理论力学教学改革研究

徐小丽　金春花

摘要：针对理论力学学时少、内容多，学生普遍反映听懂容易、做题难的特点，论文分别从教师角度和学生角度提出了提高理论力学教学质量的一些措施，希望对广大力学教学者提供参考。

关键词：理论力学；教学改革；教师；学生

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）02-0097-02

理论力学是研究力学中最普遍、最基本的规律。很多工程专业的课程，例如材料力学、结构力学、机械原理、机械设计、弹塑性力学、流体力学、振动理论、断裂力学以及许多专业课程等，都要以理论力学为基础，所以学好理论力学是学习一系列后续课程的重要基础。理论力学教学内容较多，包含了静力学（静力学公理与物体的受力分析、平面力系、空间力系、摩擦）、运动学（点的运动学、刚体的简单运动、点的合成运动、刚体的平面运动）、动力学（质点动力学的基本方程、动量定理、动量矩定理、动能定理、达朗贝尔原理、虚位移原理），而课堂教学只有64学时，由于南通大学每节课只有40分钟，所以相对其他高校的每节课45分钟或50分钟，学时还是比较少的。要在有限的时间将全部内容讲授给学生，对老师和学生都提出了新的要求。对近三年的理论力学考试情况进行了分析，发现理论力学考试不及格率偏高（32.65%），90分以上的偏少（8.25%），通过与学生的交流，学生普遍反映理论力学听起来简单，做题难。针对上述现象，极有必要对理论力学课程教学进行改革，改革需分别从教师角度和学生角度进行分析。

一、教师改革措施分析

对老师而言，应该做好以下几个方面：

1.上好第一堂课。第一堂课显得尤为重要，在第一堂课，应告诉学生学习理论力学这门课程的意义，对自己后续课程、专业课程的影响，首先得让学生对这门课的重要性有所认识，学生才会对课程加以重视。理论力学课程基本上都是大一下学期和大二上学期开设，所以还应告诉学生这门课的学习方法，与高中课程学习的不同之处，特别是跟大学物理的区别和联系。上课时，要求学生勤做笔记，积极开动思维，不要被动思维，更不能拒绝思维。在第一堂课，还应将授课计划书交给每位学生，让学生清楚知道这门课程的教学进度，以便提前做好预复习工作。同时还应告诉学生平时成绩是如何组成的，一般包括课堂提问、平时作业、课后答疑情况等，以及平时成绩占总成绩的比重，让学生做到心中有数。

2.理论教学与工程实际相结合。由于理论力学都是简化的力学模型，而学生在这一阶段还未涉及到专业课程以及专业实例，因而感觉学习起来比较抽象，很难与工程实际结合起来，这就需要在上课时多讲一些工程实例，讲解如何将一个工程实际问题简化为力学模型，以培养学生的学习兴趣，不然学生觉得学习理论力学太枯燥，与自己的专业没联系，就会失去学习的兴趣和动力。

3.传统板书与多媒体的有效结合。由于理论力学学时少，内容多，用传统的板书教学显然已不能满足现代化教育的需求。但也不能用多媒体完全取代板书，两者应有机结合。譬如在讲公式推导时，就倾向于用板书一步一步推导，在公式推导过程中应用的数学理论、已有的力学知识点、公式的适用条件等都应给学生交代清楚，让学生对公式的应用有所理解，而不是只记得公式本身，在讲授过程中要注意理论力学课程理论的逻辑性、严密性，以培养学生的逻辑思维能力。在讲复习讨论课时，也应用板书，可以请学生到黑板做题，以检测学生的学习情况，发现存在问题，适时调节教学进度。譬如在讲运动学和动力学时，要运用到机构的运动，这时就可以应用多媒体辅助教学，播放一些动画，提高学生学习兴趣。

4.抓住重点，进行强化。理论力学虽然内容较多，但根据教学大纲要求，有些内容需要精讲，有些内容就可以一带而过，应合理分配学时。譬如对于平面力系这一章，应重点讲解物体系统平面任意力系的平衡问题，对于平面汇交力系、平面力偶系就不需要讲很多习题，因为学生掌握了平面任意力系，自然也就掌握了平面汇交力系和力偶系。对于运动学部分，点的运动学和刚体的简单运动就可以简单讲，因为这部分知识点学生在大学物理课程中已经学过，运动学中要重点讲点的合成运动和刚体的平面运动。对于动力学的三大定理—动量定理、动量矩定理和动能定理，应对每个定理进行详尽推导，在推导过程中阐明三大定理的适用条件，并通过大量例题对这部分内容进行归纳总结，也就是什么情况下用什么定理。

5.增强趣味性教学。由于现在周培源大学生力学竞赛只考5道题，每道题都有一定的趣味性，在课堂教学中可以增加趣味性教学，如给学生观看中央电视台《异想天开》节目，分析其中的力学问题，增加学生的学习兴趣。对于学习好的学生，鼓励学生参与力学竞赛、结构创新大赛等，使其在竞赛中不断提升自己。

6.综合应用各种考核方式。学完理论力学这门课，要对课程进行考核。考核的目的是了解学生对理论力学知识点的掌握、贯通、应用能力。传统的理论力学考试是期末闭卷考试（占总成绩的70%）与平时作业（占总成绩的30%）相结合，这种考试方式只能考查学生对知识点的掌握情况，部分学生容易忽略平时课堂学习，平时作业大多数以抄袭为主，以混个平时成绩高分，考前进行大突击，临时抱佛脚，缺乏对知识点的融会贯通，也容易产生高分低能现象，所以选拔期末考试高分的同学参加全国大学生周培源力学竞赛有时并不能取得很好的成绩，要综合考核理论力学的学习效果，应对考试方式进行改革。传统的期末大考试还是有必要的，该考试可以采取开卷、闭卷、半开半闭卷相结合的方式，主要考查理论力学的基本概念、基本知识点、基本应用等情况，该部分占总成绩的50%左右。为了加强学生对每个知识点的理解和融会贯通，应加强平时过程管理。每个星期都进行一次随堂小测验，时间控制在10～15分钟，这样学生课后就会做好预复习功课，随堂小测验占总成绩的30%左右。为了充分发挥学生学习的主观能动性，应用力学知识解决实际问题，可以让学生写一个小论文。即如何对实际问题进行力学模型简化，并进行分析、求解。小论文对学生的要求比较高，对于差一些的学生可以写个学习报告或是学习心得。通过与学生交流，学生觉得综合考试效果较好，特别是加强了平时学习，也拉开了好差学生的分数，弥补了传统考核的一些缺点。endprint

7.积极申报科研项目，科研反哺教学。教师应积极申报各级各类课题，有条件的话让学生参与到自己的课题中去，使学生尽早接触科学研究。现在各高校基本上每年都有大学生实践创新训练计划，力学老师可以担任指导老师，鼓励学生积极申报，挖掘现实工程中的力学问题并加以研究。这里所讲的科研既指自然科研项目研究，也包括教学研究，比如用几种不同的方法研究某一道动力学问题，对各种方法加以比较分析等，有可能的话在一些期刊，如《力学与实践》上发表论文，如此一来，学生学习积极性大有提高，科研也就反哺了教学。

二、学生改革措施分析

教育学者认为，所有知识只有通过学生的再创造，才能成为一个有效的知识，所以我们在教学过程中，要充分发挥学生的主观能动性，使其积极参与到课堂教学中。对于学生而言，应做好几方面：

1.课后做好预复习工作。现在很多高校理论力学学时大幅减少，但对理论力学要求却没有降低。所有知识点都要通过教师课堂上精讲、细讲显然是不太现实的，这就需要学生做好预复习功课。对于比较简单的知识点，教师布置好预习题目，由学生自己课后预习，教师上课归纳总结即可。对于较难或是比较重要的知识点，要求学生在预习过程中掌握基本概念，并带着问题进入课堂，有目的地进行听课，这比没有进行预习就进行讲授，效果明显提高很多。

2.端正坐姿，勤做笔记。很多学生上课时喜欢趴在桌上听老师讲课，听着听着就睡着了，或者低着头在桌子底下玩手机，要求上课时学生要端正坐姿，手机处于关闭状态并放在桌子里，事实上，苏州大学已经在试行无手机课堂，学生反映较好。学生应以饱满的热情听课，教室毕竟不是茶馆，不能随心所欲。因为理论力学每讲一章，基本上都会补充习题讨论课，所以要求学生勤做笔记，需要学生做笔记的知识点，教师应适当放缓教学进度，以留给学生时间进行笔记的记录，并不定时抽查笔记。

3.加强点名制度，确保出席率。在点名这一方面，做学生工作的辅导员和班主任给予了积极的配合，一般上课前5分钟，辅导员会去教室进行随机点名，并制定了缺课的惩罚措施，这在一定程度上提高了学生的出勤率。

4.敦促作业独立完成。要求学生作业独立完成，不能抄袭。出现抄袭现象，平时成绩给予扣分。要跟学生讲清楚，做作业是对所学内容的检验，而不是一项差事。通过学生的作业情况，教师可以了解学生对所学内容的掌握程度，适时调节上课进度。

5.鼓励学生一题多解。由于理论力学很多题的解题方法并不唯一，譬如平面汇交力系的平衡问题，可以用几何法，也可以用解析法。在动力学中，一道题可以用动量矩定理，可以用动能定理，还可以用达朗贝尔原理，鼓励学生一题多解，但用不同方法解答以后应对各种方法加以归纳、总结，找出最快捷、最有效的方法。

6.积极参与生产实践。鼓励学生参与生产实践，从实际工程中发现理论力学问题，并简化为力学模型，增强学生用力学知识解决实际问题的能力，同时增强学习力学的兴趣。

在教学过程中，教师和学生两方面的配合缺一不可，教师如同自行车的前轮，起主导作用，学生则是自行车的后轮，产生动力。作为教师，应精心设计每个教学环节，充分发挥学生的主观能动性。相信通过教师和学生的共同努力，一定能将理论力学课程教学提高一个新高度。

参考文献：

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

[2]金江.理论力学[M].南京：东南大学出版社，2013.endprint