信息技术与工程应用相结合的《理论力学》教学改革探索

王文昌

【摘 要】《理论力学》是理工科一门重要的技术和工程基础课程，但其内容较为抽象，复杂程度较高，学生容易产生“怕学”心态，导致教学效果不佳。本文提出通过结合现代信息手段提高学生学习兴趣，并紧密结合工程应用实践明确学习目标，在互动中强化学习印象，改善目前《理论力学》教学效果。

【关键词】理论力学；教学改革；信息技术；工程实践

1《理论力学》的课程定位及基本要求

《理论力学》是力学基础课程，是后续力学课程的基石，其内容涉及静力学、运动学、动力学以及分析力学和振动力学，从浅入深，由易而难。通过理论力学的学习，可以让学生了解在工程中及日常生活中遇到问题的建模方法，求解方法，以及抓住主要矛盾，并解决问题的思路，能够培养学生的抽象思维和计算能力，为进一步学习专业知识打下坚实的基础。但从近年来某系力学考试成绩统计情况来看，学生不及格率较高，如表1所示。从表中可以看出成绩优良的学生不到15%，大部分学生处于中等偏下的成绩范围（<70），不及格率达30.951%～43.678%。由于理论力学基础不扎实，导致后续课程力不从心，进而失去学好力学课的信心，最终以致毕业的学生没有很好的掌握力学问题的计算方法与思路，毕业设计中常出现明显的建模和计算问题，参加工作后使得工程界普遍产生不良的评价。

思考其原因，学生上课注意力不集中是教学效果差的根本原因，学生普遍有“怕学”和“厌学”的思想，而“厌学”的根源也是由于“怕学”而造成的，学生为什么会“怕学”？首先就是因为枯燥的理论和公式使其生畏；其次是学了不知道如何用，没有工程背景，潜意识排斥学习无用的知识；最后，外界的干扰因素太多，沒有吸引力的东西会让学生不在状态。其实，人都有去解决问题的本源驱动，同时能从将问题解决中获得成就感，进而产生积极的心态。同时，新鲜奇妙的事物对年轻学生有着天生的吸引力，因此，适当改变教学方式和管理模式就能改善学生“怕学”的现状。

学生在课堂上获得知识，与教师的互动将使其记忆深刻。教师授课的单项教学模式应向“师生交互反应、共同研究、共同发展”的模式转变。这种转变可以通过现代信息手段以及结合工程实际应用的探讨来实现。

2信息技术与教学的广泛融合

目前的科技发展迅速，学生普遍使用智能设备，这些智能设备还未善加利用，更有被有些家长和老师抵触的现象。但合理的利用科技，引导其向有利的方向发展才是科技和社会和谐发展的趋势。

2.1微信公众平台实现移动教学

微信公众平台是近年来发展迅速的资讯推广途径，由于其方便查阅，形式灵活，得到智能设备用户的广泛使用，利用公众账号平台进行自媒体活动，简单来说就是进行一对多的媒体性行为活动，它可以让每一个学生方便的获得适合自己的教育资源成为可能。同时，碎片化移动学习逐渐成为人类学习生活方式的主流，更适合目前翻转教学的理念。手机等移动设备在个人学习中将扮演越来越重要的位置。在网页中查找微信公众平台可以直接建立微信公众号，通过相关资料的上传，对话的设置，可以对关注公众号的学生进行资料推送，同时，学生在微信公众号里可以进行查询、留言，可以让每一个学生方便的找到自己未解决的问题或以碎片化的时间进行理论力学的单项分类学习。通过设置，公众平台还可以支持多种学习交流与互动方式，比如个人、小组、公开的讨论。同时公众号有数据后台记录功能，可以看出学生的活跃程度，相关课本上的热点问题。培养学生的高效自学能力。

2.2商业计算分析软件的利用使教学得到升华

《理论力学》是一门研究物体受力、运动的学科，自然界中的物体无一不遵循其固有的规律，同时，对复杂物体的研究也是基于《理论力学》的。目前的商业软件通过可视化输出，可以很好的展示出较复杂物体的受力、运动情况，在课程后期，计划好合理的授课时间，加入商业软件对物体的力学特征分析方法，例如利用Matlab软件、Ansys软件进行桁架结构的建模和分析，其受力特征的可视化可以很好的诠释理论力学所研究的目标和对结果的分析。

3结合工程实践进行课程教学

3.1选择生动的工程案例和生活案例

通过信息化教学，提供多渠道教育手段，能够极大的激发众多学生学习的兴趣，但是，《理论力学》属于理工科，必不可缺少足够数量的练习和思考，通过微信公众平台，在上课之前推送给学生一些直观生动的工程问题，比如，飞机如何做到复杂的特技飞行的？为什么现在的行李箱轮子有越做越大的趋势？为什么有些门会自动关上有些又不会？鸟巢体育馆为什么都是桁架结构？等等，常常思考和积累，在上课前提的问题，让学生通过简单的自学，下节课上课时先进行讨论，激发了学生的积极性，带着问题学习，在学生思考的过程中再慢慢揭示“谜底”，充分带动学生学习的积极性，这就会产生一种良性循环，并且不易遗忘。反之，在教学开始时，就让学生进入一片茫然的状态，不关注学生的即时反应，不改变相应的讲学方式，很容易使学生在课堂上难以进入学习的状态，迎之而来的就是与学生的疲倦，教学步步维艰。

3.2教学相长，解决工程和生活实际问题

实际工程中存在着各种各样的问题，但最终都能归咎为力学问题，提炼为力学模型的分析和求解。比如飞机火箭等飞行器中的空气动力学问题，各种工业建筑的结构稳定性力学问题，石油工程的管柱力学和流动力学问题，无一不包含在力学学科的各种研究方向中。学习《理论力学》的目的就是鼓励学生发挥在课堂上已掌握的知识的作用，应用于各种工程问题，积极探索各种实际问题的本质、机理。

寻找目前热点，提炼其本质问题，以有趣而且有深度的见解引起学生的兴趣，创设生动的工程情景，引导学生开展猜想、推理、交流等活动，鼓励学生提出并解释他们自己的想法，使学生通过教学过程，掌握基本的知识应用方法和技能，学会从力学的分析角度去观察事物、思考问题、解决问题，并鼓励解决问题策略的多样化，感受解决问题策略的多样化与灵活性。重视培养学生应用力学的意识和能力，让学生在面对现实问题时，能主动尝试用所学知识与方法去解决问题。才能使学生真正的掌握这门课。

4结论

力学教育也应该与时俱进，结合学生的兴趣点，利用现代化信息手段进行教学行为引导，使学生主动积极的投入到学习中去，并紧密结合工程和生活实际为学生提供思考和解决问题的环境，真正做到学以致用，为工程领域培养优秀的科技人才。

参考文献：

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[2]伍建伟，唐亮，鲍家定，等.机械专业理论力学运动学部分教学改革研究[J].科技创新，2016：25-26.

[3]邵小军，刘永寿，岳珠峰.谈工科理论力学教学中数学工具的应用[J].力学与实践，2007（5）：68-69.endprint