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大众化教育背景下力学教学实践论文

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大众化教育背景下力学教学实践论文

一、合理选择、调整理论力学知识结构体系

目前理论力学教材关于静力学的内容有两种体系：第一种是先讲平面力系，再讲空间力系，符合由简到易的教学思想，这种教学顺序有利于学生产生亲切感，但在实践中却容易使学生因为觉得内容简单，且与大学物理内容重合而产生消极倦怠感；另一种是适当提高教学起点，采用从一般到特殊的内容体系：先将空间力系简化，由空间力系简化结果导出空间力系平衡方程；平面汇交力系、平面力偶系、平面一般力系作为空间力系的特例处理。这种安排，学生的难点其实就集中在数学中矢量代数工具的应用，比如点矩，其数学计算过程学生在高等数学里就会了，在理论力学课程里只是赋予不同矢量的物理含义而已，只要在讲新课之前，和同学们一起复习一下矢量运算，后面的讲解就变得容易得多了。这种体系，虽然提高了教学难点，但因为教学内容新颖紧凑，有利于保持同学们在学习初期的学习热情，激发同学们的学习兴趣，尤其是在少课时的情况下。我校近几年对两种教材体系都作了尝试，老师们普遍反映，在少学时情况下，后一种教学体系能更顺利地完成教学任务。此外，在静力学部分，删掉平面简单桁架内力计算这一内容。桁架内力计算，于机械类学生而言，他们在今后学习中的主要结构不是桁架，而需要进行桁架分析的土木类学生后面会开设结构力学课程专门学习。因此，在学时精减的情况下，适当删掉，是合理的。在运动学部分，考虑到我校的理工科专业在后续的学习中很少用到科氏加速度，对理论力学后面几章的学习亦无影响，且学生学习难度较大，把牵连运动为定轴转动时的点的加速度合成定理内容删除。最近出版的教材如哈工大第七版理论力学和刘慧然主编的理论力学，都将加速度合成定理分为两个小节，一个是牵连运动为平动时点的加速度合成定理，一个是牵连运动为定轴转动时的点的加速度合成定理，这为教学上内容的取舍做了很好的准备。

二、教学过程中值得关注的细节问题

教学过程是一种特殊的认识过程，也是一个促进学生身心发展的过程。在教学过程中，教师要有目的有计划地引导学生能动地进行认识活动，使学生能循序渐进地掌握基础知识和基本技能，因此教学过程尤其要关注教学中的一些细节问题。有些小细节，稍不注意，可能就会形成学生学习中大的困扰和迷惑，为此笔者小结了以下几点。

（一）处理好理论力学与大学物理中重合内容的关系

大学物理课程是理论力学学习的基础，理论力学任课教师有必要了解学生大学物理课程中与理论力学课程相同部分学习的深度，最好能翻翻学生当前物理课使用的教材，与学生充分交流，以便明确学生的基础特点，把握理论力学分析问题的侧重点，消除同学们对大学物理课上学过的知识的倦怠感，提高学时利用率，激发学生的学习兴趣，开启理论力学学习新的里程。

（二）理顺好各章节内容体系，使知识点的串联多一些共性，少一些混乱，便于学生形成知识结构体系

如理论力学中无论是静力学、运动学还是动力学，归结到最后，都是一个矢量方程求解的问题，在把矢量方程化为代数方程的时候，都需要把矢量方程在某一坐标轴上投影，既然是投影，就有正负号规定的问题，应尽可能使规定前后一致，同时讲清不同点：静力学中，方程右边为零，不需关注其右边的正负号；而运动学和动力学中方程右边不为零，要同时关注左右两边各矢量投影情况。这样，把列方程的过程统一起来，强调它们的一致性，而不是强调静力学方程与后面方程的不同，便于学生知识的系统化。

（三）合理设置教学结构内容，使学生学习目标性更明确些

例如刚体平面运动这一章里，关于刚体平面运动随基点的平移运动与基点选择有关而绕基点的转动与基点的选择无关这一结论，学生在学习初期往往不能体会其使用价值，为此在后面应反复结合瞬心法求任一点的速度，来让学生体会这一结论的作用，减少学生对结论的迷惑。

（四）处理好理论力学中公式推导的问题

理工科学生必须有扎实的数学功底才能更好地掌握专业基础知识。有研究表明，高等数学成绩对力学成绩的影响是比较显著的，尤其是理论力学中的部分公式推导，很多都涉及高等数学变矢量微积分运算，需要学生有较好的数学素养和较高的数学思维。显然，要求学生都有这样扎实的数学功底是不现实的。对于理论力学中的复杂的推导，教师在课堂上统一讲授公式推导时，往往容易使学生卡在公式推导理解的过程上，而忽略了公式本身的在解决工程问题中的使用价值，学生对教学目的的不明确，正是学生丧失学习动力的主因。尝试直接给出结论，对结论中出现的新符号的物理概念、意义、使用场合详细讲解，最后介绍一下推导公式的原理和思路，以及参考资料，让有兴趣的同学课后仔细推演，这样能照顾到大多数学生，既克服了部分学生对纯理论学习的厌倦情绪，增强了学习的自信心，又节约了教学时间，减轻了学生的听课负担，更好地实现教学目标。

（五）理论力学教学多媒体制作的细节问题

多媒体课件教学的优越性毋庸置疑，但前提一定要制作精细。如点的合成运动里的速度分析矢量图的绘制，速度合成矢量图中绝对速度、相对速度和牵连速度这三个矢量的方向不是任意的，画的过程也不是没有先后的，课件里配合教师的讲解，一定要清晰演示出这三个矢量绘制的先后顺序。否则，学生在解题过程中是很容易迷惑犯错的。又如理论力学学习中有很多公式和方程要求解，课件制作时，由于排版的需要，或是软件本身的局限性，往往只列出了求解公式和最后的解答，忽略了计算过程，由于同学们在学习理论力学时，很多高等数学的求法可能已经遗忘或是记忆模糊了，这一部分求解过程还是有必要在课件中给同学们详细演示一下的，尤其是对一些理论力学里面经典的问题的数学方程求解过程。当然很多教师的做法是课件里不出现，而仅在黑板上板书，但笔者认为课件应成为学生课后复习的最佳资料，里面的内容应尽可能完成些，自成一体。

三、学生作业的布置和批改

理论力学是工科院校培养教育中由偏重基础理论培养向偏重工程实际培养的重要转折点，因此，上课例题和课后作业的选择，应结合专业特色和后续课程对本课程的需要。题目的求解，应强调解题的通用程序式方法，而非像高中那样强调解题技巧。同时，做好学生课后作业的批改，集中点评，可将同学们作业中的.典型错误拍成图片，放在多媒体中，作为改错题让同学们一起分析错误原因，使同学们不仅知道正确答案，对作业中常见的解题误区也有所防范。笔者在所授课班级作了以上尝试，深受学生好评。这样通过师生互相配合与努力，使同学们对本专业今后可能会接触的问题，会分析，有手段，为后续专业课学习打下坚实基础。当然，为适应创新性人才的培养目标，在习题库中可适当增加一些具有思考性、启发性的题目，供学有余力的同学选做。通过完成这类题来开拓他们的学习视野，培养创新思维，深化理论知识的理解。总之，通过这样分层次的教学，使各层次学生的潜能都能得到很好的发挥，从而完成好理论力学课程各层次的教学目标。

四、考试改革

课程教学方向的改革还需科学合理的考试制度的配合。在当前大众化教育背景下，教师不能为了照顾整体的及格率，单纯地将考题越出越简单，这样势必对优秀学生的学习积极性产生消极负面的影响。应建立科学合理的考试制度，真实有效地反映学生掌握知识结构的高低水平，体现公平，同时发挥课程考核对教学过程的反拨作用，促进学生的学习积极性。在我校理论力学少学时，短教学周期的情况下，结合往届学生毕业答辩中反映出来的理论力学学习中存在的问题，我们对理论力学的考试改革作了以下探索。

1.安排一次期中考试，内容主要是静力学的知识，并将其以25%的比例纳入总评成绩。静力学知识既是理论力学的重要知识点，也是后面动量学的基础，更是很多后续课程如材料力学、机械原理、结构力学等的基础，作为理工科学生必须具备的核心素质能力，很有必要学习中期进行一次有关静力学的考试，通过考试，来引起同学们对静力学知识的足够重视，通过备考，强化静力学的基础知识，也为后面动力学授课的顺利完成做好基础准备。

2.将学生课堂讨论中的表现和平时作业作为平时成绩，以25%的比例纳入总评成绩。

3.最后的期末考试以50%的比例纳入总评成绩，内容偏向运动学、动力学的内容，并向专业课需要基础知识倾斜。此外期末考试试题中增加15分（具体总分时，若总分超过100分，按100分计）的附加选做题。附加题是综合性比较强，有一定难度的题。目的是引导学有余力的同学对理论力学问题深入研究学习，拓宽这部分同学的专业知识面。总之，通过合理的考评机制的建立，改变以往学好学坏一个样，从注重最后考试结果向注重学习的全过程过渡，来满足不同学生的需求，充分调动同学们的学习积极性。

五、结束语

随着我国社会高速发展，如何适应社会对应用性、创新研究性等多元化人才的需求，在少学时，大众化教育背景下，理论力学教学课程体系、教学内容、教学方法、教学手段和考核体系等方面的改革是一项长期和艰巨的任务。本文结合笔者在教学中的感悟，对理论力学的教学进行了一些新的实践性工作，提出了一些新想法，目的在于抛砖引玉，与各同行共同探讨，不妥之处，敬请指正，以期为新一轮理论力学教学全面改革积蓄更多新思想，取得更好的理论力学的教学实效。

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