大学力学基础课程教学中学生能力培养的研究与实践

马英忱 韩保红 张淑琴 倪新华 程兆刚

［摘要］ 大学力学基础课程教学中学生能力的培养可以采取由学生观察研究证明定理、引入工程实例等方法，改革理论教学，培养学生的思维能力和工程能力；在实验教学中通过加强贴片练习、设计试件等培养学生动手能力和创新能力；通过参加竞赛等课外活动提高学生综合应用能力。

［关键词］力学基础课程教学改革能力培养

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）13-0126-02

培养学生能力是大学教育的核心任务之一，各门课程在能力培养中都有着各自的任务。基础力学课程作为很多工程专业的技术基础或专业基础课程，要根据自身既有严谨的理论体系又与工程有密切联系的特点，在学生能力的培养上发挥自己的作用。多年来我们在教学中对培养学生能力做了一些探讨。

一、改革理论教学，培养学生的思维能力和工程能力

科学思维能力是学生的基本能力，是其他能力培养的基础。而力学课程注重对基本理论和基本方法的学习，讲究研究方法和思维方法，因而恰好能结合教学内容培养学生思维能力。在基本理论教学中我们鼓励启发学生分析物体常见运动的规律，总结各类方法的使用条件和局限性，将学过的内容转化为自身的知识，逐步提高分析问题、解决问题的能力。能解决一定的工程问题是工科大学毕业生所必备的能力，因而教学中不仅要培养学生思维能力，还要培养他们具有一定的工程能力。为了达到此目的，必须充分发挥学生的主观能动性。俗话说：师傅领进门，修行在个人。作为老师要引导学生成为学习的主体，而不是接受知识的容器。例如在教学设计和实施上采用如下措施提高学生的相关能力。

（一）由学生完成部分定理定律的证明

定理定律的证明是力学课程重要的教学内容，如何通过这些内容的教学提高学生的逻辑推理和数学演绎能力呢？力学课程一般开设在大学二年级或以后，这时学生已经具备高等数学和大学物理的基本知识，为了培养提高学生的逻辑推演能力，可以把部分定理定律的证明主要由学生自己完成。比如理论力学中质点系动力学普遍定理的证明就可以由学生自行完成。因为他们在物理学习中已建立了质点动力学的相关概念，而质点系的动力学普遍定理就是质点系条件下的牛顿第二定律的积分形式。由学生自行完成定理的证明恰好锻炼他们综合运用已学知识获取新知识的能力。

（二）以观察、研究的方式进行专题教学

力学课程设有一些专题，其内容大都是用已学过的基本定理处理典型力学的问题。对这些内容进行观察研究式教学，恰好可以让学生观摩处理力学问题的过程，学习掌握处理力学问题的方法。例如陀螺仪近似理论教学中，学生首先观察静态的转子，得出几何对称、质量对称的结论；再使转子高速旋转，得出其运动强弱用动量矩表示，进而想到其动力学规律用动量矩定理描述；然后观察外力矩对转轴运动的影响：外力矩为零定轴、外力矩不为零进动；最后对问题总结分析，导出赖柴尔定理。通过这些专题教学，学生不仅学到了理论也体会了观察研究的过程，提高了抽象模型和归纳推理的能力。

（三）引入工程实例培养学生工程能力

工程能力是工科大学生的能力要求之一，尽管力学课程与工程结合比较密切，但是教材中展现在学生面前的内容多数是经过大幅度简化的，对学生工程能力培养不利。为了有利培养学生工程能力，我们在教学中引入了许多原汁原味的工程实例，学生通过这些实例首先对工程问题有了一个感性认识，培养了观察能力，进而可以培养由实际问题到力学模型的模型抽象能力。比如学习颚式碎石机，当研究其运动及受力时，由于运动与受力主要取决于空间位置，可以把动颚件抽象成杆，而忽略其横向尺寸，当研究其强度时则考虑其截面形状和横向尺寸。通过这样的实例训练，既提高了学生学习的兴趣又培养了他们处理工程问题的能力。

（四）让学生自己撰写学习小结

学生通过一段时间的学习已经学到一定的基本知识和方法，如何将这些知识和方法转化成能力呢？首先是要把学过的内容系统化、结构化，撰写学习小结就是不错的基本方法。学生通过撰写学习小结可以对学过的内容进行复习、整理，深化对内容的理解；能找到内容之间的内在联系，发现定理定律的适用条件和能解决的问题，为后续应用打下基础；还能提炼属于自己的学习方法和解决问题的方法，提高逻辑思维能力和分析问题、解决问题的能力。

二、改革试验教学，培养动手能力和创新能力

课程实验在基础力学课程中所占的学时数很少，如何利用这有限的实验课程培养学生的能力呢？那就要对实验进行改革，减少验证性实验，增加学生自主实验。力学实验所涉及的内容和所用设备对学生来说是全新的，要充分利用学生的好奇心设计实验内容。用较少的时间介绍实验室规则和仪器设备的使用方法，更多的时间用于学生对实验的设计和操作。比如对电测应力实验，其测量原理设计涉及欧姆定律、惠斯登电桥等，由学生结合已学物理知识自修，对动手实验的部分作如下安排。

（一） 加强贴片训练，培养动手能力

粘贴应变片是电测应力必须要做的工作，不可或缺。应变片粘贴的好坏直接影响应力测量结果，而实验中往往是学生动手贴片的很少，甚至有些学生直接用老师贴好的应变片进行测量，这样对学生能力的培养很不利。为了培养学生的实际动手能力，必须加强贴片练习，使学生可以把握贴片的重要环节，知道怎样贴片才能提高测量精度，为以后的工作打下良好基础。在今年全国大学生周培源力学竞赛中，我院学生的贴片被评委老师认为是最好的。

（二）学生自己设计试件，培养创新能力

基本的电测应力实验内容主要是弯曲应力测量和弯扭组合变形应力测量，由于学生对理论结果很熟悉，所以对实验结果的期盼不是很强。要让学员喜欢实验就要有新鲜的内容，因而可以让学生自己利用已学的知识结合生活和工程实际，构想实验内容，设计试件（条件允许的还可以自己加工），做理论计算，最后实验验证。这样一个过程可以激发学生学习兴趣，让学生体会开发创新的乐趣，从而训练实验技巧，培养创新能力。

三、通过参加力学竞赛等课外活动，培养综合应用能力

学以致用是对学习的促进和验证，通过应用可以检验学生对知识的吸收和方法的掌握情况，更重要的是培养学生解决问题的能力。合适场合对应用说来是至关重要的，没有应用场合就没有应用的条件，因而必须找到适当的应用场合。比如各种课程竞赛就是应用的好条件。今年我院学生参加全国大学生周培源力学竞赛，获得理论与设计和实验两个一等奖。

（一）培养了学生综合应用力学理论的能力

全国大学生周培源力学竞赛所用题目，有的来源于生活，有的来源于工程，綜合应用性很强。学生通过解决这样的题目，在判断问题属于哪种类型，选择什么力学理论解决，怎样建立力学模型，采用什么数学工具，怎样求解等各个方面得到全方位的锻炼，提高了综合解决问题的能力。

（二）训练了学生在紧张环境下解决问题的能力

无论是个人赛还是团体赛，都是在紧张环境下进行。这样的环境与平时不同，平时训练是在熟悉的环境下，学生心理压力很小，有利于发挥。竞赛的环境是陌生的，而且时间非常紧张，还伴随着心理压力，因此参加竞赛有利于训练学生在紧张环境下解决问题的能力。

（三）有利于学生树立不怕困难，勇于胜利的信念和培养团队合作精神

现在的大学生大都是独生子女，往往是家里的小皇帝，缺少与他人合作的习惯；成长过程比较顺利，不少人缺少紧张吃苦的精神。同时，比赛时几乎全国所有名牌大学都有人参加，对我院的学生来说这是无形的压力。而最终通过努力我们学生和老师取得两个团体赛一等奖的好成绩，这说明只要大家共同努力团结合作就没有克服不了的困难。通过此次竞赛，提高了我们的敢于胜利的信念，培养了学生团结合作的团队精神。

学无止境，教无定法，培养学生服务社会的各种能力是学校永恒的任务。以上所述只是我们的一点探讨，敬请同仁指教。

［参考文献］

［1］（美）麦肯齐，等著，徐辉译.麦肯齐大学教学精要：高等院校教师的策略、研究和理论［M］.杭州：浙江大学出版社，2005.

［2］（美）布鲁克菲尔德著，周心红，洪宁译.大学教师的技巧：论课堂教学中的方法、信任和回应［M］.杭州：浙江大学出版社，2005.

［3］倪新华，张淑琴，马英忱.运用信息化教学手段培养学生的创新能力［J］.中国教育技术装备，2012（15）.

［4］（美）韦默著，洪岗译.以学习者为中心的教学：给教学实践带来的五项关键变化［M］.杭州：浙江大学出版社，2006.

［5］郝跃伟，叶和明，李风学.基于校园活动的育人—大学生综合能力培养之道［J］.吉林省教育学院学报，2013（29）.

［责任编辑：钟岚］