物理學(xué)專業(yè)《力學(xué)》課程教學(xué)改革的探索

李釗

摘要：《力學(xué)》是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)課程，與《光學(xué)》《熱學(xué)》《電磁學(xué)》和《原子物理學(xué)》合成“五小力學(xué)”。目前的課程教學(xué)中存在諸多問題，文章從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和考核方法等方面著手，提出了一些改革建議。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)專業(yè);《力學(xué)》;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）10-0154-02

《力學(xué)》是高校理工科物理學(xué)專業(yè)的重要必修基礎(chǔ)課之一，是有關(guān)力、運(yùn)動和介質(zhì)，宏、微觀性質(zhì)的學(xué)科，該學(xué)科研究的重點(diǎn)是機(jī)械運(yùn)動及其與物理、化學(xué)和生物運(yùn)動的耦合。力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科和技術(shù)學(xué)科，它研究能量和力以及它們與固體、液體及氣體的平衡、變形或運(yùn)動的關(guān)系。力學(xué)與其他學(xué)科的交叉融合日益突出，形成了許多跨學(xué)科力學(xué)：物理力學(xué)、生物力學(xué)、環(huán)境力學(xué)以及爆炸力學(xué)、等離子體力學(xué)等形成了新的力學(xué)學(xué)科增長點(diǎn)，不斷豐富力學(xué)的研究內(nèi)容和方法，保持力學(xué)學(xué)科的強(qiáng)大和重要性。與此同時，人類社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的更高要求將繼續(xù)推動力學(xué)與其他學(xué)科的交叉，促進(jìn)跨學(xué)科力學(xué)的發(fā)展進(jìn)入一個新的階段。

一、目前《力學(xué)》課程教學(xué)存在的問題

1.課程授課形式單一，且枯燥缺乏趣味。目前課堂授課以板書為主，效率較低，而且形式單一。但是，新技術(shù)的出現(xiàn)為教學(xué)提供了無限的可能性，任課教師應(yīng)當(dāng)熟練地運(yùn)用新技術(shù)，為教學(xué)提供更多樣化的表現(xiàn)形式。《力學(xué)》中關(guān)于沖量、動量、力矩、角動量、轉(zhuǎn)動慣量等定義非常多，此外關(guān)于動量定理、角動量定理、質(zhì)心運(yùn)動定理、剛體定軸轉(zhuǎn)動定理、非慣性系運(yùn)動定理等定理定律也非常多，而且彼此之間的適用條件和相互關(guān)聯(lián)既復(fù)雜又容易混淆。而且，《力學(xué)》是后續(xù)物理專業(yè)課程的基礎(chǔ)，特別是四大力學(xué)中的《理論力學(xué)》，如果《力學(xué)》學(xué)習(xí)效果很差，《理論力學(xué)》基本上也無法獲得既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生極易出現(xiàn)困惑和厭學(xué)現(xiàn)象，在日常上課過程中，學(xué)生中不乏存在上課玩手機(jī)或者睡覺、小聲講話聊天等情況。急需改變現(xiàn)有的授課形式，提高其趣味性，否則將嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.課程內(nèi)容繁多，不同教材解釋詳略不當(dāng)。由于《力學(xué)》課程涵蓋了更多的內(nèi)容，而且理論銜接性強(qiáng)，前面的知識內(nèi)容正是后面定理定義的敲門磚。經(jīng)常會出現(xiàn)課上教師講解了很多知識概念，而學(xué)生下課忘記了很多的現(xiàn)象，以至于下面的課程無法銜接，導(dǎo)致學(xué)生越來越難以理解和接受知識點(diǎn)。且容易出現(xiàn)課堂多數(shù)知識點(diǎn)學(xué)生抓不到要點(diǎn)，出現(xiàn)課后死記硬背定理公式等現(xiàn)象。傳統(tǒng)的教學(xué)方法和實(shí)際脫節(jié)，強(qiáng)調(diào)解決題目的技能訓(xùn)練，弱化了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，忽視學(xué)生對實(shí)際問題的機(jī)械模型抽象構(gòu)建過程，讓學(xué)生很難將他們學(xué)到的東西與生活和生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)相聯(lián)系，這與當(dāng)前教育的發(fā)展脫節(jié)。

3.考試內(nèi)容形式僵化。高校《力學(xué)》考核方式大多僅限于課程結(jié)束后進(jìn)行一次性閉卷筆試。最終考核成績中，平時成績占20%—30%，期末成績占70%—80%。基本上將期末考試結(jié)果作為檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的唯一方法，學(xué)生最終成績的等級被作為衡量教學(xué)質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)。因此，要全面和公正地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，有必要改革考核評估方法，完善學(xué)習(xí)評價體系，采用多學(xué)科的課程評價方法。目前《力學(xué)》課程考核的內(nèi)容一般為題庫里和課本課件上的現(xiàn)成內(nèi)容，都是經(jīng)典但是陳舊的題目，考試題型共性太強(qiáng)，學(xué)生只需要死記硬背即可，而真正分析和解決問題的能力沒有得到鍛煉，知其然而不知其所以然是目前很多高分學(xué)生的一個普遍問題。《力學(xué)》課程中平時成績主要包括考勤和作業(yè)情況，不能真正體現(xiàn)和發(fā)揮過程性考核的作用。

二、《力學(xué)》教學(xué)改革的措施及內(nèi)容

1.優(yōu)化教材教學(xué)結(jié)構(gòu)。按照教材章節(jié)設(shè)置來進(jìn)行教學(xué)多被束縛于具體的章節(jié)知識，顯然，當(dāng)我們將這個模式用于多周期內(nèi)容系統(tǒng)時，它越來越耗時，而且教學(xué)過程缺乏新思路，這使得學(xué)生的興趣難以被激發(fā)。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力，加強(qiáng)知識滲透的培養(yǎng)，在實(shí)際教學(xué)中，體現(xiàn)了模塊化教學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，將知識內(nèi)容分為多個模塊，并將一些知識點(diǎn)和定理集中在課堂中的教學(xué)和研究，這種模式不僅節(jié)省了時間，而且突出了知識的共性，強(qiáng)化了數(shù)學(xué)的概念，避免了重復(fù)造成的枯燥。

2.結(jié)合新材料發(fā)展，案例化教學(xué)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新型材料被開發(fā)應(yīng)用。教師應(yīng)該及時將國內(nèi)外力學(xué)領(lǐng)域前沿發(fā)展動態(tài)以及自己的科研成果引進(jìn)課堂，讓學(xué)生不但能夠?qū)W好基礎(chǔ)的定義定理，而且能夠了解最新前沿科研的發(fā)展動態(tài)，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。總之，要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識過程中關(guān)注前沿發(fā)展動態(tài)，意識到力學(xué)在日常生產(chǎn)生活中的重要作用。同時，爭取每節(jié)課以案例教學(xué)為引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生自己找尋解決問題中需要哪些舊知識，尚缺少哪些新知識，自然而然引入新定理新定義，刺激學(xué)生興趣化學(xué)習(xí)。

3.把握課程主線，適當(dāng)刪減內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)。《力學(xué)》每周4學(xué)時，16周授課結(jié)束，共64學(xué)時。而在這些時間內(nèi)，要講授多個章節(jié)，例如質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)定律、慣性系非慣性系轉(zhuǎn)化、剛體的運(yùn)動定律、流體力學(xué)、機(jī)械振動和波動和相對論等。因此，有必要整合教學(xué)內(nèi)容，注重與專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容，注重學(xué)生可以理解和接受的內(nèi)容，適當(dāng)剪切或簡要教授學(xué)生難以理解的章節(jié)，增加起點(diǎn)低的學(xué)生的學(xué)習(xí)信心。其中波動部分在光學(xué)中會著重介紹，而相對論部分在電動力學(xué)中也會涉及，此外流體力學(xué)也不是重點(diǎn)，可以講這些部分以前沿講座的形式用兩到三個學(xué)時的課程來做科普。

4.增加隨堂測驗(yàn)等形式，提升過程考核所占的比例。從課程開始到課程結(jié)束，進(jìn)行整個過程評估。除了學(xué)生出勤和完成家庭作業(yè)外，評估表還包括學(xué)生參與課堂教學(xué)和實(shí)際操作。考核形式應(yīng)與考核內(nèi)容相結(jié)合，形式應(yīng)為內(nèi)容服務(wù)。《力學(xué)》是一門理論性較強(qiáng)的課程，學(xué)生缺勤幾次，可能會導(dǎo)致整個后續(xù)學(xué)習(xí)無法正常進(jìn)行。布置課后作業(yè)，進(jìn)行分類管理。即一部分基礎(chǔ)性典型題目是每個學(xué)生必須完成的，必須獨(dú)立按時完成，然后教師根據(jù)學(xué)生的完成情況逐一講解;還有一部分題目，屬于選修作業(yè)，主要是對基礎(chǔ)好的學(xué)生展開，這有利于引導(dǎo)此類學(xué)生思考，拓寬其知識面和對問題的認(rèn)知。

進(jìn)行課堂測試改革。測驗(yàn)是監(jiān)督和督促學(xué)生在學(xué)習(xí)的每個階段認(rèn)真對待的好方法。這是避免學(xué)生臨時抱佛腳以應(yīng)對期末考試的好方法。周圍每個同學(xué)的隨堂測驗(yàn)內(nèi)容難度、題型都相近，但是題目不同，避免抄襲。而且，組內(nèi)同學(xué)和組與組之間互相監(jiān)督，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有誠信問題，立即嚴(yán)肅處理。

三、《力學(xué)》教學(xué)改革的總結(jié)

《力學(xué)》課程內(nèi)容復(fù)雜繁多，定義定理多，如果沿襲傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣差，無法達(dá)到預(yù)期的授課效果。而只有通過不斷嘗試新的教學(xué)方法，進(jìn)一步完善和更新教學(xué)內(nèi)容，才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而獲得滿意的教學(xué)效果。通過教學(xué)改革，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，努力將學(xué)生的精力轉(zhuǎn)移到掌握和應(yīng)用所學(xué)知識上。開展課堂專題討論，加強(qiáng)學(xué)生對基本知識點(diǎn)的理解與發(fā)散思維訓(xùn)練。切實(shí)提高物理專業(yè)本科生應(yīng)用實(shí)踐知識解決實(shí)際問題的能力，期望改革后的《力學(xué)》課程可以為高等教育的內(nèi)涵發(fā)展提供參考。

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Exploration on the Teaching Reform of "Mechanics" Course in Physics

LI Zhao

（School of Physics and Optoelectronic Engineering， Shandong University of Technology，

Zibo， Shandong 255000，China）

Abstract： "Mechanics" is a compulsory basic physics subject for physics students， and it synthesizes "five small mechanics" with "Optics" "Heat Science" "Electromagnetism" and "Atomic Physics". There are many problems in the current course teaching. This paper puts forward some reform suggestions from the aspects of teaching method， teaching content and evaluation method.

Key words： physics; "Mechanics"; teaching reform