。希望在以后的題目設定中多注重學生能力培養，讓同學們舉一反三的學習，這才是最有效的學習方式。

1.6理論力學的運動歷程分析較少

剛體是特殊的質點系。傳統理論力學課程只能做瞬時分析對于剛體和剛體系統。教材中的題目大多以求解特定時刻及位置剛體系的規律，很少利用理論及方法來求解力學問題。其問題所在大可歸結于傳統理論力學跟計算機技術不銜接。

2 對工科理論力學教學改革方向的研究

隨著時代的發展，現階段工科理論力學的教學要充分結合計算機技術的應用，將工科理論力學教學的改革方向調向工程實際問題，注重培養學生解決工程實際問題的能力。工科理論力學的教學中也要及時準確地應用到數學常用解題工具，為計算機技術的滲入打好基礎。

2.1著重研究剛體和剛體系的課程

剛體和剛體系的課程與工程實際問題銜接比較強，所以教育工作者需要加強剛體和剛體系課程的教學，以提高學生構造工程模型的能力。

2.2數學工具的應用

解決大規模復雜的工程問題需要先將問題簡化分析，就需要應用數學常用工具來幫助解決，所以教育工作者需要在工科理論力學的教學中加強高等數學常用工具的應用，利用高等數學中的常用工具幫助學生推導理論力學中的定理，使理論力學知識變得簡單易懂，幫助學生們更能深入地理解工科理論力學知識和技巧。

2.3工科理論力學教學改革的目的

傳統的工科理論力學教學只側重培養學生理論邏輯能力，而對于解決工程實際問題的能力并不重視，從而導致學生的學習與實際生活脫軌。現階段工科理論力學教學應該更加注重培養學生解決工程中的實際問題的能力，提高學生分析、簡化、解決、探究工程問題的綜合能力。

3 結束語

教育工作者應該將提高學生整體素質作為工科理論力學教學的指導思想，通過應用數學常用工具幫助深化工科理論力學的改革，做好理論知識與實際生活的銜接。總之，理論力學改革體系和優化的教學方法，在實踐中證明，對于學生普遍實用，學生反映課堂生動有趣，學習氣氛濃厚，并且學習成績優異。通過改革加強了基礎，注重了學生能力的培養。

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