热工类理论力学教学探索

刘雅静 邓楠

摘 要 理论力学是热工类学生必修的一门专业基础课，结合民航专业特色，本文从整合教学内容，让理论知识贴近民航融于生活、采用板书与现代教学相结合等方面入手，介绍了理论力学教学的一些探索和实践。

关键词 理论力学 教学内容 民航

中图分类号：G423文献标识码：A

Theoretical Mechanics Teaching Exploration of Thermal Class

LIU Yajing, DENG Nan

(School of Couputer Science, Civil Aviation Flight University of China, Guanghan, Sichuan 618307)

Abstract Theoretical Mechanics is a thermal class of students in a compulsory basic course, combined with the air of professional features, this article from the integration of teaching content, so that theoretical knowledge close to the air and into the life, the use of writing on the blackboard and modern teaching combined in a bid to introduce a theoretical mechanics of teaching some of the exploration and practice.

Key words theory of mechanics; teaching content; Civil Aviation

近年来我校相继开设了热能与动力工程和飞行器制造工程等民航类专业，理论力学是其必修的一门重要专业技术基础课。该课程是研究机械系统力学模型（质点、质点系、刚体、刚体系）的运动（包括平衡）的基本规律，它具有理论严谨、逻辑缜密、工程应用灵活多变等特点，其基本理论渗透在自然科学很多领域，应用于生产技术各个部门，是材料力学、流体力学，空气动力学等后续课程的基础。结合民航专业特色，以为民航系统输送应用型人才为培养目标，本文拟对热工类理论力学教学进行探索与思考。

1 整合教学内容突出重点

目前重点工科院校理论力学课时大多为60至80课时，我校2004年为72课时，2004年教学评估后至今为54课时，在较少课时下完成大纲内容为教学带来了一定的难度。针对实际情况，一方面，将教学内容适当整合，把理论力学（Ⅰ）动力学部分中达朗贝尔原理和虚位移原理两章作为自学内容，同时考虑到部分学生要考研，可设想将该两章知识及理论力学（Ⅱ）的部分章节开设成选修课，这样既达到在规定学时完成大纲要求，又兼顾了部分学生继续深造的需要。另一方面，删减部分与大学物理和高等数学重复的知识点，如质点的动能、物体重心坐标的计算等，明确理论力学与大学物理力学部分的不同分工，突出重点讲出新意。

2 以民航工程实例教学

我校现在用的是哈尔滨工业大学理论力学教研室编写的教材，由于该书内容详尽，难度适宜，课后习题丰富，能满足很多专业学生的学习要求，因此被很多高校使用，如哈尔滨工业大学、南通大学等，但是该教材对于不同专业的学生侧重点没有分开，学生们有时主观觉得和专业相差太远而没有兴趣。由于我校学生就业方向比较明确，这就要求教师无论是授课内容还是习题的选取都尽量结合民航工程实例教学。如讲解空间任意力系简化意义时，以飞机在飞行时受到重力、升力、推力和阻力组成的空间任意为例①如图1所示，简化结果为主矢和主矩，其在空间的分量如图所示，通过分析可以帮助学生理解：飞机向前飞行有效推进力是 ，上升有效升力是，侧移侧向力是，飞机绕x轴滚转滚转力矩为，转弯偏航力矩为，仰头俯仰力矩为。此外对于作业以及习题的选取上也要有的放矢，如第二章平面任意力系关于平衡问题约束力的计算是重点内容，就可以布置如图2所示的题目，飞机机翼上安装发动机，作用在机翼 上的气动力按梯形分布，来求解固定端约束力。这样针对以飞机提炼出来的模型会让学生觉得更接近自己的专业而感兴趣，教师讲解也可以起到事半功倍的效果。

3 让理论力学知识融于生活启发学生思考

大教育家孔子说“不愤不启，不悱不发”。朱熹说 ：“启，谓开其意；发，谓达其辞”。树立“没有启发不了的学生，只有不会启发的老师教学观念”。理论力学里有诸多的概念、定理、定律，解题方法灵活多变，初学者感觉难度较大。教师一定要有目的的在重点和难点知识上设置问题，并注意留给学生独立思考的时间，如讲解力的平移定理时可提问单臂划船船为何拐弯？乒乓球运动员打出的旋球如何解释？在如工程上的定向爆破如何利用质心运动定理解释？北半球上由南向北流动的河水使右岸冲刷破坏严重的现象看似是地理知识，却是由于科氏力的长期影响等。用实例启发通过对关键知识点的应用，体验解决问题的成就感，让学生意识到生活中的很多问题都可以用理论力学知识解决，以激发学生强烈的求知欲和浓厚的学习兴趣，提高了授课效果。

4 注重现代化教学手段与板书相结合

理论力学是从多方面解释物体机械运动规律的一般科学，是培养学生综合运用数学工具和力学原理定量的研究实际工程问题的能力，不是停留在定性地解释物理现象和揭示机理，因此单一的传统教学给学生的理解带来一定难度。教学中制作高品质的多媒体课件，将文字、图片、声音、动画视频融为一体，展现在课堂上，将学生从被动接受型的模式中解放出来。这种图文并茂、有声有色的情景式教学环境，使传统教学中枯燥抽象、用单一语言文字和图形讲解难以理解的概念变得生动具体，令学生耳目一新，加深对课程内容的理解和记忆。如讲解点的合成仅从教材的插图来讲解，学生要间接思考，上课时教师用板书手工画图，既浪费时间又缺乏准确性和形象性，但应用动画效果将相对运动和牵连运动分别展示再合成绝对运动，直观的分析，对于速度、加速度定理往往产生不攻自破的良好效果。②但是教师也应考虑到多媒体课件容易让学生目不暇接，还必须注意用板书来调节讲课节奏，教师通过表情、手势、语言吸引学生注意力，弥补多媒体课件的不足，将重要的公式、定理、重点以板书的形式推导书写，不但要求学生掌握结论，更重要的是在推导过程中学习分析解决问题的方法，合理的使用现代化教学手段扬长避短。

总之，《理论力学》对于热工科专业具有承前启后的特殊性，教师尽可能的平衡好教与学之间的关系，让理论力学知识贴近民航走进生活，使学生不仅掌握了理论力学知识，并享受到了学习的乐趣。

注释

① 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学(第七版)[M].北京:高等教育出版社,2009.

② 秦琳晶,张维君.多媒体技术在理论力学教学中的应用[J].电脑知识与技术,2010.6(15):49-50.