力学类课程建设与应用型人才培养的探讨

闫红　孙海梅

[摘 要]当前应用型人才培养是高等学校教学改革关注的热点。可以以新建地方本科院校物理学专业应用型人才培养为研究目标，从力学类课程建设及实践教学特点出发，分析现有教学内容的不足，阐述课程整合的必要性，强调力学实践性强的特点，提出教师学生围绕课题设计及参与开展活动从而加强技能培训的思想观点。

[关键词]人才培养 力学 理论力学 实践教学

[中图分类号] C961 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）15-0054-02

本文以我校（一所新建地方本科院校）教学工作为参考，予以讨论。力学类课程在这里指高校物理学专业开设的四大力学及力学基础课程。力学基础又称为力学，开设于大学新生入学后的第一学期。四大力学通常指理论力学、热力学.统计物理、电动力学和量子力学。应用型人才的培养是当前教育改革探讨的热点话题。应用型人才可定義为系统学习了某学科的专业知识，有一定专业技能技巧，能将已掌握的知识进行转化并应用于实践，满足社会需求的人才。力学类课程的特点决定了它们对应用型人才的培养具有实践意义。四大力学中，热力学.统计物理、电动力学和量子力学由于研究对象的特殊性，对学生理论推导、思维能力的提升有重要作用。理论力学研究宏观机械运动基本规律，它与高等数学的联系密切，但其解决的问题多属于我们周围可观察到的力学现象，如果将一些实践环节融于理论教学，可以培养学生的实践技能，同时改善课堂教学效果。正是在这种思想的指引下，本文将探讨如何开展力学、理论力学和相关物理实验教学，从而促进应用型人才的培养。

一、现有教学内容分析

多年来我校使用力学教材为高等教育出版社漆安慎、杜婵英编的《力学》，理论力学为高等教育出版社周衍柏编的《理论力学教程》。这两套教材比较深刻地揭示了力学学科的特点。力学和理论力学的研究对象有高度的相似性和协同性，力学从运动学、动力学和能量角度研究系统的运动规律，其思想贯穿于科学发展中，很多技术方面的应用都与力学研究内容有关。理论力学是运用高等数学方法解决物理问题的课程。它所面对的研究对象是宏观、低速物体，是日常生活中我们周围可感知、可观察的物体。理论力学学习的要求是在系统理解机械运动的概念和规律的基础上，掌握进一步处理力学问题的一般方法，另外分析力学是理论力学中最有特色的教学内容。

从我校物理学专业学生现有的教学安排来看，力学开设于新生入学后的第一学期，理论力学则在二年级的第二学期授课。它们的教学与后续很多课程关联，力学的基本思想和方法不仅与众多其他课程的教学内容相联系，如动力学思想、能量守恒的思想等，还对学生学习兴趣的培养、学习习惯的养成和学习自信心的提升有重要影响。

在大学教学中，力学许多概念是从微积分和矢量分析角度定义的，比如做功应用了矢量标积的思想，两个矢量作用的结果成为一个标量，只有大小，没有方向；力矩的定义则为位置矢量与作用力两个矢量的矢积，既有大小，也有方向。做功和力矩的概念贯穿于物理学学习的始终，其重要性不言而喻。其他很多在中学阶段学生感觉已经很熟悉而且掌握了的概念又被重新诠释一番，用了他们没学习过的高等数学的知识。但需要考虑到一个很重要的现实问题是，高等数学教学相对于力学教学滞后，为了使学生学好力学，教师要花费大量精力补充有关数学知识。虽然数学和力学联系紧密，但对物理专业的学生来说，力学应用性的特点也不应该被淡化，因为力学是最古老悠久的学科，其发展是从滑轮、杠杆等力学工具的使用开始的。学生接触力学最早应该来自于幼时对生活工具的使用，当时对自然界的好奇心使他们对任何事物都充满兴趣，然而随着年龄的递增，这种好奇心在逐渐减弱。正规的课堂教学本来是引导学生进一步思考问题、提出问题，并进而解决问题的，但课堂教学效果很多情况下却造成学生学习的主动性变差，这直接与现有教学内容的安排有关。比如，分析力学是理论力学中学生普遍感到困难的部分，它所占教学比重并不大，但它的存在使学生对理论力学的学习感到枯燥。如何平衡数学工具的使用和体现力学的应用性特色，搞好力学类课程教学，值得商榷。

二、课程整合的意义

以我校教学安排和我们使用的教材为例进行说明。周衍柏编的《理论力学教程》一共五章，分别为质点力学、质点组力学、刚体力学、转动参考系和分析力学。漆安慎、杜婵英编《力学》教材中，二、三章介绍了质点力学和质点组力学，第七章为刚体力学，第三章也有部分转动参考系内容。

两套教材教学内容重复率比较高，都主要揭示了质点，质点组、刚体的运动规律。较大的差别是《理论力学教程》有一章分析力学。当然两套教材的深度有差别，例如理论力学中对转动的讨论更深入、更全面。转动是生活中最常见到的现象，一般我们对其运动规律只有一些直观性的认识，如离转轴点远一些，容易实现转动，但只有学过力学课程才能对转动规律有全面的、系统性的认识。在力学中，要解释的力学现象的基本概念已经全部介绍过了，在理论力学中只是要讨论较为复杂的过程。所以在转动内容的教学过程中，一定要明确告诉学生学习内容的差别，并最好与学生能接触到的现象相联系，使学生有所认识，这也是应用型人才培养的基础。

对课程进行整合还基于如下考虑：1.力学课时调整较大，由90课时变为82课时，再锐减为现在的65课时；2.学生考虑进一步深造时的建议，部分学生考研时想考取工科专业，却发现应试内容与现在所学存在差异，比如工科的理论力学有静力学，讨论各种框架结构处于平衡时的受力分布情况，而在力学或物理学专业理论力学教学过程中，这部分内容涉及得很少。

本文认为参考工科教材，加强授课内容的实践性，突出力学应用性特点，对于力学类课程的教学改革和应用型人才的培养有现实意义。

三、突出实践性

实践性强是力学课程的一个特点。这不仅仅体现为力学要做的实验多，还可以理解为不需要通过专门的实验课，在实践活动中观察我们生活中的力学现象，用力学思想解释这些现象，这样的机会也比较多。

目前，力学实践教学课堂教学和实验教学脱节严重，力学课程既有基础性的理论内容需要讲解，又需要为数不少的实验过程来提高学生的实践能力和动手能力。如果课堂教学和实验教学由不同的教师承担，那就要避免课堂教学教师和实验教师缺乏协调，使两种学习无法互相支撑、互相促进的情况出现。一些实验项目有必要调整，比如游标卡尺测量长度、单摆周期的计算在高中阶段就可以完成，在大学阶段重复开设，会对教学资源的使用造成浪费，减弱学生的学习兴趣。

只通过做实验培养学生的操作技能是不够的，生活中的力学现象最多，引导学生用力学观点分析常见现象，既能丰富实践教学的形式，又能够使学生在解决实际问题的过程中体会到学习的乐趣和价值。

四、围绕课题开展教学活动

当前国家对教学科研项目和大学生技能比赛的投入相当多，其主要思想是培养各类人员解决实际问题的能力，这与应用型人才培养的理念相符。这也启示我们，教师能否设计一些可行性强的、便于学生参与的课题。例如按照现有课堂教学方式，有很多内容较抽象，学生不容易接受，如果能够鼓励学生参与设计观赏性和科学性都很强的教学用具用以演示教学内容，对教学效果的提高应该有作用。我们很欣喜的注意到，全国大学生物理教学技能大赛暨自制教具与设计实验展评大赛就有考察课堂教具设计的环节。

现在很多高校教师除了有教学工作外，还从事科研工作，工作量相当大，也很辛苦，如果引导得法的话可以让学生参与到教师的项目中，这样能够有效保障项目的顺利完成，学生能力也可以得到提升，从而收到双赢的效果。

当然要认识到，进入大学后一个很现实的问题是学生和任课教师接触的机会很少，这也使学生缺乏引导，没有意识到通过力学的学习可以全面加强自身能力。围绕课题开展教学活动主要想围绕学生思维能力、创新能力、建模能力的培养展开。这对于提高教学质量，培养应用型、创新型人才有实际意义。

五、结论

之所以以力学类课程建设为出发点讨论，是基于如下认识：对于有物理学专业的师范类或非师范类甚至一些工科院校，这些课程都是重要的必修课内容；以力学和理论力学教学研究为契机，可以将成功的经验应用到其他学科课程建设方面；由于力学学科的实践性强，学生在解决一些力学实际问题中，可以提升动手能力、操作能力，成为受社会欢迎的应用型人才。

[ 参 考 文 獻 ]

[1] 漆安慎，杜婵英.力学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2] 周衍柏.理论力学教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3] 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.

[4] 庞永师，林昭雄，陈德豪，孟强，郭成.应用型人才创新能力培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（2）：145-148.

[责任编辑：陈 明]