基于能力培养的力学教学改革

广东 董海红

基于能力培养的力学教学改革

广东 董海红

教与学失衡，学与用脱节等情况严重影响着力学教学的质量，为改善现状，满足各学科发展和工程技术实践对力学知识的需求，提高学生分析问题、解决问题的能力。笔者从调整教学内容，改革教学模式等方面进行了探索、实践，效果良好。

力学；改革；任务驱动；多媒体；考核

力学是一门理论性较强的技术基础课，为生产中碰到的机械、动力等专业问题提供理论依据，但由于涉及大量概念、公式，学生总感觉学习起来枯燥无味，难以理解、掌握，甚至有些学生放弃了学习这门课程，而教师也感觉教学效果不好，教学中教与学、学与用的矛盾越来越突出。

一、教学现状存在的主要问题

（一）教与学失衡

技工院校为了自身的发展不得不降低招生要求，学生基础知识较差，对所学知识缺乏基本的了解和足够的兴趣。一部分同学认为力学跟机械类专业没有多大关系，既难学又没用，不会予以足够的重视；另一部分同学认为力学不过是物理课程中力学部分的延续，没有什么新鲜内容，不用学也会，就放松了力学的学习，等想认真学时，才发现缺少了足够的积累，学了也不会，只好放弃。

同时力学课时的缩减，进一步加剧了内容多、课时少的矛盾，使得教师为了完成教学任务而疲于赶教学进度，对一些重点内容和应当精讲细讲的内容在教学过程中难以展开，影响了教学质量和效果。

（二）学与用脱节

从事力学教学的教师对实用技术了解不多，缺乏机械知识背景，授课内容往往以书本内容为主，单纯地传授力学理论知识，从概念讲解到定理、证明，再到例题、习题一味灌输，忽视学生的专业特征和专业需求，导致教的内容用不上，用的内容没有教的尴尬，更不用说对学生力学素养和创造性思维的培养。

为改善力学教学的现状，满足各学科发展和工程技术实践对力学知识的需求，我们从教学内容、教学方法、考核方式等多方面进行探索，经过多次反复的“调研—调整—评价”（如图1所示）过程，力求使学生在较快掌握力学理论和解题方法的同时，养成深入思考的习惯，提高分析问题、解决问题的能力。

图1 力学教学改革流程图

二、教学改革方法研究

（一）以用为本，调整教学内容

技工院校的教育注重知识的实用性，强调学生掌握“必需、够用”的理论知识。作为基础课，力学教学不能再照本宣科，而是要根据学生的专业特点、专业需求，决定“教什么”；同时要淡化对公式、定理等纯理论分析，通过例题让学生了解学习的目的、学了有什么用、用在什么地方，如何用；通过选编一些与工程实际相关的实例，强调如何用这些公式、定理来解决专业技术问题，使力学教学与机械类专业后续课程不再脱节，体现基础课程对专业课程服务的针对性，激发学生的学习兴趣和主动性。

同时，力学教学有很强的系统性，不能为了实用，而忽视素质教育，影响学生的可持续发展。为此我们不断地分析和探讨：

1.教学的重点和难点是什么？教材内容是不是完成教学任务所必需的，应删去或从略哪些学生已学过的内容？哪些知识的素材不够充分需要补充？

2.哪些内容与机械专业教学联系更为紧密，作为力学教师很难独立判断。为此，我们多次与机械专业教师进行交流、探讨，不断修正教学内容。

3.每个章节要达到的教学效果是什么？需要着重培养学生哪些能力？如何渐进式的培养学生解决实际问题的能力？

比如，对于摩擦，同学们并不陌生，讲到摩擦在生产生活中的应用，学生可以举出一大堆的例子，对于简单的平衡分析也不在话下。为了联系实际，讲清螺旋千斤顶的工作原理，我们引入自锁现象，把螺纹展开为斜面，螺母即为斜面上的重物，螺纹升角即为斜面倾角，因此螺纹的自锁，就转变为斜面上重物的自锁（如图2所示），自锁条件为：螺纹升角α〈当量摩擦角β，效果良好。

图2 螺纹自锁条件

但一讲到滚动摩擦阻的概念，公式推导、计算，立刻安静下来。其实，滚动摩擦的优点学生也是清楚的，对于技校学生的教学，我们完全没必要进行过多的纯理论分析，只要讲课时拿出滚动轴承和滑动轴承，他们就会明白滚动摩擦的应用，再引到数控机床上用滚动螺旋传动代替滑动螺旋传动，将理论与实践有机的联系起来，调动学生的学习积极性，培养学生的岗位能力和职业素养。

（二）立足能力培养，改革教学模式

调整好教学内容，解决了教什么的问题，可是如何教才能让学生愿意学、学得懂，是一个更艰难的课题。对于大多数在校的技校学生，他们往往只重视提高自己的专业技术水平与动手能力，认为学习一技之长，能够顶岗就业就好，而力学等基础课程则没有什么用，可学可不学。

其实，力学知识广泛地应用于机械教学的每一个领域。金属切削要考虑切削力的大小及其对加工零件刚性的影响程度，零件的装夹要考虑夹紧力的大小，机械传动要考虑构件的受力及弯矩、扭矩的大小等等，这些知识是机械专业教学的基础，是从事专业工作的工具，有助于提高学生的社会适应性和可持续发展。

然而，教学目标的模糊，教学方法的落后、单一，导致教师讲得津津有味，学生听得昏昏欲睡，教学效果可想而知，学生又怎么会认为有用呢？要改善教学效果，就要发挥学生的主体地位，灵活使用多种教学方法，优化教学模式。

1.结合专业，讲清概念

在讲解力学概念时，要从学生熟悉的生活实例或与专业相结合的实例中引出，讲清其含义，并强调它与相关概念的区别和联系，避免学生误解。比如粉笔轻轻用力就会断，而同样大小的力并不会导致笔折断，这是为什么呢？通过小小的实验引导学生思考，引入强度的概念：零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。那么，机床的主轴使用时能不能断呢？因此主轴要选择刚性好的钢件。但车细长轴时要注意什么呢？防止变形，如何防止？引入刚度的概念：零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。车床的主轴、光杆、丝杆、如果变形会怎样？所以要提高他们的刚度。

2.任务驱动，强化练习

力学同时又是一门实践性较强的课程，传统教学采用“定理+习题”的模式，教师详细讲解概念的物理意义、推导根据、应用条件与范围，然而对于强调实用性的技校学生，往往没有耐性听下去，为了吸引学生的注意力，我们采用任务驱动教学法，先提出学生感兴趣的课题，再引导学生解决问题，培养学生如何根据主要因素正确地把工程问题简化为力学模型。比如对于物体系统的平衡内容的讲解，我们通过“一对齿轮的啮合——变速机构”层层深入的实际问题，引入概念，引导学生解决静定问题。这样“做中学”的模式，以学生为主体，充分发挥学生的主动性，有利于提高学生分析问题、解决问题的能力。

3.多媒体辅助教学法

在力学教学中，对各种机构运动的分析与理解，物体的受力分析，物体在不同参考系下运动规律、速度、加速度的分析是重点问题，也是力学教学中用语言描述难以解决的难点问题。我们通过多媒体辅助教学，把机构的运动过程，以动画形式直观形象地表现出来，同时描绘出运动轨迹及其速度、加速度，解决教学中抽象问题的描述和难点问题的分析。应用多媒体动画辅助教学课件，突破传统理论力学教学方法和教学手段，加深了学生的印象，使学生易于理解和掌握，激发学生的学习积极性。比如，对于牛头刨床中滑枕（如图3所示）的速度

图3 牛头刨床机构

采用多媒体课件可以准确的计算，并可以通过改变构件的长度、速度来改变滑枕的速度，提高学习的形象性和趣味性，效果良好。但是过多使用多媒体会使学生产生视觉疲劳，华而不实，不利于课堂中教师与学生及学生之间的交流互动，上课时形象生动，下课后脑袋空空。而且有的力学内容用讲练结合的方法就可达到很好的效果，拿一个实物教具的效果更好，不需要多媒体的演示，所以多媒体课件用于力学教学要选择恰当的内容，不能滥用。

4.评教结合，合理考核

合理的评教、考核制度是教学的重要组成部分，传统的教学体系采用“一套考题考学生，学生打分评老师”的方式进行教学评价，可这种考出来的成绩，评出来的效果往往不能反映学生的真实能力，高分低能就是最好写照。

为了综合反映教与学的真实效果，我们评教结合，不断改革，完善考核制度。

（1）对定理、概念等基础知识，建立题库，采用闭卷考试的形式，考查学生的认知能力。

（2）对应用性知识，结合专业，采用开卷考试的形式，培养学生的思维形式，考查学生分析与解决一般工程问题的能力。

（3）增加学生的自评环节，通过自评让学生直面自己，激发学生的学习动力，提高自我评价能力。

（4）改革教师评价体系，创新地加入教师互评，主要针对教学内容，由相关的专业教师提出各学科发展所需力学知识及学生的掌握情况。这样不但有利于提高教师的教学效果，及时调整教学方式，更有利于帮助学生把各科知识联系起来，形成系统，而不至于有些交叉知识讲了三、四次，学生听都听厌了，而有些知识都不讲，造成“三不管”的尴尬。

在教改中，我们不断探索，培养学生的思维形式，发挥力学的工具作用，引导学生独立分析问题，主动提出并解决问题，收到了不错的效果。然而如何做到知识与能力并重，平衡素质与实用的关系，任重而道远，我们将继续努力。

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（作者单位：韶关市技师学院）

（编辑 李艳华）