关于理论力学现代教学方法改革的思考

文章结合笔者的教学经验，提出了当前《理论力学》课程在教学过程中，教学内容、方法存在的部分问题。基于对当前面对的困难进行思考，笔者认为，充分利用现代数学工具Matlab 软件辅助教学，能解决目前教学遇到的部分困难，取得较好的教学效果。

一、引言

《理论力学》是研究物体机械运动的基本规律的学科，力学的一个分支。它是一般力学各分支学科的基础。是工科学生的重要基础课。其任务不仅是为了后续课程的需要， 更深层

次的意义在于科学素质的培养。《理论力学》对学生的空间想象能力和抽象思维能力要求较高. 而应用型本科院校学生普遍基础一般，尤其数学功底较薄弱，在教学计划中应注重对学生实践能力的培养。针对学生的特点和教学要求，学院理论力学教学组结合实际，引入Matlab 软件辅助教学，能取得较好的效果。

二、理论力学课程当前需面对的困难

2.1理论性强，内容抽象，学习难度大

由于该课程理论性强，概念抽象，再加上其计算内容较多，连贯性强，与其他课程相比有一定的难度。在我院，学生普遍感到力学课难学、难懂，力学成绩普遍较低， 在教学过程中发现，多数学生对公式的推导没有热情，只有极少数的学生能够自行推导出相关公式。教学内容有一定的难度岸生容易产生畏难情绪影响学生学习的积极性。

而招聘单位对力学的重视度很高，这使得我们教力学课的老师深深体会到：在课时少的情况下，为适应教育改革及时代发展的要求，必须更新教育理念，只有大胆地对教材进行改革，只有在教学过程中注意采用灵活多样的教学方法、教学手段，才是力学课的出路。

2.2学时少， 内容多

由于英语、计算机的重要性，以及新知识、新技术的出现和发展，学生必须花更多的时间学习这些课程，这将导致理论力学等专业基础课课时的压缩，加上普通院校学生自身的数学、物理基础薄弱，自主学习兴趣不高，这都会给理论力学的授课增添困难。

2.3缺乏实验

由于条件限制，目前我校土木工程专业理论力学课程只有理论课程，并无实验。这让理论力学的学习抽象而不直观，学生在学习过程中缺乏感性认识，对知识的领悟理解困难增大。

三、理论力学教学改革思路

不管怎样对“理论力学”进行改革， “理论力学”课程教学的目的不变使学生更多的关注基本理论和基本原理的学习，要能够让学生掌握将实际问题转化为数学模型的能力. 可想而知， 即使有再先进的计算技术， 如果不会建数学模型或数学模型建立错了， 那么后面的一切工作将是枉费心力.因此， 学生是否掌握了有关的力学理论， 主要体现在应用理论建立数学模型上，而不是拘泥于手动解题技巧，将过多精力放在解决数学问题上面。

当前计算机技术和现代数值计算方法的发展，给力学的发展带来深刻的变革。基于数值模拟已经称为当前解决力学问题的主要手段。高等学校在人才培养方面应顺应这个趋势，在教学内容、教学方法和教学手段都需要进行深层次的变革。

数学工具MATLAB具有强大的计算和绘图功能，编写简单、调试方便。借助于计算机辅助手段，把MATLAB引入“理论力学”的教学中，使“理论力学”的教学更加生动、形象，提高学生学习的兴趣及学习效率，为“理论力学”的教学改革提供了方向。

尚玫等在《理论力学可视化教学与Matlab/Simulink》一文中通过算例演示了Matlab软件在理论力学教学中的应用。敖文刚的《基于Matlab 的理论力学计算机辅助教学》文通过Matlab 可视化界面，利用Matlab 强大的数值计算能力和图形处理技术，对运动学、动力学问题进行过程分析，并将结果以曲线、动画等直观的形式表现出来， 提高同学对力学问题的感性认识。

由此可见，Matlab具有这样的优点：（1）将理论力学中抽象的机械运动以直观的形式表现出来，（2）提高学生学习的兴趣及学习效率，（3）通过计算机将理论力学问题，以数值实验的方式呈现在学生眼前，代替实际的实验。这些优点，能在很大程度上克服当前理论力学课程需面对的困难。

Matlab数学软件具有强大的数值计算和符号计算功能，把它应用于理论力学教学改革中是可行的，将Matlab软件和理论力学教学有机地结合起来，不但可以提高教学效率，而且能激发学生的学习兴趣，培养学生独立思考问题的能力。Matlab数学软件简单易学、方便快捷，希望更多的高校教师能掌握并运用Matlab软件，共同促进理论力学教学思想和教学模式的现代化。

四、结语

《理论力学》过程存在一些困难，而Matlab语言具有强大的计算和绘图功能，编写简单、调试方便。借助于计算机辅助手段，把Matlab引入“理论力学”的教学中，使“理论力学”的教学更加生动、形象，提高学生学习的兴趣及学习效率，为“理论力学”的教学改革提供了方向。

（作者单位：湖南城市学院土木工程学院）