关于理论力学的教学认识

豆麟龙

（四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000）

引言

作为很多工科专业学生的必修课程，理论力学在教学中能有如此重要的地位，是有其原因的。理论力学是一门基础力学，包括静力学、运动学、动力学部分，其内容是后续学习其它理论课程如材料力学、结构力学、机械设计等课程的基础，重要性不言而喻。当然，其作用不仅仅局限于为其它理论课程的学习提供基础知识，对于实际活动中的很多问题都可以在理论力学课程中找到相应的理论依据，比如坐在车上的人觉得自己静止不动，但车外的人觉得车上的人在快速运动，这是运动学部分中参照系选择的不同所导致的；千斤顶能逐渐撑起很大重量的物体，这涉及静力学当中的摩擦自锁现象；飞鸟能将高速行驶的飞机撞坏，这牵涉到动力学中的冲量定理。理论力学虽然重要，但对于高职院校的专科学生来说，由于基础知识较薄弱、自学能力较差以及理论力学课时的缩减等诸多因素的相互作用，学生学习这门课程普遍感觉到无从着手，学习起来比较吃力，甚至觉得枯燥乏味，导致该课程无法达到理想的教学效果。因此对于教师来说，需结合课程特点，花费更多的心思来形成自己独特的教学方法，以求获得良好的教学效果，达到预期的教学目的。教学过程是一个复杂的、涉及多种因素的综合系统，如何将整个教学内容、各个教学环节、各种教学方法，组织成教师自己的讲授体系，是理论力学教学的关键所在[1]。正所谓教学相长，教师在讲授理论力学课程的过程中，也应逐渐积累教学经验，适时动态调整教学方法，使学生能够更好地理解所学知识。基于作者的教学经历以及对相关文献的理解和认识，本文试图探讨一些关于理论力学教学中的粗浅认识，以期能为该门课程的教学提供一些合适的思路和方法。

一、采用传统板书教学和多媒体教学相结合的方式

理论力学是研究物体机械运动一般规律的学科，知识点较多，包括静力学、运动学、动力学内容，对于不同章节应采取不同的教学方式，或者同时采取板书教学和多媒体教学相结合的方法。静力学部分是研究刚体在力系作用下的平衡规律，重点内容涉及物体的受力分析、利用平衡方程求解约束反力。为便于学生理解的更深刻，教师应该采取板书教学，详细讲解受力分析的过程（取隔离体、画出主动力、画出被动力）、平衡方程的求解过程（取研究对象、受力分析、列平衡方程、求出约束反力），教师通过逐步的求解过程，能清晰的展现给学生，加深学生的理解和记忆，此时若采用多媒体教学，虽然能节约教师的工作量，但学生会学的很吃力。但运动学部分牵涉到物体的机械运动，若单纯地采取板书教学，无法形象地展示刚体具体的运动规律和过程，会造成学生理解上的偏差；此时结合多媒体教学，可以通过板书讲解运动的合成和分解，通过多媒体展示刚体整个的运动形态，既能增加学生学习兴趣，又可以加深学生对知识点的理解，达到良好的教学效果。

二、注重知识点的总结和对比

理论力学课程内容较多，另外专科学生的学习能力相对较低，教师应该帮助学生更快更好的理解和掌握一些重要知识点，通过对相关知识点的总结和对比，使学生一目了然的理解重点内容之所在以及知识点间的差异和共性，下面举一些简单的例子来说明。

力的三要素是大小、方向、作用点，但对于作用在刚体上的力，根据力的可传性，力的三要素就变为大小、方向、作用线。

力对点之矩是定位矢量，因为一旦点确定，力矩矢随之确定；而力偶矩矢是自由矢量，与作用点无关。

对于几个刚体组成的静定结构系统，在进行约束反力求解时，一般遵循从简单到复杂的原则，先取未知量个数较少的刚体为研究对象，求出相应未知力，这能大幅度减少求解的工作量。

利用点的速度合成定理求解问题时，重点是选择动点和动系，其一般原则是选择持续接触点为动点，动点不在动系上，动点的相对运动轨迹要容易确定。

许多同学不清楚是该用动量定理还是动能定理求解，其实区分相对比较容易，一般情况下针对动力学中求解约束力的问题采用动量定理的微分形式，而求解质心速度、加速度、角速度、角加速度等采用动能定理的积分形式。

三、将理论力学的教学内容与工程实际紧密结合

单纯的理论知识的讲解，会给学生带来听觉疲劳，容易使学生产生厌烦心理，使学生的学习兴趣大打折扣，最终导致教学效果无法达到预期。兴趣是最好的老师，若能有效提升学生对理论力学的学习兴趣，教学效果定可事半功倍。教师可以通过把实际的工程问题引入到理论课程的教学当中，激发学生的学习兴趣，提高学生积极性。另外，学生学习知识的最终目的也是将其应用到自己将来的职业生涯，从事相关工程设计工作。所以不管从何种角度来说，将理论教学和工程实际相结合都是不错的选择。通过细心观察实际工程现象，提取其中的力学模型，通过分析、归纳、总结，得到其中所蕴含的力学规律和基本概念[2]。比如，某些山区高速公路的坡度设计就牵涉到斜面自锁现象，尽量不让车辆发生后溜；桥梁结构的合理设计，必然要提前清楚整个结构的内力分布规律（剪力分布、弯矩分布），这需要知道桥梁的支座反力，这正是静力学平衡方程求解约束反力的内容。将工程实际问题适当的穿插在不同章节的教学当中，可以使学生感到理论力学并非枯燥的纯理论学科，既能激发学生的学习兴趣，也能引导学生思考如何把学到的理论知识和工程实际相结合并加以验证，最终应用到实际工程问题的解决，这是一个良性的循环过程。在理论力学的教学过程中，教师应该有意识的积累和提炼一些实际工程中的力学模型，以便能够熟练应用到教学当中。

四、采用网络辅助教学

随着计算机在各院校的普及，移动终端在学生当中的流行，网络辅助教育显现出了其独特优势。普通课堂教学受到时间、空间、教学资源等的限制，无法完全满足学生的学习需求。利用网络资源进行辅助教学，能够突破时空限制，形成多元开放的教学环境，学生可以真正实现无处不可学、无时不可学的局面。通过理论力学网络辅助教学的开展，培养学生有效利用课程学习平台及互联网进行自主探究学习的兴趣和能力，优化学习过程和学习效果[3]。比如四川建筑职业技术学院就引进了MOOC教学资源平台，教师可以通过平台布置作业、批改作业，及时获悉学生的学习时长及学习内容，评估学习效果，从而适当调整课堂教学的节奏和偏重点。学生学习的时间明显增加，而且平台上有丰富的教学资源可以利用，学生可以自己查阅相关资料来解决学习当中遇到的问题，也能方便与同学以及老师互动探讨，更有利于问题的解决。总之，引进网络辅助教学后，学生的学习效果明显，展现了良好的教学效果。

五、总结

理论力学是理工科一门重要的专业基础力学课程，集理论性和实用性于一体，也是许多其它理论课程的基础，因此教师在进行授课时必须予以足够重视。本文从四个方面阐述了实际进行理论力学授课时应该采取的教学手段，要因时而为、因事而为。采用传统板书教学和多媒体教学相结合的方式，既能清晰的阐明理论知识、解决问题的方法和步骤，又能直观展现物体的具体运动规律，使得学生对于知识的理解更透彻，记忆也更清晰。教师在多年的理论力学过程中肯定有自己的领会，要充分总结相关知识点，使学生一目了然的理解重点内容的所在以及知识点间的差异和共性，加深学生的记忆和理解。将工程实际问题中的力学模型加以提炼，引入到理论教学当中，弥补纯理论学习产生的枯燥，激发学生浓厚的学习兴趣，更重要的是能够引导学生如何用所学的理论知识解决生活中遇到的实际问题，这是培养学生创新能力的重要手段，也是教育的根本目的。利用网络资源进行辅助教学，能够突破时空限制，形成多元开放的教学环境，增加同学之间、师生之间的良性互动，增加同学获取课程资源的途径，能够实现良好的教学效果。