普通二本院校理论力学课程教学改革的探索

翟诚　孔祥清　贾艳东　曲艳东

摘要：《理论力学》是理工科院校普遍开设的一门技术基础课。针对由于其课程抽象性和理论性极强，解题方法极具灵活性和多样性的特点，导致学生在学习这门课时感觉吃力，进而降低学习积极性的问题，结合普通二本院校的学生学习现状，从教学内容、教学方法和手段以及考核方式三个方面提出了具体的改革措施。

关键词：理论力学；教学内容；教学方法；教学改革；能力培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0122-02

《理论力学》是研究物体机械运动一般规律的科学，是普通高校理工科专业如机械设计制造及其自动化、土木建筑工程、车辆工程等专业必须开设的一门重要的技术基础课，在后续的专业课程学习中起着承前启后的作用。其课程特点是理论性和抽象性极强，解题方法极具灵活性和多样性。学生在学习过程中，对于课堂所讲内容不太容易理解和接受，在做习题的时候，常常感到比较吃力。这些情况极大地降低了学生学习《理论力学》的积极性。

近年来随着普通高校的扩招，导致生源质量的参差不齐，学生学习的积极性、学习能力和创新能力正在下降，尤其对于普通二本院校来说，这种情况更加明显。主要表现在：①一些本来学习积极性就不高的学生，当感觉听不懂的时候干脆就放弃了；②为了应付老师的检查和平时成绩的考核，课后作业抄袭完成，到真正考试时成绩仍然不理想；③学生的学习能力有限，对于所学的知识，感觉内容繁杂，理不出头绪；④平时学习目的不明确，对于知识点掌握不牢，考试时靠突击过关，其实根本没有做到对知识的理解和掌握。因此，对《理论力学》进行教学改革，提高教学质量，培养学生的学习兴趣，以便获得良好的教学效果，一直是任课教师面临的现实问题。本文结合笔者近几年的教学经验，对普通二本院校理工科专业开设的《理论力学》课程的教学改革进行了探讨。

一、教学内容的改革

1.绪论部分。绪论部分包含了《理论力学》的研究对象和研究内容、研究方法和学习理论力学的目的三部分内容。这部分内容的讲解效果直接决定了学生对本门课的基本认识和将来的学习态度。因此，在绪论的讲解过程中，应针对学生所学的专业，适当引入一些与其专业相关的工程实例，并结合这些工程实例激发学生学习兴趣的同时也让他们认识该课程在后续专业课程的学习以及在未来工作中的重要性。例如，对于土木类专业的学生，可以引入阳台的固定端约束、桁架的应用等工程实例。而对于机械类专业的学生，可以引入曲柄连杆机构、振动频率分析等一些常见的工程实例。

2.静力学部分。静力学主要研究的是受力物体平衡时作用力应满足的条件，同时也研究物体的受力分析和力系的等效替换和简化等。简单总结，这部分内容的研究对象就是“力”。针对静力学中与《大学物理》重复的内容，如物体的受力分析、二力平衡条件和力的平行四边形法则等内容可以略讲或直接给出结论。而对于新介绍的一些与工程实际紧密联系的约束类型、力系的等效替换和简化以及各种力系的平衡条件等则要重点讲解。例如，针对机械类专业的学生，可以介绍一些工程实际中常用的圆柱铰链、径向轴承、止推轴承等约束的受力分析和通过列平衡方程进行约束力求解。而对于土木类专业的学生，则可以讨论一些与建筑结构相关的约束，如桥梁和楼板的静力平衡计算以及桁架结构的内力计算等，尤其是桁架的内力计算为将来《结构力学》的学习也打下了基础。

3.运动学部分。运动学部分只是单纯从几何的角度来研究物体的运动，而不考虑引起物体运动的物理原因。因此，这部分内容的研究对象就是“运动”。运动学中与《大学物理》重复的内容如点的运动学和刚体的简单运动等可以简略地讲，重点应放在点的合成运动和刚体的平面运动上。其中在点的合成运动中，首先应注重培养学生掌握在不同参考系下，进行点的运动轨迹分析的能力，然后以此为基础进行速度和加速度的分析。而对于刚体平面运动的知识，应注重刚体平面运动最终简化为平面图形在其自身平面内运动的推导，让学生理解和掌握体的运动如何简化为面的运动这样一个思维的转变。

4.动力学部分。动力学部分研究的是受力物体的运动与作用力之间的关系，也就是说这部分的研究内容是“力+运动”。该部分内容的质点动力学方程、动量定理等在《大学物理》甚至于高中物理中都已经有过介绍，这部分内容可以略讲。而对于质心运动定理、质点系相对于质心的动量矩定理、动能定理以及普遍定理的综合应用可详细讲解。达朗贝尔原理和虚位移原理属于分析力学的范畴，提示学生达朗贝尔原理提供了一种求解动力学问题的新思路即将动力学问题在求解形式上转化为静力平衡方程来求解，而虚位移原理则是应用功的概念来求解静力学问题。

二、教学方法和教学手段的改革

在傳统的教学模式中，教师一直处于主动地位，负责把知识传授给学生，学生只是被动地接受所学的知识。而按照高等学校创新与应用型人才培养的要求，不能让学生成为“复印机”，一遍遍地复制老师所讲的知识，自己不主动动脑思考为什么会出现这样的结果，怎么得到的结果，而应注重对学生能力的培养。因此，教师在教学过程中应采用一些方法来积极引导和鼓励学生作为学习知识的主体，激励他们主动去思考问题、解决问题，以此来提高他们学习知识的主动性和解决问题的能力。可以采用如下方法。

1.采用传统板书和多媒体课件相结合的方式。随着计算机的发展，现代教育技术完全可以融入到课堂教学中，可以将一些课程内容制作成PPT和动画的形式进行讲解。如在静力学中，对于圆柱铰链约束的介绍，可以制作成两个带孔构件和一个螺栓链接的动画过程，使学生可以直观地看到这种约束的构成以及约束力的推导。而在运动学中，可以通过动画演示点的合成运动和刚体的平面运动过程，以及运动过程中点的轨迹，对于那些想象不出来运动形式和轨迹的学生，这种动画的演示能够加深他们对问题的理解。但与此同时应该避免多媒体教学带来的换屏较快，学生跟不上讲课速度的弊端，因此多媒体课件只能作为辅助工具，重要的公式推导以及例题、习题的讲解还是应该以板书为主。

2.探索采用讨论式、启发式的全新教学模式。为了发挥学生在课堂中的主观能动作用，提高他们学习的主动性和积极性。可采用课前预习即每堂课的结束前，留出5分钟时间布置下次课的预习作业，并以思考题的形式提出与下节课内容相关的问题。让学生带着问题去自学，初步了解基本概念、知识难点和重点。然后课上讨论提出的问题，结合本次课的理论知识，启发、引导学生去求解问题，得出结论。这种教学模式，一方面加深了学生对知识的理解，另一方面也发挥了他们在学习中的主观能动作用。

3.任课教师对教案的准备。教案是教师将知识通过课堂传授给学生的载体，不能是单纯的PPT的打印或者是对教材内容的简单抄录。每次课前，教师应该按照大纲要求书写一份本次课的教案，提炼出本次课内容的知识重点和难点，在授课过程中，有意识地对重点、难点部分进行耐心细致地讲解。并结合学生的专业，选择一些与工程实际联系比较密切的例题、习题。

4.建立良好的辅导答疑制度。鉴于理论力学解题方法的灵活性和多样性以及学科内容的抽象性，学生在课后学习的过程中，会明显感觉吃力。因此，建立每周两次的辅导答疑制度，对学生在完成课后作业以及课后复习过程中遇到的问题及时进行解决，排除疑问。提高学生对知识内容的吸收速度和理解深度。尤其对于那些平时课堂表现不太积极的学生不能做到放手不管，而是每次都指定几人专门去找老师答疑，督促他们学习。

三、考核方式的改革

传统的对于《理论力学》这门课的考核方式都是期末卷面成绩和平时成绩的加权求和。而一些教师对于平时成绩的评定，一般都是通过上课出勤和作业完成与否来评定的。这样的考核方式是存在弊端的，并不能检查出学生的学习效果。因此，必须对传统的考核方式进行改革，建立细致的考核制度以便随时了解学生的学习动态。建议采取如下的考核方式：①将课后作业的完成质量作为平时成绩的一项考核标准，计入平时成绩。每周在上课时随机收取一次作业本，根据作业的完成质量给定平时成绩。②将课堂测验作为平时成绩的一项考核标准。每两星期举行一次短小精悍的课堂测验，可在10～15分钟完成，重点放在学生对基本概念和理论的理解上。③增加期中考试。在平时考核和期末闭卷考试的基础上，在每学期的期中阶段增加期中考试，采取和期末考试一样的闭卷形式，将期中考试的成绩以加权平均的形式计入总成绩。

四、结语

《理论力学》的教学改革是一个不断实践探索的过程，为适应新时期普通高校人才培养的要求，对课程的要求应重视理论联系实际，将知识传授和能力的培养有机结合起来。

参考文献：

[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学第七版[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]刘云庭，王俊英.在理论力学教学中培养大学生创新能力的思考[J].力学与实践，2003，25（3）：67-68.

[3]沈火明，葛玉梅，张明.理论力学教学改革的研究与实践[J].西南交通大学学报（社会科学版），2004，5（6）：23-25.

[4]王晓君.发挥学生的主体作用 构建和谐教学模式——理论力学教学改革初探[J].太原理工大学学报（社会科学版），2007，25（4）：58-60.

[5]赵德敏，钮瑞艳，刘建林.以培养工程能力和创新思维为导向——谈《理论力学》教学改革[J].教育教学论坛，2015，9（36）：99-100.

[6]劉伟，朱西平，刘洪兵，等.结合理论力学谈高校教师教案的撰写[J].力学与实践，2013，35（5）：85-88.