大眾化教育背景下力學(xué)教學(xué)實(shí)踐論文
一、合理選擇、調整理論力學(xué)知識結構體系
目前理論力學(xué)教材關(guān)于靜力學(xué)的內容有兩種體系：第一種是先講平面力系，再講空間力系，符合由簡(jiǎn)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)生因為覺(jué)得內容簡(jiǎn)單，且與大學(xué)物理內容重合而產(chǎn)生消極倦怠感；另一種是適當提高教學(xué)起點(diǎn)，采用從一般到特殊的內容體系：先將空間力系簡(jiǎn)化，由空間力系簡(jiǎn)化結果導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)就集中在數學(xué)中矢量代數工具的應用，比如點(diǎn)矩，其數學(xué)計算過(guò)程學(xué)生在高等數學(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)們一起復習一下矢量運算，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)，但因為教學(xué)內容新穎緊湊，有利于保持同學(xué)們在學(xué)習初期的學(xué)習熱情，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習興趣，尤其是在少課時(shí)的情況下。我校近幾年對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(jiǎn)單桁架內力計算這一內容。桁架內力計算，于機械類(lèi)學(xué)生而言，他們在今后學(xué)習中的主要結構不是桁架，而需要進(jìn)行桁架分析的土木類(lèi)學(xué)生后面會(huì )開(kāi)設結構力學(xué)課程專(zhuān)門(mén)學(xué)習。因此，在學(xué)時(shí)精減的情況下，適當刪掉，是合理的。在運動(dòng)學(xué)部分，考慮到我校的理工科專(zhuān)業(yè)在后續的學(xué)習中很少用到科氏加速度，對理論力學(xué)后面幾章的學(xué)習亦無(wú)影響，且學(xué)生學(xué)習難度較大，把牽連運動(dòng)為定軸轉動(dòng)時(shí)的點(diǎn)的加速度合成定理內容刪除。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，一個(gè)是牽連運動(dòng)為平動(dòng)時(shí)點(diǎn)的加速度合成定理，一個(gè)是牽連運動(dòng)為定軸轉動(dòng)時(shí)的點(diǎn)的加速度合成定理，這為教學(xué)上內容的取舍做了很好的準備。
二、教學(xué)過(guò)程中值得關(guān)注的細節問(wèn)題
教學(xué)過(guò)程是一種特殊的認識過(guò)程，也是一個(gè)促進(jìn)學(xué)生身心發(fā)展的過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中，教師要有目的有計劃地引導學(xué)生能動(dòng)地進(jìn)行認識活動(dòng)，使學(xué)生能循序漸進(jìn)地掌握基礎知識和基本技能，因此教學(xué)過(guò)程尤其要關(guān)注教學(xué)中的一些細節問(wèn)題。有些小細節，稍不注意，可能就會(huì )形成學(xué)生學(xué)習中大的困擾和迷惑，為此筆者小結了以下幾點(diǎn)。
�。ㄒ唬┨幚砗美碚摿W(xué)與大學(xué)物理中重合內容的關(guān)系
大學(xué)物理課程是理論力學(xué)學(xué)習的基礎，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)習的深度，最好能翻翻學(xué)生當前物理課使用的教材，與學(xué)生充分交流，以便明確學(xué)生的基礎特點(diǎn)，把握理論力學(xué)分析問(wèn)題的側重點(diǎn)，消除同學(xué)們對大學(xué)物理課上學(xué)過(guò)的知識的倦怠感，提高學(xué)時(shí)利用率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，開(kāi)啟理論力學(xué)學(xué)習新的里程。
�。ǘ├眄樅酶髡鹿潈热蒹w系，使知識點(diǎn)的串聯(lián)多一些共性，少一些混亂，便于學(xué)生形成知識結構體系
如理論力學(xué)中無(wú)論是靜力學(xué)、運動(dòng)學(xué)還是動(dòng)力學(xué)，歸結到最后，都是一個(gè)矢量方程求解的問(wèn)題，在把矢量方程化為代數方程的時(shí)候，都需要把矢量方程在某一坐標軸上投影，既然是投影，就有正負號規定的問(wèn)題，應盡可能使規定前后一致，同時(shí)講清不同點(diǎn)：靜力學(xué)中，方程右邊為零，不需關(guān)注其右邊的正負號；而運動(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(guò)程統一起來(lái)，強調它們的一致性，而不是強調靜力學(xué)方程與后面方程的不同，便于學(xué)生知識的系統化。
�。ㄈ┖侠碓O置教學(xué)結構內容，使學(xué)生學(xué)習目標性更明確些
例如剛體平面運動(dòng)這一章里，關(guān)于剛體平面運動(dòng)隨基點(diǎn)的平移運動(dòng)與基點(diǎn)選擇有關(guān)而繞基點(diǎn)的轉動(dòng)與基點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)這一結論，學(xué)生在學(xué)習初期往往不能體會(huì )其使用價(jià)值，為此在后面應反復結合瞬心法求任一點(diǎn)的速度，來(lái)讓學(xué)生體會(huì )這一結論的作用，減少學(xué)生對結論的迷惑。
�。ㄋ模┨幚砗美碚摿W(xué)中公式推導的問(wèn)題
理工科學(xué)生必須有扎實(shí)的數學(xué)功底才能更好地掌握專(zhuān)業(yè)基礎知識。有研究表明，高等數學(xué)成績(jì)對力學(xué)成績(jì)的影響是比較顯著(zhù)的，尤其是理論力學(xué)中的部分公式推導，很多都涉及高等數學(xué)變矢量微積分運算，需要學(xué)生有較好的數學(xué)素養和較高的數學(xué)思維。顯然，要求學(xué)生都有這樣扎實(shí)的數學(xué)功底是不現實(shí)的。對于理論力學(xué)中的復雜的推導，教師在課堂上統一講授公式推導時(shí)，往往容易使學(xué)生卡在公式推導理解的過(guò)程上，而忽略了公式本身的在解決工程問(wèn)題中的使用價(jià)值，學(xué)生對教學(xué)目的的不明確，正是學(xué)生喪失學(xué)習動(dòng)力的主因。嘗試直接給出結論，對結論中出現的新符號的物理概念、意義、使用場(chǎng)合詳細講解，最后介紹一下推導公式的原理和思路，以及參考資料，讓有興趣的同學(xué)課后仔細推演，這樣能照顧到大多數學(xué)生，既克服了部分學(xué)生對純理論學(xué)習的厭倦情緒，增強了學(xué)習的自信心，又節約了教學(xué)時(shí)間，減輕了學(xué)生的聽(tīng)課負擔，更好地實(shí)現教學(xué)目標。
�。ㄎ澹├碚摿W(xué)教學(xué)多媒體制作的細節問(wèn)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。如點(diǎn)的合成運動(dòng)里的速度分析矢量圖的繪制，速度合成矢量圖中絕對速度、相對速度和牽連速度這三個(gè)矢量的方向不是任意的，畫(huà)的過(guò)程也不是沒(méi)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(guò)程中是很容易迷惑犯錯的。又如理論力學(xué)學(xué)習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，忽略了計算過(guò)程，由于同學(xué)們在學(xué)習理論力學(xué)時(shí)，很多高等數學(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(guò)程還是有必要在課件中給同學(xué)們詳細演示一下的，尤其是對一些理論力學(xué)里面經(jīng)典的問(wèn)題的數學(xué)方程求解過(guò)程。當然很多教師的做法是課件里不出現，而僅在黑板上板書(shū)，但筆者認為課件應成為學(xué)生課后復習的最佳資料，里面的內容應盡可能完成些，自成一體。
三、學(xué)生作業(yè)的布置和批改
理論力學(xué)是工科院校培養教育中由偏重基礎理論培養向偏重工程實(shí)際培養的重要轉折點(diǎn)，因此，上課例題和課后作業(yè)的選擇，應結合專(zhuān)業(yè)特色和后續課程對本課程的需要。題目的求解，應強調解題的通用程序式方法，而非像高中那樣強調解題技巧。同時(shí)，做好學(xué)生課后作業(yè)的批改，集中點(diǎn)評，可將同學(xué)們作業(yè)中的.典型錯誤拍成圖片，放在多媒體中，作為改錯題讓同學(xué)們一起分析錯誤原因，使同學(xué)們不僅知道正確答案，對作業(yè)中常見(jiàn)的解題誤區也有所防范。筆者在所授課班級作了以上嘗試，深受學(xué)生好評。這樣通過(guò)師生互相配合與努力，使同學(xué)們對本專(zhuān)業(yè)今后可能會(huì )接觸的問(wèn)題，會(huì )分析，有手段，為后續專(zhuān)業(yè)課學(xué)習打下堅實(shí)基礎。當然，為適應創(chuàng )新性人才的培養目標，在習題庫中可適當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(guò)完成這類(lèi)題來(lái)開(kāi)拓他們的學(xué)習視野，培養創(chuàng )新思維，深化理論知識的理解�？傊�，通過(guò)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。
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(jiǎn)單，這樣勢必對優(yōu)秀學(xué)生的學(xué)習積極性產(chǎn)生消極負面的影響。應建立科學(xué)合理的考試制度，真實(shí)有效地反映學(xué)生掌握知識結構的高低水平，體現公平，同時(shí)發(fā)揮課程考核對教學(xué)過(guò)程的反撥作用，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習積極性。在我校理論力學(xué)少學(xué)時(shí)，短教學(xué)周期的情況下，結合往屆學(xué)生畢業(yè)答辯中反映出來(lái)的理論力學(xué)學(xué)習中存在的問(wèn)題，我們對理論力學(xué)的考試改革作了以下探索。
1.安排一次期中考試，內容主要是靜力學(xué)的知識，并將其以25%的比例納入總評成績(jì)。靜力學(xué)知識既是理論力學(xué)的重要知識點(diǎn)，也是后面動(dòng)量學(xué)的基礎，更是很多后續課程如材料力學(xué)、機械原理、結構力學(xué)等的基礎，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)習中期進(jìn)行一次有關(guān)靜力學(xué)的考試，通過(guò)考試，來(lái)引起同學(xué)們對靜力學(xué)知識的足夠重視，通過(guò)備考，強化靜力學(xué)的基礎知識，也為后面動(dòng)力學(xué)授課的順利完成做好基礎準備。
2.將學(xué)生課堂討論中的表現和平時(shí)作業(yè)作為平時(shí)成績(jì)，以25%的比例納入總評成績(jì)。
3.最后的期末考試以50%的比例納入總評成績(jì)，內容偏向運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的內容，并向專(zhuān)業(yè)課需要基礎知識傾斜。此外期末考試試題中增加15分（具體總分時(shí)，若總分超過(guò)100分，按100分計）的附加選做題。附加題是綜合性比較強，有一定難度的題。目的是引導學(xué)有余力的同學(xué)對理論力學(xué)問(wèn)題深入研究學(xué)習，拓寬這部分同學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識面�？傊�，通過(guò)合理的考評機制的建立，改變以往學(xué)好學(xué)壞一個(gè)樣，從注重最后考試結果向注重學(xué)習的全過(guò)程過(guò)渡，來(lái)滿(mǎn)足不同學(xué)生的需求，充分調動(dòng)同學(xué)們的學(xué)習積極性。
五、結束語(yǔ)
隨著(zhù)我國社會(huì )高速發(fā)展，如何適應社會(huì )對應用性、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長(cháng)期和艱巨的任務(wù)。本文結合筆者在教學(xué)中的感悟，對理論力學(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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