新形势下高校青年教师理论力学教学方法交流

宋敉淘

摘 要：高校教育工程化与研究型大学建设时期，理论力学的教学对于青年教师提出了严峻的挑战。笔者作为一位高校青年教师，根据自身的实践经验，分析了当前新形势下青年教师理论力学课程教学所面临的挑战，并提出了自己的几点应对意见。

关键词：大众教育；研究型大学；青年教师；理论力学

中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）12-0152-01

目前，我国高校处于高校教育工程化及建设研究性大学的新形势下。高等教育大众化趋势伴随而来的扩招，使学生整体质量下降。同时由于课程门类多样化，导致各门基础课程的学时得到了大大的压缩。理论力学是机械、土木、材料、车辆等众多工科专业的基础课程，其体系庞大精深。如何在很少的学时内向基础薄弱的学生传授出理论力学的基本框架，并让他们能够利用理论力学知识分析工程中相关的问题，为高校教师提出了严峻的挑战。作为研究型大学青年教师，初上讲台，对课程内容生疏，同时又肩负着繁重的科研压力，这种挑战就显得尤为突出。青年教师如何能在短时间内克服这种困难？笔者自2012年在高校工作以来，每年都担任一到两次理论力学的教学工作，在这个问题上面有一些自己的思考。笔者认为，作为一个初上讲台的青年教师，为了快速适应新形势下高校理论力学的讲授工作，应该做到以下几点：

一、对课堂上所要传授的知识点做到主次有序

在连续两个学时理论力学教学过程中，所要传授出的知识点一般都较多。对于刚接触教学工作的青年教师，在准备课堂内容的过程中经常会觉得内容太多，有时候甚至觉得凌乱，毫无头绪，需要花费大量的时间思考怎样串联所要讲解的概念。而在课堂上也很容易因内容过多而造成照本宣科，枯燥，以及课堂时间无法很好掌控等问题。笔者认为克服这些问题的一个很有效的方法就是要清楚所要传授内容主次上的区别，做到纲举目张，围绕重点内容开展课堂讲解，同时在这个过程中最好能顺便串联起需要交代但并非重点的知识点。

二、养成逻辑严密的习惯，形成自己的知识体系叙述思路

理论力学是一门体系完备，逻辑严密的学科。整门课程建立在少数公理（如静力学公理）及理想模型（如质点、质点系、刚体）基础上，并经过逻辑演绎得到系统化的概念和定律。同时，理论力学具有不同的叙述方式，不同的人对同样的内容可以有自己独特的叙述方式。比如在静力学中，可以先讲述任意力系，再由任意力系的性质推演出平面汇交力系、平行力系等特殊力系的性质；也可以先研究特殊力系，再总结归纳出任意力系的特点。然而，在不同的叙述方式中，都应遵从如下原则：后续内容建立在前面内容基础之上。应避免在不同叙述方式中随意跳跃，给人造成混乱的感觉。比如国内很多采用先特殊再一般的叙述风格的理论力学教科书在讲解平面汇交力系的合力矩定律时便常有叙述混乱的现象。这些教科书在该定律的证明过程中很突兀地运用力矩矢的概念，而该概念在后续的空间力系中才出现。该情况下，我们不妨用下面的方法进行讲解。

图1 平面汇交力系合力矩定律的证明 图2 二力矩式平衡方程适用条件

问题：如图1所示刚体，受到平面汇交力系{1，2，…，n}作用，试证明该力系对刚体所在平面内任意一点O的矩等于力系合力对O点的矩。

证明：如图1所示，将汇交力系中任一力向垂直于OA的坐标轴ξ及沿着OA的坐标轴η分解为iξ及iη，则该汇交力系对O点的矩为：∑MO（i）=∑Fidi。根据几何关系di=OAcosθi得到∑MO（i）=∑FiOAcosθi。又Ficosθi=Fξi，于是∑MO（i）=∑FξiOA=OA∑Fξi。再根据合力矢投影定律有Fξ=∑Fξi，于是∑MO（i）=OAFξ=MO（）。证毕。

三、不拘泥于教材，学会取舍并尽量用易懂直观的方法传授知识

教材可以不用考虑篇幅的问题，详尽地探讨涉及到的问题，目的是做到体系化。而课堂上的学时有限，教师不应拘泥于教材，而需对课堂上的内容做出取舍。同时，在阐述知识点的时候，在遵循上面所说的叙述方式不应混乱的原则下，可采用最简单和直观的叙述方式。比如在平面汇交力系的平衡方程建立的过程中，分析二力矩式和三力矩式使用的条件时，很多教材依据力系简化的思路。该方法比较巧妙，但直觉性不够，不容易被学生掌握。在讲解该知识过程中，不妨使用下面的方法（以二矩式为例）：

问题：如图2所示刚体，受到平面任意力系{1，2，…，n}作用，其二力矩平衡条件为：∑MA（）=0，∑MB（）=0，∑Fxi=0，其中A和B为平面内任意两不同的点，x为任意轴，且AB不垂直于x轴。以下分析为什么AB不能垂直于x轴。

分析过程：如图2所示，将力系中任一力向垂直于OA的坐标轴ξ及沿着OA的坐标轴η分解为iξ及iη，则该力系平衡方程的二矩式为：

∑MA（）=0： ∑Fξidi=0

∑MB（）=0： ∑Fξi（di+d）=0

∑Fxi=0

方程减去方程得：∑Fξid=0

即：∑Fξi=0

于是二矩式-三个方程变为一矩式，由方程或构成。若AB垂直于x轴。即ξ轴与x轴平行，于是方程和实际上为同一个方程。也就是说一矩式或分别只有两个独立的方程或，小于平面任意力系未知量的个数，一般情况下无法求解出所有未知量。由此得出二矩式适用的条件是AB不能与x轴垂直。

（作者单位：江苏大学土木工程与力学学院）

参考文献：

[1]马志敏.大众化教育背景下少学时理论力学教学的实践与思考，高等学刊，2015，20：223-224，226.

[2]许安国，叶龙，郭名.研究型大学教师胜任素质模型构建研究，中国高教研究，2012，12：65-68.

[3]哈尔滨工业大学理论力学教研室编.理论力学（上册），第5版，北京：高等教育出版社，1997.