《力学》教学过程中的逻辑严密性

胡振纲，侯秀梅，侯晓强

(郑州大学物理工程学院，河南郑州450001)

《力学》教学过程中的逻辑严密性

胡振纲，侯秀梅，侯晓强

(郑州大学物理工程学院，河南郑州450001)

《力学》是物理专业本科生进入大学后的第一门专业基础必修课程。为了引发学生的学习兴趣并有效地提高《力学》课程的教学质量，教师应当从课程内容的逻辑结构出发，精心设计和准备每一节课，充分发挥知识体系在逻辑上的连贯性、一致性、完备性，实现教学过程中逻辑上的严密性，更好地激发学生的学习兴趣，并有效地提高教学质量。

《力学》;教学;逻辑结构;逻辑严密性

《力学》作为物理专业本科生进入大学后的第一门专业基础必修课程，学习质量的优劣将直接影响到学生今后学习其他专业理论课的质量。这是由于《力学》课程不仅是学生学习所有后续物理理论课程的基础，更重要的是，为适应教学要求，学生在进入大学后，其学习方法和思维模式要完成从高中到大学的快速转变［1，2］，而《力学》课程编排和讲解的合理性将直接影响这种转变的质量。

对刚刚从高中进入大学的新生而言，学习《力学》课程将面临一些根本性的问题［3］，如知识缺乏新鲜感、学习模式的转变、对新的数学工具的不熟悉，等等。面对以上诸多问题，教师如何在课程中给予正确引导，如何去唤醒并提高学生的学习兴趣，将对教学质量起到至关重要的作用。笔者认为，讲课质量的优劣取决于学生是否接受并喜欢，所以，教师在安排和设计课程时，应优先考虑学生面对的实际问题，合理地安排教学内容，精心设计各个教学环节，正确引导学生的学习思维模式，尽力提高学生的学习兴趣，这样才可以切实提高教学质量。

笔者利用多年来在《力学》教学过程中积累下来的经验，充分利用力学及物理学知识连贯缜密的逻辑结构来设计教学过程及细节，在讲解过程中努力去展现这种逻辑上的美感。这样，不仅能够有效地提高学生的学习兴趣，并且可以在学习方式上给予正确引导。

一、教学内容的逻辑结构

力学主要是研究宏观低速运动体系中物质机械运动规律的科学，它不仅是物理学的一个重要的有机组成部分，并且还是整个物理学框架的基础。从力学的发展历程来看，力学的研究方法遵循认识论的基本法则:实践——理论——实践［4］(P8)。科学家们根据对自然现象的观察，特别是定量观测的结果，根据生产过程中积累的经验和数据，或者根据为特定目的而设计的科学实验的结果，提炼出量与量之间的定性的或数量的关系，然后建立理想的物理模型，在模型的基础上运用已知的规律，并结合适当的数学工具进行理论上的演绎工作，最终导出新的结论;其中，所建立模型及导出的结论是否合理，则需要新的科学观测和研究实验进行验证。

《力学》课程中所涉及的内容则是经典力学中更为基础的部分［5］(P20)。主要学习平面运动情况下的质点运动学、刚体力学、机械振动与机械波、弹性力学初步、流体力学初步及狭义相对论初步等内容，其中，最为核心、最为重要的部分为质点运动学、刚体力学及机械振动与机械波，整个课程知识的逻辑核心就是牛顿运动定律。不同体系中的不同知识，其实就是牛顿运动定律在不同体系中的演绎和合理运用。在不同体系中的不同知识的学习过程中，同样遵循“提出问题——建立理想模型——运用牛顿运动定律进行演绎和推导——获得新的结论——运用新的结论”这一逻辑过程。比如刚体力学部分，利用现实中实际物体的平动和转动提出问题(如地球的自转和公转，车轮的运动等)，然后建立“刚体”这样一个理想模型将实物理想化，再将牛顿运动定律运用到“刚体”这个特殊的不变质元系统，演绎推导出“刚体”的质心运动定律和转动定律，最后就可以运用这些“刚体”的特殊定律去解决更多的实物的运动问题。

事实上，《力学》课程知识体系内的各个部分都不是相互独立的，而是组成了一个逻辑上非常严密的、环环相扣的整体。所以，在教学实践中，不能简单地以传授基本的物理知识为主要目的，而必须要把这种环环相扣的逻辑上的演绎过程恰当地展现给学生，让他们看到《力学》知识不仅仅是一些物理概念和定律，还有着这么完美的一个逻辑体系。于是，在学习知识的过程中，学生同时能够学习到严密严谨的、环环相扣的逻辑思维方法。

二、在教学中实现逻辑严密性

由于《力学》中的很多知识在高中阶段学生已经有所了解，所以在教学中不可能以知识的新颖性来吸引学生的学习兴趣。在大学阶段，要想引起学生重新学习一遍这些力学知识的兴趣，以做题为目的的机械的知识传授方法显然不可能奏效，此时，只能通过新的数学方法和逻辑方法对这些学过的知识进行充分严谨地逻辑演绎来吸引学生进行学习，以演绎过程中的逻辑严密性带来的美感去激发学生的学习热情，能够在传授知识的同时，潜移默化地传授逻辑思维方法。

要想很好地在教学实践中实现这种逻辑严密性，作为教师来说，应当具备相以下基本素质。第一，拥有扎实的物理学理论基础。这个基础不仅仅是指力学知识基础，还包含对整个大学阶段物理学课程内容的深刻理解与掌握，并对物理学研究的科学发展前沿有所涉猎。这是因为力学是整个物理学的基础，为使《力学》课程的学习在整个大学学习阶段起到很好的承前启后的作用，学生必须在学习过程中对整个物理学的框架有所了解。第二，拥有较强的教学材料组织能力和课堂表达能力。教师需要设计好整个学期乃至每一节课的教学内容，并能够采用通俗合理的方法讲解清楚。第三，拥有科学严谨的治学态度。在教学过程中，要从学生的实际需要出发，合理安排教学进程和教学手段，并且认真完成教学环节中各个细节的要求。第四，拥有吃苦耐劳的精神。对学生知识的传授不是一蹴而就的事情，对学生在学习中遇到的诸多问题与疑惑，应该耐心地帮助解决。

(一)精心准备

课程的准备工作不单单是指每一节课的准备，还指首先应对整部课本的内容进行逻辑上的串联与细化，而后进行每节课讲稿的准备工作。

针对整部课本内容的准备应该包括:第一，熟悉整部课本内容的各个知识点，对每个知识点进行逻辑串联。第二，熟悉每一个知识点的逻辑演绎过程，包括各个物理概念和物理定律的演绎推导过程和课本中例题的运算推导。如果课本中相关知识不充分，可从其他资料中找到更为充分的推导过程和更能说明问题的相关事例。第三，熟悉课后思考题及作业题的解答，这不仅能为课堂上的讲解做出重要的补充，同时也能为检验学生的学习成果做好充分准备。

对于每节课的准备工作主要包括:第一，精心准备讲稿内容。讲稿内容不能完全照搬课本，因为课本中有些知识内容过于繁琐而有些知识内容却不够充分，所以在准备讲稿时，应该有针对性地对繁琐的内容加以删减，对于不够充分的内容进行补充。第二，对所讲的知识内容进行逻辑串联，不能在准备授课内容时将所涉及到的知识点本末倒置，不能出现逻辑上的跳跃，尽量使每个知识点的演绎过程变得非常自然。第三，熟悉当节课所涉及的例题和物理定律的实际运用过程，如果例题不够充分，则需要寻找更为充分的例子来进行论述。

(二)课堂讲授

《力学》课程的课堂讲授效果直接影响着学生的学习质量，所以，在课堂讲授过程中，教师需要非常谨慎，处理好一些细节问题。首先，合理安排课堂讲授的内容。课堂讲授的主要目的是把准备讲授的知识内容讲清楚。根据当节课所讲授知识逻辑上的需要，可以与生活实践相结合，也可以将以前学习过的知识或以后将要学习的知识与本节课内容进行串联。在讲授过程中，不能把知识点的前后逻辑顺序打乱，因为这会引起学生在理解过程中逻辑上的混乱;同时，在讲授过程中不要出现逻辑上的跳跃，因为这会导致学生对部分知识点的迷惑。其次，合理把握课堂授课的节奏。课堂授课节奏的把握应该以学生对知识点的理解为最终目的，并不要求把每一个知识点都讲得非常详尽，而是要对知识点有所区分。对于重要的概念、定律及逻辑推导公式必须做到认真详细，而对于学生易于理解的、以前已经学过的或者并不重要的内容则不需要过分详细。授课节奏的把握也能影响到学生学习的兴趣与热情，如果节奏过于缓慢，则会导致学生厌烦而失去兴趣;如果节奏过于快速，则会导致学生在听课理解的过程中出现逻辑思维上的跳跃，不能完全理解所学的知识，也会失去学习的动力与兴趣。

(三)教学手段的合理运用

《力学》课程的教学手段有两种，就是大家熟知的粉笔黑板教学和现代多媒体教学。粉笔黑板式教学对《力学》课程的讲授拥有传统的优势。首先，学生习惯于黑板教学模式，更倾向于接受这种模式;其次，黑板教学更易于把握所讲授知识内容的逻辑连贯性，更易于将逻辑推理论证过程完美展现，学生也易于理解各个知识内容而不会出现逻辑上的混乱;再次，因为大多授课教室都拥有多块黑板，在讲授过程中，教师更易于在不擦掉已授内容的基础上进行知识点的串联，学生在学习过程中也同样易于进行知识点的前后连接而加深理解。粉笔黑板教学也有着先天性的缺陷，无论教师如何尽力地手绘和描述某个物理图像，都不可能做到尽善尽美，而这一点却是多媒体教学的先天性优势。但是，前文所述的几个黑板粉笔教学所拥有的优点却是多媒体教学所不具备的，特别是那些重要的逻辑推理论证过程，在运用多媒体教学的时候，每一张幻灯片的切换都会导致学生逻辑思维上的停顿和间断。所以，在教学实践中，最合理的方法就是结合粉笔黑板教学和多媒体教学的优势，运用多媒体手段进行物理图像的展示和物理过程的演示，利用粉笔黑板教学手段进行知识点的讲授和串联。

(四)合理的课后要求

作为课堂授课的重要补充，合理的课后要求和指导同样会对学生产生重要作用。对学生课下的要求和指导一般包含以下几个方面。第一，课后思考题和习题的解答。作为课堂所学知识效果的重要检验手段，布置课后作业是必不可少的，教师应该对作业题设置合理标准。这个标准应以学生提供作业题解题的合理逻辑过程为主要目的，使学生在最终提交结果的同时，也明白如何去提供一个合理完备的逻辑推导过程;如果学生在习题解答中出现了理解困难或推导困难，教师应该给予正确的逻辑引导。第二，与课程知识相关材料的搜集和阅读。课堂上学习的内容毕竟是有限的，教师需要引导学生搜集更多的相关资料进行补充，这样可以促使学生更深入地理解所学知识，有效地激发他们的学习兴趣。第三，引导学生参加与学习相关的交流活动，同时鼓励学生参与一些科学研究活动，可使学生在活动中加深对所学知识的理解，在实际研究活动中发现所学知识的有用性，进一步提高学习的热情和兴趣。

三、结语

为了引发学生的学习兴趣并有效地提高《力学》课程的教学质量，作为教师，应当从《力学》课程知识内容的逻辑结构出发，对教学的各个环节进行精心设计和准备。要精心设计和准备每一节课，充分发挥并实现力学知识的逻辑严密性所带来的美感。

［1］吴征威，杨维纮.以“大科学”观进行力学教学［J］.力学与实践，2006，(5).

［2］解世雄.简论力学教学的价值与技巧［J］.力学与实践，2003，(5).

［3］胡振纲，侯秀梅，侯晓强.浅析“力学”教学过程中的一些问题［A］.2011年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集［C］.北京:清华大学出版社，2011.

［4］郭奕玲，沈慧君.物理学史［M］.北京:清华大学出版社，1993.

［5］漆安慎，杜婵英.力学(第2版)［M］.北京:高等教育出版社，2005.

Logical Strictness in the Teaching Process of Mechanics

HU Zhen-gang，HOU Xiu-mei，HOU Xiao-qiang

(Physical Engineering College，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，China)

Mechanics is the first professional basic compulsory course of the physics specialty undergraduates，and the teaching quality of this course can directly influence their learning quality of other subsequent courses of the physical theory.Based on the logical structure of all knowledge in Mechanics，the teachers need to design and prepare every class elaborately，and sufficiently exert the logical continuity，consistency，completeness and strictness of the knowledge in Mechanics，and finally realize the logical strictness in the teaching process of Mechanics.In this way，both the learning interesting of the undergraduates and the teaching quality can be improved effectively.

Mechanics;Teaching;Logical structure;Logical strictness

G642.0

A

1008—4444(2012)02—0178—03

2011－12－28

胡振纲(1979—)，男，河南长葛人，郑州大学物理工程学院讲师，博士研究生。

(责任编辑:王菊芹)