理论力学课程的教学改革探索

孔德清

[摘 要]地方院校理论力学课程存在较多的问题。课程改革的努力方向是转变教学理念，加快地方院校理论力学教学内容的调整，改进教学方法。改革可以从小处着手，从局部做起，教学改革要及时体现在课堂教学中，使学生感到与教材相比课堂教学的变化和新意，教师也可以及时得到教学效果的反馈信息，或补充或修正。只有通过不断改进、不断积累，才能达到吸引学生兴趣、提高教学效率的目的。

[关键词]地方院校;理论力学;教学改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）11-0157-02

一、教学面临的问题

我校是一所地方性本科院校，将教师教育作为立校之本。理论力学是我校物理学师范专业学生的一门基础理论课，也是学生第一次用高等数学方法处理物理问题的一门理论物理课程。多年来，理论力学的结构体系和理论框架几乎没有多大的变化，教材的内容和知识更新很少。[1]此外，教材中所举的例题和习题也是理想化、抽象化的力学模型，很少引入贴近现实生活的背景知识，这种现状使学生感到所学知识脱离实际，直接影响了学生的学习积极性和主动性，不利于学生分析能力、创新能力的培养。理论力学分为牛顿力学和分析力学两部分。牛顿力学部分是从牛顿力学出发建立起来的完整的经典体系，其大部分物理内容与普通力学相同，且二者重复的内容多，重复的程度高，这容易使学生感到教学内容陈旧乏味，学习兴趣锐减。内容重复还会造成学时利用率低，资源浪费等问题。[2]

目前，我校教学改革强调知识面的拓宽和交叉学科的增加。理论力学作为基础课程，课时已被大幅压缩，只有36学时。在教学要求基本不变，学生基础下滑的情况下，用较少的时间讲授全部内容，确实加大了教学难度。[3]同样，学生也面临着学习难度增大的问题。此外，随着智能手机的普及，社会大众的“手机病”不可避免地传染给学生。看手机分散了学生的注意力，降低了学生的学习兴趣。如何把学生的注意力吸引到课堂上来，如何通过改革激发学生的兴趣，提高课堂效率，成为教师迫切的愿望。

二、理论力学的改革方向

教师要把教学作为首要任务，不断提高教育教学水平。积极推进素质教育，为培养创新型、实用性、复合型人才做出努力。这是《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》对教师提出的要求，也是理论力学课程改革的总原则和方向。

（一）教学理念的转变

我国高等教育的教学内容重视理论知识的传授，相对忽视综合素质的培养，现已远远落后于时代发展的需要。从知识能力型教育转化为素质型教育，这是当代科技发展对高等教育提出的必然要求。重视素质教育，重视学生创造能力的培养，既符合人的全面发展的观点，又与未来社会对人才的需求相一致。因此，教师首先要转变单纯的以知识为本的教育观念，要把以人为本、以生为本的教学理念落实到课堂，促进人的全面发展。[4]在理论力学教学中不能只关注专业知识的传授，还要以育人为宗旨，在精神层面、思想层面、情感层面对学生进行人文关怀，把人文关怀渗透到理论力学的教学中。其次，在传承知识同时，要兼顾科学素养和创新能力的培养。重视思维方式的教学，侧重培养学生思考问题、解决问题的能力，减少对学生数学知识和技巧的要求。

（二）加快地方院校理论力学教学内容的调整

我国高等教育教学内容和课程体系的基本框架，形成于20世纪50年代全面学习苏联的时期。几十年来，尽管做过一定的改革和完善，但原有模式的束缚和指导思想的影响仍然存在。虽然近几年来，“新课改”搞得红红火火，但主要在中小学改革实施，大学的教学内容本质上没有改变。[5]理论力学课程也不例外，也存在其内容知识更新少，对学生吸引力减弱的问题。因此，笔者认为理论力学教学内容的调整，要站在学生的角度，换位思考，避免低效率的重复学习，加大理论力学中更加生活化、现代化的内容的讲授，比如要简化弱化教材前三章的教学，强化新知识和分析力学的教学。针对地方院校的学生，没有必要给他们传授过多过难的脱离实际的知识，而忽视其素养能力的培养。在理论力学中学生感到疑惑的内容，比如刚体力系的简化问题、刚体力的做功问题，教学过程要具体详细，也可以进行专题讲授，解决学生的困惑。

（三）教学方法的改进

我校是一所地方性大学，使用的教材和重点大学一样。但是地方院校与重点大学在教学指导思想、教学内容和培养目标方面有很大不同，如若完全照搬重点大学的教材内容和教学计划，让学生一味地加强理论知识学习，这对于应用型人才的培养是极为不利的。因此，在教学上，地方院校必须有别于重点大学，教学方法上要有灵活性，教学侧重点应该有所不同，对教学内容也要做适当地调整和删减。应不断进行教学方法的改进探索，课堂教学可采用灵活多样的教学方法，不同的内容用不同的教学方法。理论力学与普通力学的知识内容重复率高，在新知识新内容少的情况下，只能在教学方法上、课堂教学形式上进行创新，应尽量在PPT课件设计上多花工夫，利用多媒体知识容量大、直观性强、新颖生动的特点重新进行教学设计。应用新方法、新形式调动学生的学习兴趣，调动学生的积极性。比如可组织学生进行探究性学习、自主性学习、学生备课讲课、小组讨论、课堂讨论等，通过多样化的手段激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效率。

三、课堂教学的探索实践

（一）第一章质点动力学

运动学部分的教学应侧重于复习性、总结性讲授，精讲精练，尽量压缩教学时间，进行短学时教学。笔者在运动学教学中以概念教学为突破口，形成概念、模型、工具、物理量为主线的教学思路。运动是物体相对位置的变化，笔者通过“运动”引出“质点”的概念;通过“相对”引出“参考系”的概念;经过 “位置的量化”引入“坐标系”等方法，使教学按照概念的自然顺序一个个展开，这样能节省时间，教学效果好。

质点运动微分方程是第一章的重点，可采用精讲多练的教学方法。牛顿第二定律是核心定律，学生在受力分析时容易出错，要提醒学生仔细认真。教师也可借此教导学生：做人要有责任心，做事要讲方法、讲原则，否则容易造成责任事故。本章其他内容可让学生自主学习，再用讨论课的形式进行补充。

（二）第二章的质点组力学

重点是要求学生对本章的三大定理进行推导，通过推导理解定理的基础和本源，理解定理的创新在何处，概念的内涵是什么。这种推导训练是必要的，可以帮助学生全面理解概念，正确应用物理概念。物理现象的本质特征往往比较隐蔽、抽象，不易直接观察，难以把握。适当的推导训练旨在培养学生的发散思维，创新思维能力和理解能力。变质量物体的运动方程是本章的重点，以前学生很少碰到变质量问题，因此对于这样的新知识、新内容，要详细讲解，通过贴近生活、贴近社会的实例，激发学生的好奇心和学习兴趣。

（三）第三章的刚体力学

大部分内容与普通力学重复，重复会使学生厌烦，让学生有消极情绪。如何讲好新内容，是教学必须重点考虑的问题。重新组织教学内容有利于调动学生的积极性，可先要求学生自学一部分内容，然后教师再讲解。本章从刚体力系的简化方法着手，把简化方法直接用于刚体运动的动力学方程，即质心运动定理和绕质心的转动定理上，直奔刚体力学的核心内容，力产生线加速度，力矩产生角加速度。在动力学熟练之后，再进行刚体力系的做功问题和能量问题的教学。最后，把刚体的碰撞问题作为综合性内容进行总结性探讨。通过刚体的完全弹性碰撞例题，把力学中的三大守恒定律的应用全部展现在学生面前，使学生能换一种视角，重新看待刚体力学的内容。

（四）第四章转动参考系

在讲解好基本理论的基础上，加大补充与现实生活相关的知识，比如用本章所学的科里奥利力的知识解释铁路的磨损问题、河岸的冲刷问题、水流的漩涡和热带气旋等问题，还可以介绍利用科里奥利力的原理设计的质量流量计和陀螺仪。在讲解傅科摆时，笔者补充了广州大学城科技馆的内容。广州大学城科技馆被称为世界展示面积最大、功能最齐全的科普教育场馆，从远处望去，它仿佛一艘正待启航的航空母舰，总建筑面积达13.75万平方米，场馆总投资19亿元。通过科技馆的几张照片可以引起学生的极大兴趣，之后再讲科技馆中的傅科摆，建造傅科摆的目的，以及傅科摆的力学原理。补充这些内容能激发学生的学习兴趣，也能让理论力学内容更加贴近生活。

四、结语

理论力学教学改革是一个持续的探索过程，不能一蹴而就。改革可以从小处着手，从局部做起。教学改革要及时体现在课堂教学中，使学生感到与教材相比课堂教学的变化和新意，教师也可以通过这种方式及时得到教学效果的反馈信息，或补充或修正。只有通过不断改进，不断积累才能达到吸引学生兴趣、提高教学效率的目的。

[ 参 考 文 献 ]

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

[2] 辛志遐，郎丰饶.理论力学教学改革的思考[J].吉林农业科技学院学报，2013（3）：109-111.

[3] 艾薇，侯作富，周思柱，等.理论力学课程教学的现状与教学改革的探索[J].力学与实践，2009（31）：75-77.

[4] 王如鹏.以生为本：实践应用型人才培养模式研究[J].黑龙江高教研究，2013（7）：148-150.

[5] 梁健俊.关于高等教育教学内容和课程体系的改革思考[J].石油大学学报，1998（3）：91-92.

[责任编辑：陈 明]