大眾化教育背景下力學(xué)教學(xué)實(shí)踐論文
一、合理選擇、調(diào)整理論力學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系
目前理論力學(xué)教材關(guān)于靜力學(xué)的內(nèi)容有兩種體系：第一種是先講平面力系，再講空間力系，符合由簡到易的教學(xué)思想，這種教學(xué)順序有利于學(xué)生產(chǎn)生親切感，但在實(shí)踐中卻容易使學(xué)生因?yàn)橛X得內(nèi)容簡單，且與大學(xué)物理內(nèi)容重合而產(chǎn)生消極倦怠感；另一種是適當(dāng)提高教學(xué)起點(diǎn)，采用從一般到特殊的內(nèi)容體系：先將空間力系簡化，由空間力系簡化結(jié)果導(dǎo)出空間力系平衡方程；平面匯交力系、平面力偶系、平面一般力系作為空間力系的特例處理。這種安排，學(xué)生的難點(diǎn)其實(shí)就集中在數(shù)學(xué)中矢量代數(shù)工具的應(yīng)用，比如點(diǎn)矩，其數(shù)學(xué)計(jì)算過程學(xué)生在高等數(shù)學(xué)里就會(huì)了，在理論力學(xué)課程里只是賦予不同矢量的物理含義而已，只要在講新課之前，和同學(xué)們一起復(fù)習(xí)一下矢量運(yùn)算，后面的講解就變得容易得多了。這種體系，雖然提高了教學(xué)難點(diǎn)，但因?yàn)榻虒W(xué)內(nèi)容新穎緊湊，有利于保持同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)初期的學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，尤其是在少課時(shí)的情況下。我校近幾年對(duì)兩種教材體系都作了嘗試，老師們普遍反映，在少學(xué)時(shí)情況下，后一種教學(xué)體系能更順利地完成教學(xué)任務(wù)。此外，在靜力學(xué)部分，刪掉平面簡單桁架內(nèi)力計(jì)算這一內(nèi)容。桁架內(nèi)力計(jì)算，于機(jī)械類學(xué)生而言，他們?cè)诮窈髮W(xué)習(xí)中的主要結(jié)構(gòu)不是桁架，而需要進(jìn)行桁架分析的土木類學(xué)生后面會(huì)開設(shè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程專門學(xué)習(xí)。因此，在學(xué)時(shí)精減的情況下，適當(dāng)刪掉，是合理的。在運(yùn)動(dòng)學(xué)部分，考慮到我校的理工科專業(yè)在后續(xù)的學(xué)習(xí)中很少用到科氏加速度，對(duì)理論力學(xué)后面幾章的學(xué)習(xí)亦無影響，且學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大，把牽連運(yùn)動(dòng)為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的點(diǎn)的加速度合成定理內(nèi)容刪除。最近出版的教材如哈工大第七版理論力學(xué)和劉慧然主編的理論力學(xué)，都將加速度合成定理分為兩個(gè)小節(jié)，一個(gè)是牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)時(shí)點(diǎn)的加速度合成定理，一個(gè)是牽連運(yùn)動(dòng)為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的點(diǎn)的加速度合成定理，這為教學(xué)上內(nèi)容的取舍做了很好的準(zhǔn)備。
二、教學(xué)過程中值得關(guān)注的細(xì)節(jié)問題
教學(xué)過程是一種特殊的認(rèn)識(shí)過程，也是一個(gè)促進(jìn)學(xué)生身心發(fā)展的過程。在教學(xué)過程中，教師要有目的有計(jì)劃地引導(dǎo)學(xué)生能動(dòng)地進(jìn)行認(rèn)識(shí)活動(dòng)，使學(xué)生能循序漸進(jìn)地掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，因此教學(xué)過程尤其要關(guān)注教學(xué)中的一些細(xì)節(jié)問題。有些小細(xì)節(jié)，稍不注意，可能就會(huì)形成學(xué)生學(xué)習(xí)中大的困擾和迷惑，為此筆者小結(jié)了以下幾點(diǎn)。
（一）處理好理論力學(xué)與大學(xué)物理中重合內(nèi)容的關(guān)系
大學(xué)物理課程是理論力學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，理論力學(xué)任課教師有必要了解學(xué)生大學(xué)物理課程中與理論力學(xué)課程相同部分學(xué)習(xí)的深度，最好能翻翻學(xué)生當(dāng)前物理課使用的教材，與學(xué)生充分交流，以便明確學(xué)生的基礎(chǔ)特點(diǎn)，把握理論力學(xué)分析問題的側(cè)重點(diǎn)，消除同學(xué)們對(duì)大學(xué)物理課上學(xué)過的知識(shí)的倦怠感，提高學(xué)時(shí)利用率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開啟理論力學(xué)學(xué)習(xí)新的里程。
（二）理順好各章節(jié)內(nèi)容體系，使知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)多一些共性，少一些混亂，便于學(xué)生形成知識(shí)結(jié)構(gòu)體系
如理論力學(xué)中無論是靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)還是動(dòng)力學(xué)，歸結(jié)到最后，都是一個(gè)矢量方程求解的問題，在把矢量方程化為代數(shù)方程的時(shí)候，都需要把矢量方程在某一坐標(biāo)軸上投影，既然是投影，就有正負(fù)號(hào)規(guī)定的問題，應(yīng)盡可能使規(guī)定前后一致，同時(shí)講清不同點(diǎn)：靜力學(xué)中，方程右邊為零，不需關(guān)注其右邊的正負(fù)號(hào)；而運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)中方程右邊不為零，要同時(shí)關(guān)注左右兩邊各矢量投影情況。這樣，把列方程的過程統(tǒng)一起來，強(qiáng)調(diào)它們的一致性，而不是強(qiáng)調(diào)靜力學(xué)方程與后面方程的不同，便于學(xué)生知識(shí)的系統(tǒng)化。
�。ㄈ┖侠碓O(shè)置教學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)性更明確些
例如剛體平面運(yùn)動(dòng)這一章里，關(guān)于剛體平面運(yùn)動(dòng)隨基點(diǎn)的平移運(yùn)動(dòng)與基點(diǎn)選擇有關(guān)而繞基點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)與基點(diǎn)的選擇無關(guān)這一結(jié)論，學(xué)生在學(xué)習(xí)初期往往不能體會(huì)其使用價(jià)值，為此在后面應(yīng)反復(fù)結(jié)合瞬心法求任一點(diǎn)的速度，來讓學(xué)生體會(huì)這一結(jié)論的作用，減少學(xué)生對(duì)結(jié)論的迷惑。
�。ㄋ模┨幚砗美碚摿W(xué)中公式推導(dǎo)的問題
理工科學(xué)生必須有扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底才能更好地掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。有研究表明，高等數(shù)學(xué)成績對(duì)力學(xué)成績的影響是比較顯著的，尤其是理論力學(xué)中的部分公式推導(dǎo)，很多都涉及高等數(shù)學(xué)變矢量微積分運(yùn)算，需要學(xué)生有較好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和較高的數(shù)學(xué)思維。顯然，要求學(xué)生都有這樣扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底是不現(xiàn)實(shí)的。對(duì)于理論力學(xué)中的復(fù)雜的推導(dǎo)，教師在課堂上統(tǒng)一講授公式推導(dǎo)時(shí)，往往容易使學(xué)生卡在公式推導(dǎo)理解的過程上，而忽略了公式本身的在解決工程問題中的使用價(jià)值，學(xué)生對(duì)教學(xué)目的的不明確，正是學(xué)生喪失學(xué)習(xí)動(dòng)力的主因。嘗試直接給出結(jié)論，對(duì)結(jié)論中出現(xiàn)的新符號(hào)的物理概念、意義、使用場(chǎng)合詳細(xì)講解，最后介紹一下推導(dǎo)公式的原理和思路，以及參考資料，讓有興趣的同學(xué)課后仔細(xì)推演，這樣能照顧到大多數(shù)學(xué)生，既克服了部分學(xué)生對(duì)純理論學(xué)習(xí)的厭倦情緒，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自信心，又節(jié)約了教學(xué)時(shí)間，減輕了學(xué)生的聽課負(fù)擔(dān)，更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。
�。ㄎ澹├碚摿W(xué)教學(xué)多媒體制作的細(xì)節(jié)問題
多媒體課件教學(xué)的優(yōu)越性毋庸置疑，但前提一定要制作精細(xì)。如點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)里的速度分析矢量圖的繪制，速度合成矢量圖中絕對(duì)速度、相對(duì)速度和牽連速度這三個(gè)矢量的方向不是任意的，畫的過程也不是沒有先后的，課件里配合教師的講解，一定要清晰演示出這三個(gè)矢量繪制的先后順序。否則，學(xué)生在解題過程中是很容易迷惑犯錯(cuò)的。又如理論力學(xué)學(xué)習(xí)中有很多公式和方程要求解，課件制作時(shí)，由于排版的需要，或是軟件本身的局限性，往往只列出了求解公式和最后的解答，忽略了計(jì)算過程，由于同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)理論力學(xué)時(shí)，很多高等數(shù)學(xué)的求法可能已經(jīng)遺忘或是記憶模糊了，這一部分求解過程還是有必要在課件中給同學(xué)們?cè)敿?xì)演示一下的，尤其是對(duì)一些理論力學(xué)里面經(jīng)典的問題的數(shù)學(xué)方程求解過程。當(dāng)然很多教師的做法是課件里不出現(xiàn)，而僅在黑板上板書，但筆者認(rèn)為課件應(yīng)成為學(xué)生課后復(fù)習(xí)的最佳資料，里面的內(nèi)容應(yīng)盡可能完成些，自成一體。
三、學(xué)生作業(yè)的布置和批改
理論力學(xué)是工科院校培養(yǎng)教育中由偏重基礎(chǔ)理論培養(yǎng)向偏重工程實(shí)際培養(yǎng)的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因此，上課例題和課后作業(yè)的選擇，應(yīng)結(jié)合專業(yè)特色和后續(xù)課程對(duì)本課程的需要。題目的求解，應(yīng)強(qiáng)調(diào)解題的通用程序式方法，而非像高中那樣強(qiáng)調(diào)解題技巧。同時(shí)，做好學(xué)生課后作業(yè)的批改，集中點(diǎn)評(píng)，可將同學(xué)們作業(yè)中的.典型錯(cuò)誤拍成圖片，放在多媒體中，作為改錯(cuò)題讓同學(xué)們一起分析錯(cuò)誤原因，使同學(xué)們不僅知道正確答案，對(duì)作業(yè)中常見的解題誤區(qū)也有所防范。筆者在所授課班級(jí)作了以上嘗試，深受學(xué)生好評(píng)。這樣通過師生互相配合與努力，使同學(xué)們對(duì)本專業(yè)今后可能會(huì)接觸的問題，會(huì)分析，有手段，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。當(dāng)然，為適應(yīng)創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在習(xí)題庫中可適當(dāng)增加一些具有思考性、啟發(fā)性的題目，供學(xué)有余力的同學(xué)選做。通過完成這類題來開拓他們的學(xué)習(xí)視野，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，深化理論知識(shí)的理解。總之，通過這樣分層次的教學(xué)，使各層次學(xué)生的潛能都能得到很好的發(fā)揮，從而完成好理論力學(xué)課程各層次的教學(xué)目標(biāo)。
四、考試改革
課程教學(xué)方向的改革還需科學(xué)合理的考試制度的配合。在當(dāng)前大眾化教育背景下，教師不能為了照顧整體的及格率，單純地將考題越出越簡單，這樣勢(shì)必對(duì)優(yōu)秀學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性產(chǎn)生消極負(fù)面的影響。應(yīng)建立科學(xué)合理的考試制度，真實(shí)有效地反映學(xué)生掌握知識(shí)結(jié)構(gòu)的高低水平，體現(xiàn)公平，同時(shí)發(fā)揮課程考核對(duì)教學(xué)過程的反撥作用，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在我校理論力學(xué)少學(xué)時(shí)，短教學(xué)周期的情況下，結(jié)合往屆學(xué)生畢業(yè)答辯中反映出來的理論力學(xué)學(xué)習(xí)中存在的問題，我們對(duì)理論力學(xué)的考試改革作了以下探索。
1.安排一次期中考試，內(nèi)容主要是靜力學(xué)的知識(shí)，并將其以25%的比例納入總評(píng)成績。靜力學(xué)知識(shí)既是理論力學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)，也是后面動(dòng)量學(xué)的基礎(chǔ)，更是很多后續(xù)課程如材料力學(xué)、機(jī)械原理、結(jié)構(gòu)力學(xué)等的基礎(chǔ)，作為理工科學(xué)生必須具備的核心素質(zhì)能力，很有必要學(xué)習(xí)中期進(jìn)行一次有關(guān)靜力學(xué)的考試，通過考試，來引起同學(xué)們對(duì)靜力學(xué)知識(shí)的足夠重視，通過備考，強(qiáng)化靜力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，也為后面動(dòng)力學(xué)授課的順利完成做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。
2.將學(xué)生課堂討論中的表現(xiàn)和平時(shí)作業(yè)作為平時(shí)成績，以25%的比例納入總評(píng)成績。
3.最后的期末考試以50%的比例納入總評(píng)成績，內(nèi)容偏向運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容，并向?qū)I(yè)課需要基礎(chǔ)知識(shí)傾斜。此外期末考試試題中增加15分（具體總分時(shí)，若總分超過100分，按100分計(jì)）的附加選做題。附加題是綜合性比較強(qiáng)，有一定難度的題。目的是引導(dǎo)學(xué)有余力的同學(xué)對(duì)理論力學(xué)問題深入研究學(xué)習(xí)，拓寬這部分同學(xué)的專業(yè)知識(shí)面�？傊�，通過合理的考評(píng)機(jī)制的建立，改變以往學(xué)好學(xué)壞一個(gè)樣，從注重最后考試結(jié)果向注重學(xué)習(xí)的全過程過渡，來滿足不同學(xué)生的需求，充分調(diào)動(dòng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性。
五、結(jié)束語
隨著我國社會(huì)高速發(fā)展，如何適應(yīng)社會(huì)對(duì)應(yīng)用性、創(chuàng)新研究性等多元化人才的需求，在少學(xué)時(shí)，大眾化教育背景下，理論力學(xué)教學(xué)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核體系等方面的改革是一項(xiàng)長期和艱巨的任務(wù)。本文結(jié)合筆者在教學(xué)中的感悟，對(duì)理論力學(xué)的教學(xué)進(jìn)行了一些新的實(shí)踐性工作，提出了一些新想法，目的在于拋磚引玉，與各同行共同探討，不妥之處，敬請(qǐng)指正，以期為新一輪理論力學(xué)教學(xué)全面改革積蓄更多新思想，取得更好的理論力學(xué)的教學(xué)實(shí)效。
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