应用型高校理论力学教学探讨

何凡

摘要：理论力学的知识点较多，并且逻辑关系较为复杂，教学效果容易受到影响。根据在教学中发现的一些问题，本文指出应用型高校可以从几个方面改进教学，培养学生的实际工程能力，同时也有助于提高理论力学的教学质量，为理论力学的教学者提供一些借鉴和参考。

关键词：应用型高校；理论力学；教学质量；逻辑思维

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）38-0189-02

一、引言

对工科专业的学生来说，理论力学是一门非常重要的技术基础课，尤其是对土木类和机械类等专业，理论力学的地位更为凸显。作为进入大学接触到的第一门力学课程，理论力学的学习至关重要，不仅可以直接解决实际工程问题，而且为后续的材料力学、结构力学以及专业课程奠定了必要的基础。

学习理论力学的学生处于低年级，很容易自然而然地想到中学物理的力学。在理论力学教学中，我们经常发现，学生仍然沿用中学物理的思维去解决理论力学问题，而且这种思维根深蒂固，使得不少学生固执地认为理论力学就是物理，尤其是物理学得不好的学生很自然地认为理论力学肯定也学不好，无论在自信心还是学习兴趣上首先就败下阵来，教学效果可想而知。

因此，在理论力学的第一节课，非常有必要跟学生讲清楚理论力学与中学物理的力学之间有何区别与联系，理论力学到底涉及哪些内容，为什么中学物理已经学过力学现在还要学习。例如，中学物理的力学研究对象是质点，关注的是摩擦力等；理论力学的研究对象是刚体，关注的是约束力等。这些区别必须在理论力学的绪论课上明确地指出来，使学生首先从思想上认识到理论力学的独立性和重要性。可以说，使学生意识到理论力学是一门全新的课程，其教学质量的提高才能从根本上得到解决。

理论力学牵涉较多的数学推导以及逻辑关系的建立，学生往往感觉较为棘手，教学效果往往不甚理想。为此，许多理论力学教师创造了新颖的教学方法，如概念教学、协作学习等。诚然，在理论力学教学过程中，注重能力的培养和教学体系的改革是非常重要的。通过教学中发现的问题，在以应用为导向的高校中提高理论力学的教学质量，可以从以下方面入手。

二、理论力学应注重逻辑思维能力的培养

理论力学这门课程除了传授相应的知识，逻辑思维能力的培养也是其一大任务。理论力学学得好的学生，往往具有较强的逻辑分析能力。应用理论知识对复杂工程问题进行理论分析的能力，是一种综合的素质能力，具有三个层面：（1）对复杂问题分解并表达的能力。（2）对分解的复杂问题进行有条理的分析和表达。（3）综合性分析一个复杂问题。在这三个层面，存在四个单一的能力：（1）分解的能力。（2）表达的能力。（3）条理性分析的能力。（4）综合的能力。其中，表达能力是全部问题的一个前提。理论力学教学的第一个能力培养问题就是理论分析的清晰表达，表達能力的培养不是一个理论问题和一个讲通道理的问题，而是一个技能训练的问题。因此，表达能力的培养必须有多次的重复，是一个循序渐进的过程。

理论力学的一个教学难点是学生对复杂问题表达出现了较多的漏洞。例如，对于约束力的处理，单个的约束得心应手，多种约束则容易出现混乱；尤其是销钉问题，是很多学生较为头痛的。当销钉只连接两个孔时，还能处理，在思维上学生也能想通，但对销钉连接多个孔的情况，学生极易出现思维的混乱，漏画或多画力的情况经常出现。出现这种状况的原因，是学生逻辑不够清晰和严密。我们在教学中经常强调画约束力要能说出力的施力体和受力体，分析的过程要有清晰的条理性。但一个极为关键的教学环节，是给学生留有一定的思维空间，使他们在理性认识上完全能够接受。能力培养必须是学生在模仿中逐渐进入独立思考阶段的引导启发式教学。在理论力学教学中掌握留给学生思维的空间是能力培养的关键，鼓励学生大胆地表达思维，才能有针对性地纠正不对的地方。总之，使学生学会思维，学会表达思维，留有足够的思维空间，能够主动思维。

三、理论力学教学可以结合生活实例

现在的高校教学比较强调必须结合工程实例，尤其是对以应用型为导向的高校，这显得更为重要。因此，现在通常的做法是针对学生所学专业，结合其专业上的工程实例去讲。例如，针对土木桥梁专业的学生，我们经常在讲到固定铰链支座和滚动支座这样的约束时，就会举出这样的工程实例：桥梁一端通过固定铰链支座固定在桥墩上，另一端则通过滚动支座置于桥墩上，滚动支座的应用是为了调节桥梁的热胀冷缩时产生的位移变化。这种做法固然很好，但也存在不容忽视的问题。

值得我们注意和思考的是，作为低年级学生，几乎还没有接触到专业课程，许多学生对专业的认识还很比较浅，也不太可能完全理解专业中的工程实例。有些平常不太容易接触的工程实例，对学生理解起来不是那么容易，尤其在涉及运动学这部分内容时。在教学中，我们经常发现不少学生对本专业的工程实例显得有些茫然。为此，可以在教学中结合一些生活中的实例，让学生更有切身体会，看得见摸得着，理解起来更容易。例如，在讲刚体的平面运动时，可以用黑板擦的运动进行演示讲解，或以健身器材的运动视频（教师可以拍成短片）讲解不同的运动形式。学生有了切身体会，可以亲身体验，往往会表现出较高的学习兴趣和热情，能够实实在在地感受到理论的价值和应用。对学生来说，理论力学的内容也不会那么枯燥和难懂，也不再只停留在纸面上，会让理论力学的教学事半功倍。

四、理论力学教学应注重的其他方面

实验在理论力学的教学中是必不可少的部分，将理论教学中的基本概念和基本方法直接用于实验分析，让学生在实验中激发学习的主动性，在自主应用理论知识的过程中激发探索研究的兴趣，培养创新意识和创新能力，培养学生理论与实际相结合的工程动手分析能力。只有使学生学会独立操作、独立实验的基本技能，才有可能独立地完成提高性的实验研究。

除了教学大纲中规定的一些基础性实验，可以适时开设开放性实验。开放性实验以综合性理论分析与实验分析相结合为知识重点，主要培养学生完全独立的实验分析能力，以工程实际或模拟工程实际为背景，让学生设计实验，从而培养他们的综合工程分析能力。开放性实验可以最大限度地调动学生的主动性探索和研究兴趣，培养创新意识和创新能力，其实验时间比较弹性，可通过提前预约、学生助教辅助来完成。

另外，在教学中引入小论文的写作等，可以培养学生研究过程的表述和研究分析的表述等能力，对提高教学质量是非常有益的。学生通过发现身边的一些力学问题，进而撰写小论文，可以运用ANSYS等工程分析软件解决实际问题，并通过开放性实验来验证。这一套完整的培养模式能使学生对书本知识有更深入的理解，对将来专业课程的学习能起到积极的促进作用，对学生科研能力的培养也有积极影响。对学生而言，首先是学会了独立主动地进行研究，其次是学会了研究过程的表述和研究分析的表述。小论文可以是学生的一次大作业，对论文题目，教师可不做规定，或是学生发现的一些身边与力学有关的问题，或是学生根据所学专业选择的题目。做小论文的目的是让学生综合运用所学力学知识解决实际问题，使书本知识与工程实际得到结合，提升学生的解决问题的能力。

五、结语

理论力学以培养学生工程理论分析能力为核心，在教学内容的三大模块中，静力学培养学生的分析表达能力，运动学培养学生对复杂问题条理清晰的分析能力，动力学培养学生综合分析问题的能力。以上述三个能力培养的阶梯为能力培养主线，使学生从物理的普遍性理论分析方法发展为对工程复杂性问题的综合理论分析方法，实现能力培养阶梯在教学进程中的规范化和系统化。

理论力学虽然对很多学生来说掌握较为困难，但只要教师不断总结教学中发现的问题，提出相应的解决方法，注重从多方面入手，一定能使学生在能力培养的同时掌握好相关知识，提高教学质量。

参考文献：

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