理论力学教学改革与实践

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摘　要：在教学中根据学生和理论力学课程的特点，采取过程启发式教学，改变学生原有的被动学习模式，对于培养学生的学习能力、创新能力、实践能力和利用力学知识解决实际工程的能力有积极的意义。
关键词：理论力学；启发式教学；教学方法；教学内容；职称论文
1 引言：理论力学是一门专业基础课，它是材料力学、结构力学、机械原理、机械振动等课程的基础。理论力学课程是研究物体机械运动一般规律的学科，它既是高等院校工科专业的一门核心技术基础课程之一，又是一门能直接用于工程实际的应用学科，理论力学对工科学生学习后续专业知识（材料力学 、机械原理 、机械设计 、弹性力学等）过渡起到桥梁作用，也在开发学生智力、培养学生敏锐的观察能力、丰富的想象能力、科学的思维能力和创新能力以及解决工程实际问题的能力方面有重大影响。对该课程的传统教学模式进行改革，能够改变学生原有的被动学习模式，在活跃课堂气氛, 启迪学生思维, 使学生在较短时间内获得更多更扎实的知识方面有积极作用，也能显著提高学生的综合素质。
2教学的现状：理论力学的内容极其广泛，并且具有力学概念抽象，内容繁杂，所分析的研究对象多，解决问题方法灵活多变等特点，但同学们普遍感觉到该课程学起来比较难，枯燥乏味，学习热情不高，主动性差。在解决实际问题中学生表现出对基本概念和规律的理解不深，对所研究的问题的物理过程分析不透，解决问题的思路不清晰，更不善于举一反三和灵活运用，在作业或考试中遇到较复杂的情况或覆盖几个知识点的综合问题便无从下手；当后继课程中涉及到力学内容时，往往比较生疏，甚至对一些基本概念模糊不清。
3 教学改革
3.1 教学内容改革
力学学科具有鲜明的基础性和实用性, 随着科学与技术的发展, 理论力学课程面临着深化基础理论与加强工程实际应用的双重任务。结合机械类各专业的特点, 加强工程概念和实践性内容, 在例题、思考讨论题、理论与实践的应用方面增添具有工程背景的问题；理论力学是各工程专业的基础学科, 需要和各专业课有紧密的联系中，同样，各专业课内容也要和理论力学课相沟通。两类学科的交叉与相溶应是教学体系改革的良好途径[1]。
在理论力学动力学部分，重点介绍普遍定理（包括动量定理、动量矩定理、动能定理）综合应用以及动静法和虚位移原理，要研究在工程实际中的应用，特别是如何运用这些基本定理和方程对实际构件进行受力分析并建立力学模型，使学生能够把理论与实践结合起来，为后续课程的学习打下基础；其次，由于理论力学教材大都比较注重自身的系统性，因此教材中有不少内容与大学物理重复。在理论力学教学中，凡是与大学物理中重复的地方，对公式不再推导，可以直接给出结论，而节约出的时间用于难点和重点的学习。教师讲述的应是各章节的主干内容，是教学的重点内容和关键所在，而对一般内容或者比较简单的章节则可略加指点，或提出思考问题，请学生自学并联系到主干内容上来。
3.2 教学方法改革
教学方法的好坏直接影响学生学习的积极性和主动性。理论力学教学中根据学生和理论力学课程的特点，采用过程启发式教学，这种方法是培养创造性的好方法，启发式教学的特点是通过启发、引导使学生独立思考、主动获取知识。过程启发式教学的一种方法就是问题式教学，即在讲课过程中不断提出合适的问题，及时解决问题。提出问题后可以让学生在课堂上开展讨论然后回答，也可以在学生思考的基础上教师自己总结归纳。尤其是在例题和习题的讲解过程中，要不断提出难易适中的问题，并留一定的时间让学生自己去思考，通过学生自己的努力把问题解决，这样能增强学生学习的自信心，充分调动学生学习的主动性。对于比较复杂的问题，可以提前布置，学生课下找资料并思考，下次课讨论。
4过程启发式教学具体的实施方案：过程启发式教学的一种方法就是问题式教学，即在讲课过程中不断提出问题,解决问题。提出问题后可以让学生回答,开展讨论,也可以在学生思考的基础上教师自己解答。
（1）、精心准备课堂：理论力学的整个结构严密而完整，逻辑性很强，要进行过程式启发教学，授课教师首先必须对本学科的全部内容融汇贯通，从知识结构和逻辑思维规律两方面对整个内容进行归纳总结，形成知识结构树和认识逻辑树。
（2）、设置情境：对于理论力学课，只有不断的设置合适的问题情境，才能引起学生的强烈的求知欲望。在启发学生再发现的过程中，要注意培养引导学生细心观察，广泛联想，大胆猜想，求新求异，这些都是点燃创造思维的火花。比如，学生已知作平动物体动能表达式，不妨启发学生通过联想猜想作定轴转动刚体的动能表达式，而后再加以证明，验证。实践证明十分有效，猜想成功对学生无疑是一种可喜的发明和创造。又如，对于明明是运动的复杂机构，启发学生别出心裁的想出可以用更熟悉的静力学方法来求解，从而引出动静法[2]；再如，还可启发学生利用一类问题在时间，空间，应用等方面的相似性进行联想。例如，由动量定理章节中的反冲运动联想到乌贼鱼的运动，由乌贼鱼的运动联想到浅水喷水拖船的设计。诸如此类，学生的发明意识和发现欲望将会逐步增强，长此以往，发现能力和创造能力将会得到极大提高。
（3）、启发诱导：适时启发

（4）、头脑风暴：一般情况下，率先得到思路的只是一小部分反应快的同学，大部分同学还在苦苦思索，此时授课教师千万不能急着收场，这会让大多数同学享受不到成功的喜悦。这时，教师可以让已经得到答案的学生在黑板上讲述自己的思路，然后教师做归纳总结，接着再提出：其实该问题还有不同解法，率先发现其他解法的同学可以及时上台讲述自己的思路。由于有了例子可以参考启发，因此思路中的一些死结被解开，新的想法如春笋般冒出来，此时达到教学的最高潮．一个学生上去讲述自己的解法，其他的学生又受到新的启发，形成了新的解法。
（5）、归纳总结
(A)教师应该合理控制课堂，让学生比较不同思路的特点，评选出最佳解法，有时这些最佳解法就是课本上需要得到的结论和推荐的解法。
(B) 在每章结束时， 针对学生课后阅读和练习中的难点,，由学生确定一个主题分组进行讨论后，选出一至两个学生代表走上讲台阐述解决该问题的思路和步骤，最后由老师进行评述。
5 总结：
本学期在汽车服务工程专业的学生中进行了改革，学生认为这种教学方式条理清晰、思维连贯，完全不同于填鸭式的知识教学方式，在学习过程中培养了思考和自主学习的习惯。改变了学生原有的被动学习模式，在活跃课堂气氛, 启迪学生思维, 使学生在较短时间内获得更多更扎实的知识方面有积极作用，能显著提高学生的综合素质。也能促进教师教学能力的提高。通过教学方法改革，促使老师对本学科的全部内容融汇贯通；也能促使教师树立起正确的课程观，明确课程是以能力本位与人格本位为核心，认识到在学习过程中，利用各种机会提高学生素质的重要性。
总之，结合目前理论力学课程特点和教学状况，只有改革才能适应时代的要求。有利于培养学生的学习能力、创新能力、实践能力和利用力学知识解决实际工程的能力是我们改革的方向。