浅谈理论力学有效教学的几点方法

高申煣，周 涛，王凤娟

（齐齐哈尔大学机电工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

理论力学是力学类、机械类和土木类等专业的基础必修课，是材料力学、机械振动、机械原理等课程的基础，甚至一些研究生课程里也会有少些学时的理论力学课，它在理工科院校的教学活动中具有重要地位。但学生普遍反映其内容繁多且较为抽象，不好理解，加之在应用型大学中不断缩减课时，那么如何让学生能在有限的时间内掌握相应知识点、学好理论力学，这就要求我们不断探索有效教学方法以适应现代大学的需要。根据新课程标准的要求，针对机械类学生特点，将理论力学较为有效的教学方法归纳如下。

1 结合科技前沿有效教学

为了开拓视野、紧跟科技前沿，可结合教师自身的科研项目，介绍相关知识点在工程实际中的应用来激发学习兴趣。还可以引入与理论力学学科相关的最新国际国内科研成果，例如航空航天领域火箭发射、卫星空间对接等动力学问题，机器人手臂运动问题中涉及的刚体动力学知识等。因为高科技新成果在新闻中经常能看到，因为好奇新事物从而引发求知欲。但是学生不知道原理，在课堂上引入相关理论力学知识加以解释，学生会有豁然开朗的感觉继而体会到学习理论力学的重要性和乐趣。

2 结合多媒体有效教学

在讲绪论时，可以将有趣的理论力学现象嵌入多媒体课件中。例如介绍绪论时引入美国塔克马大桥“空中飞舞的大桥”影像资料，勾起学生们学习理论力学的兴趣。静力学部分应用多媒体辅助教学可以大大缩短画受力分析图的时间。运动学部分结合实际制作Flash动画演绎，学生反馈效果很好。例如借助多媒体可以直观生动地描绘点的运动轨迹，又例如在介绍刚体的简单运动时，通过制作动画，可以直接明了的理解平移和定轴转动进而分析各杆件的速度和加速度等物理量。

在介绍点的复合运动时，动画的优势更加明显。例如对理论力学教材[1]例7-7回转仪上各点的速度、加速度分析求解时，圆盘做定轴转动的同时框架也在做定轴转动，通过制作动画进行演绎，可以直观的看到各点的运动情况，区分三种运动，进而帮助学生进行各点运动分析，有些时候没有多媒体辅助设备，讲解复杂的刚体平面运动时，学生们只能凭空想象，理解起来很吃力，导致一道平面运动综合题会占用很大一部分课堂时间。例如在介绍刚体的平面运动时理论力学教材例8-17，制作动图如图1所示，根据动图很容易判断AC平移运动、BD平移运动以及AE的平面运动。

图1 刚体复杂平面运动

但是应用多媒体的弊端是讲课节奏稍快，同学们在短时间内要吸收整页PPT内容显得有些困难。教师可以根据教学大纲的要求，在每页PPT上用不同字体大小、字体颜色来区分重难点，针对重难点部分放慢讲课速度，这样可以帮助学生将注意力集中在重难点内容上。

3 引导和激励

在学生思路偏离、思维受限不能有效对知识点进行拓展时给予引导，在学生不愿学习、对理论力学知识不感兴趣时给予激励。对那些能用不同方法解题，思路正确且带动周围同学一起探究理论力学知识点的同学给予加分鼓励，以吸引更多的同学向榜样学习。

在知识应用上的引导，具体表现为对一些简单知识点和习题只做提示，留给学生自己思考和归纳总结，增强他们学习的主动性。如果时间允许可以采用过程启发式教学[2]。例如对于动力学部分，很多题型都是一道题有多种不同解法，可以引导学生尝试不同解法，开拓思维的同时也达到了复习的目的，等到大部分同学都做出了一个自己的答案时，再让最先找到不同解法的同学给大家讲一下思路，对正确的方法给予适当加分。这样会产生一个有趣现象，不断有同学提出新方法，还有一部分同学直接对其方法进行质疑。在质疑中加深了学生对知识的理解。无论是提出新方法还是提出质疑的同学，都是本节课的受益者，因为他们真正的参与了课堂，真正的根据已经学到的知识点进行思考探索。然后和同学们一起探索比较其他不同解法，在适当的时候再由教师进行归纳分析总结，最后给出最佳答案并对最佳答案进行加分奖励。假设学生本节课回答问题的主动性不高，给回答问题的学生们适当的加分激励。或者把习题布置下去让同学们课后做，结合翻转课堂下次课分组讨论学习。

通过引导和激励达到对课堂的整体调控。例如当学生犯困状态不佳时，能让他们精神振作；当学生过度兴奋时，能让他们归于平静；当学生迷茫无解题思路时，能给他们指明方向；当学生没有信心时，能调动他们的积极性。

4 有效理解各部分概念之间的关系

静力学研究的是物系在任意力系下的平衡规律，平面和空间力系的讲授主线为：汇交力系、力偶系、任意力系，其中任意力系可由力系和力偶系等效替代。然后应用平衡方程进行求解。运动学的概念由点到刚体，由简单运动到复杂运动。首先理解点的运动学和刚体的简单运动（平移和定轴转动）。其次学习点的合成运动，最后学习刚体的平面运动（即有平移又有转动）。动力学主要学习三大定理和两个原理，即动量定理、动量矩定理和动能定理以及达朗贝尔原理和虚伪移原理。通过牛顿定理将静力学和动力学部分相结合来分析动力学问题。理解各部分概念之间的关系进行有效教学。

5 提升自身素，质精讲精练

不断学习最先进的教学理念。不断进行课前、课中以及课后反思，总结心得。多参与一系列教研活动，听名师讲座，找到自身的弱点确定今后应该努力的方向。不断提升自身教学水平和素养。

帮助学生掌握学习策略，根据工程实际，设计明确有效的教学任务。努力做到精讲精练的同时注重理论力学的“讲和练”要与工程实际相结合，提高学习应用效率。机械类专业学生在学习理论力学前都经历了车间实习，对部分机床、齿轮传动和杆件机构都有了一定的认识，例如将牛头刨床机构抽象为如下力学模型，进行运动学分析。

图2牛头刨床机构运动简图

图2 为车间里的牛头刨床机构，在刨床上直接简化模型为：黄色部分为遥杆，蓝色部分为滑块，上下两个黑色部分为定轴。直接联系工程实际，然后进行运动分析。这样在练习题提高课堂效率的同时让学生们有一种学以致用的感觉，瞬间将同学们带回工作现场，应用理论力学知识求解问题。

6 正确处理师生关系促进有效教学

正确处理师生关系，首先要遵守师风师德准则。现在全国各高校都在强调师风师德建设的重要性，教师要做到“德为人先，学为人师，行为世范”。准守规则，承担责任。在课堂上教师要严格规范自己言行，不使用低俗恶毒的语言对学生进行侮辱。

教师要尊重学生的个人能力和人格尊严。高校教师从学历上来看研究生居多，也不乏有名校和海外留学的优秀人士，有些教师智商高、学历高、经历丰富、眼界开阔，一些教授只给研究生博士生上课，觉得给大一、大二的孩子们上课有些“大材小用”。或者有一些教师在课堂上针对一个知识点讲解两次之后，若有学生仍然没听懂，就使用侮辱性词语辱骂学生，大大伤害了学生们的人格尊严，贬低了他们的个人学习能力。学生很容易对学习失去兴趣，产生自我否定甚至逆反心理。

因此，要亲切友善地与同学进行交流学习，不讽刺、不挖苦、不歧视学生，及时给学生们赞赏，尊重他们的人格尊严，公正、平等对待学生。对学生严慈相济，做学生的良师益友。师生关系融洽能有效促进课堂教学顺利进行。