论力学课程教学中如何举例

陈 鑫，冯辉荣

(福建农林大学交通学院，福建福州350002)

论力学课程教学中如何举例

陈 鑫，冯辉荣

(福建农林大学交通学院，福建福州350002)

力学课程较为抽象，学生在学习过程中缺乏兴趣，因此应在课堂教学中精选例题，从学生所熟悉的热门事件，平时生活，以及将来要学习的专业课程当中挖掘实例，结合多媒体教学，激发学生的学习兴趣，增强课堂教学效果。

力学;举例;课堂教学

力学课程是工科学生必修的一门非常重要的专业基础课程，是学习后续专业课程的必需的基础知识，与工程应用的联系紧密，是工科高等教育的重要组成部分。然而学生在学习过程中时常觉得力学抽象晦涩，对其缺乏兴趣。笔者毕业后至今一直从事力学课程的教学工作，在课堂教学实践中做了一些尝试，就如何更好的选择教学实例，提高学生的学习兴趣，活跃课堂学习气氛总结了一些方法。

一 结合时尚，引发共鸣

当今社会计算机网络、3G网络已经深入大众的生活中，大学生们更是对网络乐此不疲，他们对网络热门事件、新款游戏等新鲜事物充满兴趣，如果能够结合其中的力学知识加以很好的引导，可以极大地调动学生的学习积极性，活跃课堂气氛。例如在2011年非常流行的一款游戏《愤怒的小鸟》——通过抛掷“小鸟”来炸毁建筑和“绿猪”等目标的游戏，其中就包含了不少力学知识。比如:如何选择最佳的攻击角度和攻击点，以达到对目标建筑最大的倾覆力矩;如何根据抛出“小鸟”的角度判断落地点和角度以及落地反弹的走势;如何利用建筑各构件的平衡关系找到关键的打击点，使建筑发生“多米诺骨牌”式的连锁破坏等等。又例如温州动车事故后，网络上曾引发议论——当遇到紧急情况的时候如何击碎钢化玻璃，从动车中逃生。正确的做法应该用安全锤猛击钢化玻璃的四角和边缘，那是最薄弱的地方，而并非像普通玻璃一样锤击中央，这是因为钢化玻璃特殊的制作工艺，使得玻璃中部的压应力最大，中部受到锤击时是一种三向受压的状态，不容易破坏，当给学生介绍应力状态分布和强度理论这一章节时，可以将其作为一个很好的实例。

二 贴近生活，有助理解

生活中的各种事物无不处于受力的环境中(至少受重力)，因此小到一支笔，大到一座桥梁其中都包含着一定的力学原理的，只要我们加以剖析，可以让学生很直观的感知到力学就在我们周围，引发学生在平常生活中去观察和体验力学。例如，在谈到梁的合理截面设计的时候，将一根受均布荷载的简支梁(如图1(a))其两端支座略向内移动，变成两端悬挑梁，如图1(b)，就可以有效减小全梁所受的最大弯矩值，使梁的受力更合理，生活中的板凳，桌子也常常利用这一原理，如图1(c)。在课堂上可以引导学生观察头顶的梁，一般梁高是宽的两到三倍，这是因为这样的截面形式可以获得较大抗弯模量。又例如，讲解力的平移定理——物体上的力平移时会给物体产生使之旋转的附加力偶，这就可以结合学生们经常进行的体育运动:在打乒乓球时，“削球”可以让乒乓球旋转起来;用指尖转篮球的时候需要在侧边拨动篮球，才能让它不停的旋转等等。同时还可以在讲解时先提问学生相关问题，由学生对现象先作解释，学生对于这样的实例饶有兴趣，课堂气氛活跃，对教师的后继讲解能认真专注。

图1 桌椅及其受力简图

三 图文并茂，生动易懂

随着教学硬件的不断完善，多媒体教学已经得到相当广泛的应用，在课堂教学中应当充分利用这一平台，而不仅仅是将其作为讲稿的投影仪。在教学过程中，举出的实例如果只是文字或是口头的描述，并非所有的学生都能联想出正确的受力模型，因此如果能根据实例，用手机，相机拍摄几张图片，录制一段录像;或者通过软件编辑一些动画;再或者从网络上下载一些视频文件，都可以收到很好的效果。例如在介绍静力学中的各种约束时，可以拍几张现实生活中约束的照片，如图2中塑钢窗户上的五金构件上就有滑槽约束和铰接约束，图3则是上海火车南站屋顶的一个固定铰支座，可以让学生一目了然的理解各种约束及其约束力;解释定向爆破中质心运动定理的应用时，可以播放一段工程爆破的视频，壮观的景象可以立刻触动学生的感官;要让学生明白动量矩守恒的原理，下载一段花样滑冰录像，并指点学生观察运动员如何改变自身的转动惯量来控制旋转速度;在讲解科氏加速度的原理之后可以举例，在北半球，水池积水从排水口向下流出的过程中会形成顺时针旋转的水涡，这时可以播放一段在自家厨房录制的水涡的视频。这些有声有色的演示让学生耳目一新，避免他们在枯燥的文字和符号中昏昏欲睡。

图2 塑钢上悬窗的约束构件

图3 车站屋顶的固定铰支座

四 前后呼应，融会贯通

课堂上给学生所举的例子，应该要能够前后呼应，让学生在学习过程中可以融会贯通。这里的前后呼应有三个层面:

1．前后章节的呼应。同样是一道例题利用不同章节所学知识可以有不同的解法，充分利用例题的多功能性。例如静力学中用静力平衡方程求解静定结构约束反力的例题也可以用虚位移原理来求解;可以用质心运动定理求解的例题，也可以尝试动量守恒定律求解。通过一题多解的练习可以开拓学生的解题思路，加强对基本概念定理的掌握。

2．课堂与课后的呼应。常有学生诉苦:“上课听得懂，作业不会做”，这显然会打击学生上课的热情。因此选择例题时可以和准备布置的课后作业进行比对，采用一些与课后作业有一定相似性的例题，并针对作业给以一些小提示，提示的多少可以根据学生总体层次加以把握，学生在完成作业后就会更加重视课堂的听讲，上课时更加专心。

3．与前后课程的呼应。作为一门专业基础课，不同力学课程之间以及力学与后续专业课之间有着紧密的联系。例如《理论力学》中的虚位移原理是《结构力学》中影响线方法的基础;《材料力学》中求解超静定结构的方法就是《结构力学》中的“力法”;《材料力学》中组合变形中的偏心受压构件的应力计算方法可以用来在《基础工程》中计算浅基础基底压力分布。因此，在教学过程中，注意结合学生之前所学的知识，并在举例中点拨后续课程中的衔接应用问题，可以让学生更加重视学习的连贯性，提高他们的学习积极性。

五 结语

此外，还可以根据学生程度在课堂上举一些大学生力学竞赛以及大学生结构设计大赛中的实例，效果也很理想。以上总结几点的是笔者在力学教学过程中对于选择例题的一些体会，新一代90后的大学生们思维活跃，不守陈规，如何引导学生的学习热情，激发学生的学习兴趣，使学生能够摈除对力学的偏见，在轻松的状态下学好经典力学课程，提高教学质量，还需要继续摸索，与时俱进。

［1］宋少云．大学理工科的例题教学［J］．高等建筑教育，2005(12):45－46．

［2］姚文莉．基础力学第二课堂实施内容及模式探究［J］．当代教育理论与实践，2011(9):62－63．

［3］彭朝广．精选例题加深对概念和规律的理解［J］．曲靖师专学报，2000(5):46－47．

［4］孟昭曜．力学教学贴近生活的尝试［J］．力学与实践，2001(6):55．

G642

A

1674－5884(2012)05－0122－02

2012－02－25

《工程力学》福建省精品课程资助项目;福建农林大学质量工程项目(111ZJ1018、01jg04084)

陈 鑫(1983－)，男，福建仙游人，硕士，主要从事从事理论力学、材料力学、工程力学等课程的教学与研究。

(责任编校 罗 渊)