大眾化教育背景下力學教學實踐論文
一、合理選擇、調(diào)整理論力學知識結(jié)構(gòu)體系
目前理論力學教材關(guān)于靜力學的內(nèi)容有兩種體系：第一種是先講平面力系，再講空間力系，符合由簡到易的教學思想，這種教學順序有利于學生產(chǎn)生親切感，但在實踐中卻容易使學生因為覺得內(nèi)容簡單，且與大學物理內(nèi)容重合而產(chǎn)生消極倦怠感；另一種是適當提高教學起點，采用從一般到特殊的內(nèi)容體系：先將空間力系簡化，由空間力系簡化結(jié)果導出空間力系平衡方程；平面匯交力系、平面力偶系、平面一般力系作為空間力系的特例處理。這種安排，學生的難點其實就集中在數(shù)學中矢量代數(shù)工具的應用，比如點矩，其數(shù)學計算過程學生在高等數(shù)學里就會了，在理論力學課程里只是賦予不同矢量的物理含義而已，只要在講新課之前，和同學們一起復習一下矢量運算，后面的講解就變得容易得多了。這種體系，雖然提高了教學難點，但因為教學內(nèi)容新穎緊湊，有利于保持同學們在學習初期的學習熱情，激發(fā)同學們的學習興趣，尤其是在少課時的情況下。我校近幾年對兩種教材體系都作了嘗試，老師們普遍反映，在少學時情況下，后一種教學體系能更順利地完成教學任務。此外，在靜力學部分，刪掉平面簡單桁架內(nèi)力計算這一內(nèi)容。桁架內(nèi)力計算，于機械類學生而言，他們在今后學習中的主要結(jié)構(gòu)不是桁架，而需要進行桁架分析的土木類學生后面會開設結(jié)構(gòu)力學課程專門學習。因此，在學時精減的情況下，適當刪掉，是合理的。在運動學部分，考慮到我校的理工科專業(yè)在后續(xù)的學習中很少用到科氏加速度，對理論力學后面幾章的學習亦無影響，且學生學習難度較大，把牽連運動為定軸轉(zhuǎn)動時的點的加速度合成定理內(nèi)容刪除。最近出版的教材如哈工大第七版理論力學和劉慧然主編的理論力學，都將加速度合成定理分為兩個小節(jié)，一個是牽連運動為平動時點的加速度合成定理，一個是牽連運動為定軸轉(zhuǎn)動時的點的加速度合成定理，這為教學上內(nèi)容的取舍做了很好的準備。
二、教學過程中值得關(guān)注的細節(jié)問題
教學過程是一種特殊的認識過程，也是一個促進學生身心發(fā)展的過程。在教學過程中，教師要有目的有計劃地引導學生能動地進行認識活動，使學生能循序漸進地掌握基礎(chǔ)知識和基本技能，因此教學過程尤其要關(guān)注教學中的一些細節(jié)問題。有些小細節(jié)，稍不注意，可能就會形成學生學習中大的困擾和迷惑，為此筆者小結(jié)了以下幾點。
（一）處理好理論力學與大學物理中重合內(nèi)容的關(guān)系
大學物理課程是理論力學學習的基礎(chǔ)，理論力學任課教師有必要了解學生大學物理課程中與理論力學課程相同部分學習的深度，最好能翻翻學生當前物理課使用的教材，與學生充分交流，以便明確學生的基礎(chǔ)特點，把握理論力學分析問題的側(cè)重點，消除同學們對大學物理課上學過的知識的倦怠感，提高學時利用率，激發(fā)學生的學習興趣，開啟理論力學學習新的里程。
（二）理順好各章節(jié)內(nèi)容體系，使知識點的串聯(lián)多一些共性，少一些混亂，便于學生形成知識結(jié)構(gòu)體系
如理論力學中無論是靜力學、運動學還是動力學，歸結(jié)到最后，都是一個矢量方程求解的問題，在把矢量方程化為代數(shù)方程的時候，都需要把矢量方程在某一坐標軸上投影，既然是投影，就有正負號規(guī)定的問題，應盡可能使規(guī)定前后一致，同時講清不同點：靜力學中，方程右邊為零，不需關(guān)注其右邊的正負號；而運動學和動力學中方程右邊不為零，要同時關(guān)注左右兩邊各矢量投影情況。這樣，把列方程的過程統(tǒng)一起來，強調(diào)它們的一致性，而不是強調(diào)靜力學方程與后面方程的不同，便于學生知識的系統(tǒng)化。
（三）合理設置教學結(jié)構(gòu)內(nèi)容，使學生學習目標性更明確些
例如剛體平面運動這一章里，關(guān)于剛體平面運動隨基點的平移運動與基點選擇有關(guān)而繞基點的轉(zhuǎn)動與基點的選擇無關(guān)這一結(jié)論，學生在學習初期往往不能體會其使用價值，為此在后面應反復結(jié)合瞬心法求任一點的速度，來讓學生體會這一結(jié)論的作用，減少學生對結(jié)論的迷惑。
（四）處理好理論力學中公式推導的問題
理工科學生必須有扎實的數(shù)學功底才能更好地掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識。有研究表明，高等數(shù)學成績對力學成績的影響是比較顯著的，尤其是理論力學中的部分公式推導，很多都涉及高等數(shù)學變矢量微積分運算，需要學生有較好的數(shù)學素養(yǎng)和較高的數(shù)學思維。顯然，要求學生都有這樣扎實的數(shù)學功底是不現(xiàn)實的。對于理論力學中的復雜的推導，教師在課堂上統(tǒng)一講授公式推導時，往往容易使學生卡在公式推導理解的過程上，而忽略了公式本身的在解決工程問題中的使用價值，學生對教學目的的不明確，正是學生喪失學習動力的主因。嘗試直接給出結(jié)論，對結(jié)論中出現(xiàn)的新符號的物理概念、意義、使用場合詳細講解，最后介紹一下推導公式的原理和思路，以及參考資料，讓有興趣的同學課后仔細推演，這樣能照顧到大多數(shù)學生，既克服了部分學生對純理論學習的厭倦情緒，增強了學習的自信心，又節(jié)約了教學時間，減輕了學生的聽課負擔，更好地實現(xiàn)教學目標。
（五）理論力學教學多媒體制作的細節(jié)問題
多媒體課件教學的優(yōu)越性毋庸置疑，但前提一定要制作精細。如點的合成運動里的速度分析矢量圖的繪制，速度合成矢量圖中絕對速度、相對速度和牽連速度這三個矢量的方向不是任意的，畫的過程也不是沒有先后的，課件里配合教師的講解，一定要清晰演示出這三個矢量繪制的先后順序。否則，學生在解題過程中是很容易迷惑犯錯的。又如理論力學學習中有很多公式和方程要求解，課件制作時，由于排版的需要，或是軟件本身的局限性，往往只列出了求解公式和最后的解答，忽略了計算過程，由于同學們在學習理論力學時，很多高等數(shù)學的求法可能已經(jīng)遺忘或是記憶模糊了，這一部分求解過程還是有必要在課件中給同學們詳細演示一下的，尤其是對一些理論力學里面經(jīng)典的問題的數(shù)學方程求解過程。當然很多教師的做法是課件里不出現(xiàn)，而僅在黑板上板書，但筆者認為課件應成為學生課后復習的最佳資料，里面的內(nèi)容應盡可能完成些，自成一體。
三、學生作業(yè)的布置和批改
理論力學是工科院校培養(yǎng)教育中由偏重基礎(chǔ)理論培養(yǎng)向偏重工程實際培養(yǎng)的重要轉(zhuǎn)折點，因此，上課例題和課后作業(yè)的選擇，應結(jié)合專業(yè)特色和后續(xù)課程對本課程的需要。題目的求解，應強調(diào)解題的通用程序式方法，而非像高中那樣強調(diào)解題技巧。同時，做好學生課后作業(yè)的批改，集中點評，可將同學們作業(yè)中的.典型錯誤拍成圖片，放在多媒體中，作為改錯題讓同學們一起分析錯誤原因，使同學們不僅知道正確答案，對作業(yè)中常見的解題誤區(qū)也有所防范。筆者在所授課班級作了以上嘗試，深受學生好評。這樣通過師生互相配合與努力，使同學們對本專業(yè)今后可能會接觸的問題，會分析，有手段，為后續(xù)專業(yè)課學習打下堅實基礎(chǔ)。當然，為適應創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)目標，在習題庫中可適當增加一些具有思考性、啟發(fā)性的題目，供學有余力的同學選做。通過完成這類題來開拓他們的學習視野，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，深化理論知識的理解。總之，通過這樣分層次的教學，使各層次學生的潛能都能得到很好的發(fā)揮，從而完成好理論力學課程各層次的教學目標。
四、考試改革
課程教學方向的改革還需科學合理的考試制度的配合。在當前大眾化教育背景下，教師不能為了照顧整體的及格率，單純地將考題越出越簡單，這樣勢必對優(yōu)秀學生的學習積極性產(chǎn)生消極負面的影響。應建立科學合理的考試制度，真實有效地反映學生掌握知識結(jié)構(gòu)的高低水平，體現(xiàn)公平，同時發(fā)揮課程考核對教學過程的反撥作用，促進學生的學習積極性。在我校理論力學少學時，短教學周期的情況下，結(jié)合往屆學生畢業(yè)答辯中反映出來的理論力學學習中存在的問題，我們對理論力學的考試改革作了以下探索。
1.安排一次期中考試，內(nèi)容主要是靜力學的知識，并將其以25%的比例納入總評成績。靜力學知識既是理論力學的重要知識點，也是后面動量學的基礎(chǔ)，更是很多后續(xù)課程如材料力學、機械原理、結(jié)構(gòu)力學等的基礎(chǔ)，作為理工科學生必須具備的核心素質(zhì)能力，很有必要學習中期進行一次有關(guān)靜力學的考試，通過考試，來引起同學們對靜力學知識的足夠重視，通過備考，強化靜力學的基礎(chǔ)知識，也為后面動力學授課的順利完成做好基礎(chǔ)準備。
2.將學生課堂討論中的表現(xiàn)和平時作業(yè)作為平時成績，以25%的比例納入總評成績。
3.最后的期末考試以50%的比例納入總評成績，內(nèi)容偏向運動學、動力學的內(nèi)容，并向?qū)I(yè)課需要基礎(chǔ)知識傾斜。此外期末考試試題中增加15分（具體總分時，若總分超過100分，按100分計）的附加選做題。附加題是綜合性比較強，有一定難度的題。目的是引導學有余力的同學對理論力學問題深入研究學習，拓寬這部分同學的專業(yè)知識面。總之，通過合理的考評機制的建立，改變以往學好學壞一個樣，從注重最后考試結(jié)果向注重學習的全過程過渡，來滿足不同學生的需求，充分調(diào)動同學們的學習積極性。
五、結(jié)束語
隨著我國社會高速發(fā)展，如何適應社會對應用性、創(chuàng)新研究性等多元化人才的需求，在少學時，大眾化教育背景下，理論力學教學課程體系、教學內(nèi)容、教學方法、教學手段和考核體系等方面的改革是一項長期和艱巨的任務。本文結(jié)合筆者在教學中的感悟，對理論力學的教學進行了一些新的實踐性工作，提出了一些新想法，目的在于拋磚引玉，與各同行共同探討，不妥之處，敬請指正，以期為新一輪理論力學教學全面改革積蓄更多新思想，取得更好的理論力學的教學實效。
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