理论力学教学改革初探

理论力学教学改革初探摘�要:理论力学是高等院校工科专业的一门核心基础课,如何提高教学效果,培养学生综合能力,是每个教师需要认真考虑的课题。本文结合教学实践,从课程教学内容、教学方法、考试方法、实验等方面进行了教学改革的初步探讨和尝试。关键词:�理论力学;教学改革;教学方法理论力学研究物体机械运动的一般规律,是高等院校工科专业的一门核心技术基础课程之一,是与工程实际紧密联系的课程。教学内容是以伽利略和牛顿总结的基本定律为基础,系统介绍静力学、运动学与动力学的基本概念、基本原理以及处理问题的基本方法,属于古典力学的范畴。不仅为�材料力学、�机械原理、�机械设计、�弹性力学、�塑性力学等后续课程的学习打下基础,更在于培养学生逻辑思维、抽象思维的能力。为了适应21世纪科技发展趋势和未来市场对人才培养的要求,近几年来,笔者结合教学实践,从�理论力学课程内容、教学方法、考试方法、实验等方面进行了教学改革的初步探讨和尝试。一、基本内容的改革高等工科院校的人才培养模式不外乎两种:一是工程技术型的工程师,二是研究型的工程师和科研工作人员。对于土木工程专业,�理论力学是接触工程实际的第一门工程力学基础课程。�理论力学从建立力的基本概念开始,要求学生掌握具体工程问题简化模型的受力分析,力系的简化和平衡条件;掌握物体机械运动的规律;以及机械运动和物体受力之间的关系,并能够应用这些规律去解决一些土木工程中的实际问题,或者结合其他力学学科的知识解决工程结构的力学分析问题。笔者探讨了基础力学在土木工程专业课程中的地位和作用,修订了原来的教学大纲,编制了一套适合我校实际情况、专业定位合理的新教学大纲,从而使课程内容、教法与大土木专业更加协调。对此,具体做法是:!采用从特殊到一般的方法建立模型和概念,从一般到特殊的方法进行理论分析和公式推导,既体现了认识规律,又提高了授课效率;∀结合大类专业的特点,加强工程概念和实践性内容,增添具有工程背景的现代知识和实验技术;#由于力学是各工程专业的基础学科,需要溶入到各专业课中,同样各专业课内容也要溶入到力学课中去。两类学科的交叉与相溶应是教学体系改革的良好途径。如在静力学部分除保留基本题型外,结合工程实际,对高层建筑、大跨度桥梁、海洋平台及大型水利工程等许多重要工程,分析其受载情况,如自重、风载、静水侧压力等,阐明其设计、制造都是在�理论力学的指导下得以实现。二、教学方法的改革(1)采用启发式教学。启发式教学对于活跃课堂气氛,启迪学生思维,使学生在较短时间内获得更多更扎实的知识有积极效果。不同的内容和对象,启发式教学具有不同特点。课堂讨论是启发式教学的很好表现形式。(2)采用∃1+1%的教学模式,提高授课质量和效率。教学思想和教学理念的转变,必然会带来教学方法和教学手段的改革,但一切改革必须以提高教学质量为原则。在�理论力学教学中采用∃1+1%(即常规教学与多媒体教学相结合)的教学模式源于两方面压力:一是课内学时大量压缩,而教学内容却有增无减,迫使教师必须更新教学手段来提高课时利用率;二是教材中诸如约束的实际构造、运动的合成、机构运动的全程分析等概念,不仅学生难以理解,教师也难以描述清楚。因此,开展现代化教学手段的研究与实践,引进其他重点大学研制的多媒体教学软件包,结合自制的电子教案及相关课件,有目的地穿插于教学的各环节中使用。在�理论力学中开展多媒体教学优点很多,比如生动形象,增加了视觉效果,节省了板书时间,加大了课堂信息量,为教师的启发式教学和介绍学科前沿内容创造了条件。利用动画技术,显示相对运动和绝对运动轨迹,让学生在对这两种运动的感性认识的基础上加深对基本概念的理解,提高条理性分析问题的能力。不仅使传统的教学得到丰富和提升,更重要的是开创了新的教学模式,给学生营造了一种立体的、全面的、动态的学习情境,激发了学生的学习兴趣和积极性;同时借助于多种媒体,可以节省大量的板书时间,让大量的工程实例如房梁、屋架、桥梁等结构的受力情况轻松地走进课堂,使一些抽象的概念、理论变得直观明了;使一些无法言传的知识形象化,学生对教学内容吸收得快,理解得深。既节省了课时,又增强教学效果。三、考试评价方法的改革学生学习�理论力学的效果如何,传统的检查方法是一个学期中的一二次考试,再考虑学生平时作业的成绩,就给出了学生�理论力学的学期成绩。其传统检查学生学习效果的方法有其弊端,学生到考试前临时突击,平时作业尽管完成,是如何完成的?学生到底理解多少?在课外花了多少功夫?教师无从真正了解。要改变这种状态,只有改革考核方法。教师在平时就要经常性地了解学生的学习动态,重视学生获得知识的方法、处理问题的手段,激励学生成为有创造能力的自主学习者。因此,对于平时成绩,可采取课堂小测验的方式,由于�理论力学教学时数的限制,课堂小测验时间通常在10~15分钟之内,每星期至少举行一次,每次测验要批改,成绩作记载,占学期平时成绩的50%~60%,要在第一次上课就向学生说明,课堂小测验的试题应短小精悍,重点应放在学生掌握基本概念、理论及培养他们创新思维和解决问题能力上。另外,还可以引导学生写小论文,可调动学生主动学习的积极性,提高学生的自学能力,提高学生解决问题的综合分析能力及整体的独立工作能力。或在期末考试题目中增加一些分析题、讨论题,让学生充分发挥自己的主观能动性,促进教学与考试的有机结合。四、适当增加实验教学内容长期以来,�理论力学实验课得不到重视。然而,基础实验课是对学生进行系统全面的最基本的实验技能和方法的训练,而专业实验课则是让学生通过实验掌握某种测试方法或研究某类具体工程结构的实验方法。因此,开设紧密联系科技新动态的动力学实验,是培养学生实际动手能力和综合素质的重要手段之一。现在,土木工程结构越加复杂,需解决的动力分析问题更多,计算机技术和动态测试技术发展和更新迅速,具备了在�理论力学课程中开设具有高科技含量的实验的可能性和必要性。因此,建议在�理论力学课程中引进新的测试技术设备,在开设基础型教学实验的基础上,再开设动手提高型实验,基础实验可包括检测和识别系统的激振频率,测定系统的固有频率等;提高型实验包括模态测定实验,在实验中,学习模态分析原理,采样原理和测试技术等等,学生自己动手实验,做传递函数分析和模态分析,并打印实验报告,绘出各阶振型图,测出各模态参数。通过这些实验,使学生将所学的�理论力学知识与现代技术有机结合起来,为以后的工作和学术研究打下良好的基础。参考文献:[1]周一峰.理论力学[M].长沙:湖南科学技术出版社,2003.[2]黄宁宁.理论力学多媒体教学的实践与体会[J].湖北师范学院学报(自然科学版),2003,23(3):84-86.[3]李会侠,黎明安.理论力学实验教学改革的探索与实践[J].实验技术与管理,2002,19(5):117-120.