普通本科院校理论力学教学现状及对策

理论力学是机械、土木等专业的开设的第一门力学课程, 是各工科专业接触到的第一门技术基础课。它是学生在学习了高等数学、大学物理、化学等基础理论课之后, 在材料力学、机械原理、零件设计等专业技术课之前开设的。在教学体系上, 它起着承上启下的作用。在培养学生掌握基本技能的同时, 更加重视学生运用知识解决工程实际问题的综合能力, 即由偏重基本理论转向偏重工程实际的重要转折点。学生由知识的接收者, 开始转变为运用知识解决工程实际问题的工程师, 开始有角色转换。这一时期教学方法、教学手段如果不能重视理论力学课程的这一特点, 教学效果就难以保证, 从而影响后续课程的学习。结合作者多年的基础力学教学, 谈谈普通本科院校近10年来理论力学教学现状和应采取的对策。

1 理论力学教学现状

近10年电子信息技术迅猛发展, 各种资源、信息通过互联网这个平台达到了广泛的共享。海量信息涌入人的大脑, 知识的更新速度比以往任何时候都要快, 人们形象的称其为“知识爆炸”。理论力学教学的内容、方式等同这一时期的其它课程一样也在不断发生变化。

首先就是教学手段的多样化。传统板书教学一统天下的局面已经难觅踪迹了, 取而代之的是多媒体教学大量使用, 在年轻教师的课堂上多媒体教学已有全面取代板书教学的趋势。其它教学环节比如答疑, 也不仅仅是以面对面的的形式, 通过网络进行网上答疑;课程考核也不单一是闭卷书面的形式, 通过电子题库上机考试在有些条件具备的学校开始尝试。

其次, 伴随教育培养目标由精英型向大众普及型的转变, 应用型人才成为普通本科院校的培养目标。由此, 教学计划中大学生需要学习和掌握的课程门类比以往更多了, 这样直接造成了理论力学等基础课程学时的大量压缩。目前普通本科院校机械、土木等专业多学时的理论力学已经由九十年代末的120学时, 减少到72学时, 这必然造成实验课、习题、讨论课的大量缩减甚至取消, 每一节课的信息量比以往任何时候都要大, 这样对教师教的能力和学生学的能力都提出了更高的要求;这一时期教学大纲、内容则变化不大, 甚至有所缩减;国内的主流教材基本上仍以哈工大编写的理论力学修订版为主, 体系缺乏创新, 虽然习题经典, 但缺乏时代特色, 对学生缺乏吸引力。

再其次, 由于有限元计算技术的成熟和计算软件的普及, 高、难、偏的力学问题, 大都可以借助于数值模拟技术加以解决。理论力学作为所有力学课程的基础, 似乎没有必要在那些难题怪题上花费精力, 似乎只要讲清楚基本概念, 教会学生掌握基本技能, 建立课程基本框架即可。这一点可以从各个院校近年来的考研和各类考试题不断简单化看出来。

这些重要变化, 产生各种不同结果, 结合笔者十年来的教学工作, 谈谈目前普通工科院校存在的比较突出的几个问题。

首先, 面对学时的不断压缩, 多媒体课件的使用势在必行的。这种教学方式形象、直观, 对教师既节省时间又减轻工作量, 优点是显见的。在学习工程常见约束类型时, 用板书既花时间, 效果又不一定理想, 但是用多媒体课件, 通过实物图片和动画的演示学生一看就明白了约束力的特点, 一目了然。但是多媒体课件在进行定理推导, 公式证明以及解题范例过程时, 常常使学生感到枯燥, 思想不易集中, 有时跟不上节奏, 教学效果大打折扣。目前在很多高校, 多媒体教学存在一定程度滥用的趋势。由于过多的使用电子课件, 学生经常出现上课跟不上节奏的情况, 加上教室的环境的影响, 就会出现上课睡觉甚至产生逆反心里导致无故缺勤。另外多媒体教学也难以开展有效地师生互动, 往往成为教师的单向输出和学生的被动接受。使得这一面向工程的非常有趣的课程丧失了原有的吸引力。其次, 由于目前各高校理论力学普遍采用大班授课, 如四个甚至五个自然班合班上课, 由此产生一系列问题。理论力学内容多, 堂堂有作业, 即使批改一半的作业, 教师劳动强度也是很大的。由于没有硬性规定, 认真批改作业在某种程度上成为一种良心活。对于学生抄袭作业的现象也不能有效遏制, 其它教学环节比如, 答疑, 由于现在学生普遍在新校区学习, 教师居住在老校区, 这样造成了交通上的不便利, 导致不能很好的执行。这些重要的教学环节常常流于形式, 难以起到真正的作用。再其次, 理论力学这一技术基础课受重视的程度在各个普通本科高校有很大的不同, 但总的说是在逐渐降低。这一点从师资力量和教学学时的变化上可以看出。以本人所在的纺织院校为例, 98年力学教研室有五名任课教师和一名实验教师, 如今在岗教师只有3人。而10多年来, 学生人数至少增加为原来的5倍以上。最后一点, 由于高校普遍存在的重科研轻教学的现象, 科研项目和论文的硬性要求, 这些都使得年轻教师无暇深入研究教学规律。加之很多青年教工普遍进修学位, 上课成为一种被动完成的任务。教学上只要不出事故, 教学效果从不关心。也有青年教师认为理论力学已经很完善很成熟, 再研究也研究不出什么新东西, 也就不愿意在这方面下工夫。

上述问题表明, 我们的教学活动还远未达到知识的工程应用, 学生的角色转换也难尽人意。

2 建议和对策

针对理论力学教学中存在的种种问题, 结合自己的教学实践, 我认为要扭转这一不利局面, 大小环境都要下工夫。大环境就是教育大环境, 包括整个社会认识的宏观层面的改变, 必须要形成社会对知识的真正的有效的需求, 对知识的尊重不能总是停留在口头上。小环境主要是指, 教师、学生和学校三方的共同努力。这里我就小环境方面给出的建议和对策如下几个方面。

从教师方面来讲, 必须弄清楚教师是教学活动主导者。首先教师必须要明确理论力学课程特点, 那就是, 培养学生运用基本理论、基本技能、综合分析和解决工程实际问题的能力。创新的前提是熟练掌握已有知识, 因此各部分基础训练必须扎实。很多学生理论力学学不好, 根本原因就在于受力分析这个看似简单的基础没打好, 导致一些力的判断上出现错误。所以静力学在受力图这一部分一定马虎不得, 要按照规范画图, 保证足够的教学学时, 这学样生才能养成正确的作图习惯。其次, 教师上课一定要注重细节, 教师的示范作用非常重要。课堂板书示例时写法、步骤一定要规范, 严谨的作风一定要给学生展现出来。学生学习理论力学时一个普遍的毛病是不画图, 因为此前的课程里面对画图的训练强调不够, 所以没学生没作图的习惯。我们知道很多工程上的问题如果用图来说明非常直观、清楚的, 如仅用文字表达则常常表述不清楚。为了强化作图的重要性, 我有意识的给学生提出要求, 比如在静力学中若不画受力图或者做图不规范, 不管结果如何, 扣60%的分数;在运动学中, 速度图和加速度图必须要分开画;在动力学中则要求既要有受力图又要有加速度图。再其次, 教师要突出理论力学分析问题时的思维过程, 在授课中要把这个分析过程展现给学生, 这个过程是解决问题的关键。学生就是要通过理论力学的学习, 逐渐掌握这个分析能力, 养成主动思维的习惯。我的做法是, 一般备课从不超过70%, 课堂范例随堂举。要给学生演示, 教师遇到问题是如何分析的, 要让学生清楚, 教师和学生是同时面对一个新问题的, 而不是你已经在课前精心准备好了。经过这样的引导, 慢慢的放开来, 让学生分析。这样对教师来说也提高了应变和驾驭知识的能力。最后, 教师上课要合理使用教学方式, 有效利用时间。学生的思维过程是需要时间的, 多媒体教学的快节奏破坏了这个认知规律。所以满堂灌的多媒体教学难有好效果, 但是一些经验丰富的老教师却能通过板书, 把枯燥的理路力学演绎的丰富多彩。当然这要求有深厚的徒手作图能力和丰富的教学经验。作为广大青年教师, 二者穿插的方式教学效果比较合适。针对学时不够的的现象, 我主要采用了两个措施: (1) 重点难点课堂消化, 非重点的内容学生课后学习。比如重心、形心的计算, 完全可以课后学习。 (2) 尽量用矢量的方法来组织教学。比如静力学里面, 先给出空间力系的平衡条件, 这样作为其特殊力系平面力学的平衡条件直接就毫不费力的引出了。最后补充一点就是, 要体现学以致用的教学理念, 要注意力学原理的应用, 做到活学活用, 这样学生就会对它产生兴趣。

从学生方面来讲, 要突出学生是教学活动的主体地位。首先必须端正学习态度, 态度决定高度, 细节决定成败。比如概念一定要清楚, 在日常教学中我非常重视思考题, 因为常常可以从中澄清容易混淆的一些概念。有些学生人即使大量做题也未必能很好的掌握这些基本概念, 这样的话学习就不能上层次。比如有些学生分不清力偶、力矩、弯矩、扭矩的区别, 导致在表述上张冠李戴。基本技能的掌握我要求学生在课堂上必须掌握, 课后要做的就是强化。我的做法是, 上课三样东西:教材、练习本和习题册缺一不可。只有通过课堂上眼、手、脑协同训练才能使学生掌握基本技能, 在课堂训练中解题步骤、格式就逐渐形成, 错误也可及时纠正。学完一门理论力学也就有了七八十页的课堂练习笔记, 通过课后对课堂练习的温习很容易掌握知识点。其次, 要重视一题多解能力的培养, 这一点在静力学物系平衡, 运动学的合成运动和动力学的普遍方程三部分尤其要强调。通过一题多解培养学生发散思维和创新能力的培养。通过一题多解常常能够达到事半功倍的效果, 也只有通过这一途径才能把理论力学学活, 达到融会贯通的目的。最后, 对于课后学习时间要保证。我一般要求学生, 课外的学习时间和课堂时间不得低于一比一。并且作业先保质再保量, 独立解决问题的能力是必须通过理论力学学习建立起来的。

3 结语

普通本科院校理论力学教学要根据自身特点, 合理制定教学计划、学时分配等内容, 不可照搬重点院校模式。面对不断变化的形势, 理论力学教学也要不断的摸索应对策略。

摘要：介绍了近十年来, 普通本科工科院校理论力学教学发生的变化和当前的不利状况。对造成的原因进行了多方面分析。指出要改变这种不利局面的途径是从教育认识的宏观大环境和微观小环境两方面同时入手。从教师和学生两个方面介绍了若干行之有效的教学方法。

关键词：技术基础课,多媒体教学,穿插教学

参考文献

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