提高学生对理论力学学习兴趣的探索与实践

程玉兰+康颖安+胡凤兰+夏平

摘 要：本文分析了理论力学的课程特点及学生学习这门课的困难之处，提出提高学生的学习兴趣是最有效的解决办法，并从精选教学内容、优化教学方法、克服畏惧心理和增强挑战性等四个方面进行了详细的阐述。

关键词：理论力学；学习兴趣；教学方法

理论力学课程作为工科院校机械类专业的一门重要的专业基础课，兼有基础理论和应用技术双重性质，一方面它可以直接用于解决工程上关键的力学问题，另一方面它又是其他许多学科领域研究的理论依据。它对培养学生分析问题和解决工程力学问题的能力以及其他后续课程的教学具有重要的意义，起着承前启后的作用。

理论力学课程的特点之一是有非常严密的逻辑推理，理论性、概括性很强。全书分为三篇——静力学、运动学和动力学，各篇知识环环相扣、层层递进，学好这门课程，对学生逻辑思辨能力的提高有很大帮助。但要学好这门课并非易事，主要原因有二：一是这门课程具有高度的抽象性和概括性。课程的研究对象是力学模型，都是些具有几何特性的点、线、面或棍、棒、球等，学生由于缺乏工程经历，很难将这些模型与生活实例联系起来，从而产生抗拒、厌学心理；二是学习过程中经常要用到高等数学的微分、积分等数学知识，很多学生认为自己高等数学没有学好，这门课肯定也学不好，从而对这门课产生畏惧心理。总的来讲，学生学习这门课，普遍感觉深奥，难以理解，这极大地影响了学生学习的积极性与主动性。如何将抽象的理论形象直观化且与实际应用很好地结合起来，如何克服学生的畏惧心理，提高学生对理论力学课程的学习兴趣？本文从教学内容的选取、教学方法的选用等几个方面进行了尝试与探索，以期激发学生的学习兴趣。

一、精选教学内容，提高学生的学习兴趣

要达到提高学生学习兴趣的目的，精选教学内容很重要。结合抽象的力学模型，引进大量工程和生活实例，使之返璞归真，源自实际，服务于实际，以激发学生的学习兴趣。在课堂教学中，我们大量采用案例教学法。我们选择案例的原则有二：一是工程性，二是时代性。比如在讲解惯性的巨大威力时，我们列举2012年6月4日杭州的“最美司机”吴斌的事迹；在讲解牛顿第二定理的运用时，列举2013年6月20日神州十号太空授课时失重状态下物体质量的测量方法；在讲述转动惯量时，分析双人花样滑冰比赛中女选手在空中旋转与落地时姿态的变化；在讲述动量矩守恒时，分析为什么会有周期性的一年四季，为什么夏天比冬天热，为什么从春分到秋分白天变长夜晚变短；等等。这些上至天文下至地理的生活事例，极大地引起了学生的好奇心。学生通过学习，能够自己分析解释这些现象，从中获得了极大的成就感，从而增强了继续探究下去的信心。

另外，考虑到理论力学同时具有基础性和实践性的特点，除了课堂教学，我们还进行了实践教学的尝试。本课程的实践教学采用了撰写理论力学小论文的方式，学生自主选择生活中的力学现象，如“扁担中的力学”“花样滑冰姿态分析”“雨天行走时的淋雨量问题分析”等。学生根据所学的理论力学知识进行建模，计算分析，最终写成小论文。这样不仅可以加深学生对基础理论的理解，而且有助于培养学生的工程意识、工程能力和创新能力。

二、优化教学方法，提高学生的学习兴趣

为了提高学生的学习兴趣，我们建立了教师起引导作用、学生起主体作用的双主体教学模式。在学习过程中，学生不断地发现问题和提出问题，自己尝试着寻求问题的答案，探索解决问题的途径和方法，把积累知识的过程变成同时形成能力的过程，在增加知识的同时提高创造能力。此外，我们还采用发散教学法，即由点及面、由表及里、不断延伸的教学方法，在向学生传授知识的同时，不断扩大他们的视野和思维空间，有效地进行创新思维训练，使学生举一反三、触类旁通，提高学生发现和解决新问题的能力。

具体来说，我们采取了理论与实践相结合的方法，充分利用多媒体技术，把理论力学中的一些抽象力学模型借助几何图形解释，引导学生将工程背景与力学模型建立有机结合；尽量找一些工程实际机构例子，引导学生自己建立力学模型，进而对模型进行分析计算，根据计算结果反过来解释或解决工程问题。这样使学生在学中做，又在做中学，充分调动了学习的积极性。利用多媒体将力学在工程中的应用通过直观生动的画面呈现给学生，目的就是要给学生更多关于工程、生活实例的启发。启发式教学对学生创造灵感的产生、创新意识的培养以及学习兴趣的提高都起到了很好的触动作用。

三、克服畏惧心理，提高学生的学习兴趣

教学理论力学的过程中，经常要用到高等数学的微分积分的思想及算法。不少学生对高等数学都有畏惧心理，并且习惯于将这种畏惧心理带到理论力学的学习中。针对这种情况，一方面我们在课堂教学中帮助学生分析极限的思想及应用，结合工程实际例子加以讲解，让学生认识到数学只是一种工具；另一方面，分析微分、积分的实质，让学生意识到，积分其实就是加法，微分其实就是减法，只不过初等数学加减法解决的是简单、离散的问题，而高等数学的加减法解决的是复杂、连续的问题而已。学生了解了微积分的实质，对高等数学的畏惧心理自然就消除了。

另一方面，在课堂教学中，帮助学生克服多年形成的被动学习的习惯和敬畏书本、教师的心态，转变“学”的观念，师生平等，主动学习。注意力学概念的引入方法，尽量以工程和生活中的例子，抽象出力学概念，建立力学模型。利用多媒体课件的表现力将运动状态和空间关系直观地表现出来，提供更多的相关信息元素，帮助学生建立力学模型和理解力学关系。理论和方法的介绍，注重思维方式的引导，并通过逻辑推理、解题示范、互动讨论等方式，引导与鼓励并举，将更多的学习主动权还给学生，有意识地训练创造思维要素，使学生学会主动学习，独立思考，逐步学会掌握力学的基本概念、基本理论和基本方法，并通过问题讨论、习题解算、实践活动等锻炼和培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

在有了一定的力学知识积累和动手能力后，让学生进行探索性创新实践。给予学生充分的自主权，让他们自行组成小组，从工程实际和生活中发现力学问题，自行立题，发挥集体的想象力和智慧，设计能解决实际问题的结构或机构，并自行查阅资料，建立机构或结构的力学模型，进行理论分析，优化设计，之后利用实验室提供的条件和环境自行加工和制作。创新实践的目的是培养学生的创新意识和动手能力、计算机应用能力、信息获取能力、协调组织能力、表达能力等综合能力。

四、增强挑战性，提高学生的学习兴趣

为了适应人才培养目标的转变以及课时的减少，在教学内容的选取及讲解方面，要克服过去那种过分强调循序渐进、明白易懂、由特殊到一般及由感性到理性的认识模式，自觉运用思维认识的飞跃或跳跃性原则，适当提高教学起点，使课堂更具有思考性与启发性。实际上，这不仅是教学效率问题，更重要的是涉及学生适应性的培养问题。

在内容选取时，不仅要注意做“加法”，也要特别注意做“减法”，删除陈旧过时的内容，减少不必要的重复，简单知识作为自学任务，提高教学起点。这样做的前提是重视课前预习，每节课后教师根据课堂讲授内容和下节内容布置几道思考题，这些题目一方面复习了本节内容，同时为下节内容的讲授作了铺垫。学生通过思考，带着问题来听课，大大提高了听课的兴趣，提高了上课效率。

同时，我们非常重视学生的课外科技活动，努力培养有创新精神和创造能力的高素质综合型人才。我们投入大量的人力、物力和财力推动创新活动的蓬勃发展。大学生力学竞赛是重要而具体的体现。为了配合全国“周培源”大学生力学竞赛，提高大学生学习力学的兴趣，力学教研室的教师负责组织举办全校范围内的大学生力学竞赛活动，并进行相关的培训工作。自2010年以来，在学校教务处的大力支持下，联合理论力学任课教师及相关专业教师，我们成功举办了三届湖南工程学院力学大赛，分别涵盖理论力学、材料力学以及综合能力大赛，鼓励学生思考身边的力学问题，使学生体会到学以致用，极大地调动了学生的学习兴趣，也满足了学生的求知欲望，为学生搭建了一个展示自我的平台。经过几年时间，我们已摸索出一套较成熟的开展创新活动的模式：理论学习—创新设计—方案研讨—实物加工—成果展示。这项活动的开展极大地激发了学生的学习兴趣，吸引了授课班级三分之一以上学生的积极参与，同时还产生了一批优秀的成果和创新作品。同时，通过这项活动的举办，我们也积累了很多教学的宝贵经验，为后续更好地教学奠定了基础。

参考文献：

[1]胡凤兰，程玉兰.应用型本科互换性与技术测量课程研究型教学的探索与实践[J].湖南工程学院学报，2013（4）.

[2]刘雅静，邓楠.热工类理论力学教学探索[J].科教导刊，2012（3）.