《理论力学》课程的教改认识

杨欣怡 刘洋 吕超颖

摘 要：《理论力学》作为机械类专业课程中的一项重要课程，内容涵盖面广、知识点庞杂，应用性较强。针对目前《理论力学》课程教学中出现的学生参与度低、课堂活跃度不够、课堂效果不佳等问题，将对教学方法、考核方法等进行探讨，提出以学生为中心，借助多媒体教学的方法，以达到提高学生兴趣和授课效果的目的。

关键词：理论力学 教学方法 考核方法

1 引言

《理论力学》作为机械类专业的一门基础课程，内容涉及非常广泛，主要包括静力学、运动学和动力学三部分，其中静力学是对物体受力分析、平面力系和空间力系进行了深层次的讨论和研究，运动学是对质点和刚体的简单运动以及点的合成运动、刚体平面运动等复杂运动都进行了解与掌握，动力学则是对基本方程、微分方程、动能定理和达朗贝尔原理等进行说明。该课程是材料力学、流体传动与控制等机械相关专业课程的基础，因此该课程对于学生的重要程度不言而喻。但现阶段通过对学生课堂表现的观察，发现学生整体的参与度较低、课堂活跃度不够，使得课堂效果不佳，大部分学生对理论力学所讲知识无法有效吸收，仅靠死记硬背等简单方式来完成本门课程考试的任务，通过分析及研究可以理论力学课程现有的课堂效果不利于学生进入社会后的发展，因此改进理论力学课堂教学的内容以及方式方法对提高机械类专业学生对学习理论力学课程的学习热情具有重要影响。

2 教学内容、教学方法及考核方法

2.1 教学内容整合优化

理论力学课程主要包含静力学、运动学和动力学三大部分，其书籍种类也不计其数，但通过对比可以发现，对于不同出版社所出版的理论力学教材或者课外辅导书籍来说都是大同小异的，问题主要体现在绝大部分的题目不够新颖，在随着社会热点变化的同时没有得到相应的改变，如在静力学部分中对物体进行受力分析时，还只是借助简单的梁、球体、墙壁来讲解和说明对于物体受力分析过程中所应该注意到的步骤及问题，这样的教学内容对学生来说是相对乏味的，并不能有效地勾起学生的热情度。基于此，在进行相关内容讲解的同时，应该以时事热点来进行切入及说明，如近些年来，桥梁安全是大家比较关注的一个热点问题，如果我们在进行受力分析相关内容讲解的同时，能够引入桥梁承载能力及受力均匀度的分析，从而来加深学生对于此内容的学习及掌握程度。传统的内容在一些特定的时候对提高学生的参与度来说效果并不是很好，因此我们要对所讲授的内容进行整合优化，利用每节课有限的时间来为学生勾画出较大的接触广度。

2.2 以学生为中心的教学组成

在传统的课程教授模式中，对于理论力学这门专业基础课程的讲授，通常是以老师为主，学生为辅的形式来进行的，知识点总是单一地进行单方向的传递，使得学生对于所讲授内容的兴趣度及参与度不高，长期以往会造成学生失去对于本门课程学习的热情和兴趣。针对此现象的出现，老师应结合学生的实际情况对讲课的内容及方法进行调整，如适当添加多媒体动图的演示、其中对于较难理解的结构及运动情况可用UG、Pro/E等三维建模软件来在课堂上进行模型的建立，通过在课堂上的亲自动手演示来加深学生对于知识难点的理解及掌握，并且可以在建模的过程中，通过对重要操作命令的反复强调及对相似命令的实例区分，来说明不同命令所呈现出不同的处理特点，如UG软件中的布尔运算，包括求和、求差及求交。通常当老师首次提出基本概念时，学生都是处于很难理解的状态，对这三种不同计算方式的特点也不够了解，那么在此时，教师就可以直接借助UG等软件来进行实体的操作演示，让学生能够更加直观地感受和区分，如可以利用圆柱体命令首先建立出一个三维圆柱体，其次在三维圆柱体表面上端建立同轴不同径的另外一个三维圆柱体，并将新的三维圆柱体表面向下拉伸，使得两个圆柱体之间有重合部分，接着就是利用三种不同的计算方式来完成对两个目标对象的选取，从而得出不同的计算结果。通过简单的对比来加深学生对于布尔运算的理解及掌握。除此之外，还可通过使用CAE模拟软件，如DEFORM、ABAQUS等对物体的运动过程进行仿真演示等。例如在对刚体平面运动的定义讲解及教授时，学生根据书本上标出的二维图一时间无法理解或想象出曲柄连杆、齿轮机构等的平面运动状态，此时即可通过软件建模及CAE仿真来实现连杆或机构整体动态运动的展示，加深学生对于刚体平面运动定义的理解及掌握，如此教学，可使学生在学习理论力学知识内容的同时也接触关于CAD/CAE/CAM 计算机软件技术等的相关内容，为今后从事模具设计、结构优化等工作奠定了一定的基础。通过教学方式的改变来实现传统教学问题的改善，通过多种教学方式的变化加深学生课堂的参与度，有效提高学习效率。

2.3 实验实训练习

针对本门课程的性质以及应用型本科院校的定位标准，对于理论力学知识的讲解其目的主要是在实际的应用过程中去分析力学等问题，因此应借助学校实验室以及工程实际问题分析，在实验室中加深对于平面及空间力系平衡问题的讨論及分析。

传统理论力学的教学过程中，绝大多数院校均是以理论教学为主，忽略了对于实验及实训内容的讲解，使得学生的实际动手能力以及利用理论力学相关知识解决实际力学问题的能力得不到锻炼和提高，因此在对本门课程改革的过程中，要加大实验等动手练习的比例，以此来达到锻炼学生将所学理论知识转换成实际解决问题的能力和本事。例如在理论力学静力学部分中的摩擦相关章节的学习过程中，可以通过增添实验课时来加深学生对于静摩擦、动摩擦等的理解和判断。具体的实验项目可以包含摩擦系数量测实验以及影响动摩擦因数的因素试验等。现以影响动摩擦因数的因素实验为例，在本次的实验练习中，学生首先可以凭借自身所学习过的相关知识，思考总结能够影响动摩擦因数的因素都有哪些，然后将其影响因素进行整理，接下来就是想办法改变试样的条件，以验证是否能够影响摩擦因数，比如以材料表面的粗糙度为影响因素，学生就会利用所学过的知识去思考改变材料粗糙度的方法，如可以借助不同粒度的砂纸来对材料表面的粗糙程度进行改变，使得试样达到实验的条件，其次就是利用专业的实验设备，如摩擦系数测量仪来完成不同条件下摩擦系数的量测，即对具有不同粗糙程度的试样的摩擦系数进行量测，从而探索不同影响因素对于摩擦系数影响的具体规律。通过此次实验的整体操作练习过程，不仅使得学生掌握了使用设备测量摩擦系数的能力，还使得学生对于试样的磨制有实际的操作练习，为今后学生从事相关实验或者性能检测等提供一定的操作基础。简单的一个实验可以从方方面面来锻炼学生的综合能力，因此可以看出实验及实训对于理论力学教学的重要性，学生通过亲身实验的操作，能够加深对于理论知识的掌握，以及综合运用所学知识解决实际问题的能力。故在理论力学的教学改革中，实验及实训课时课程内容的添加对于提升理论力学教学效果来说是很重要的一环。

2.4 考核方法的变革

理论力学课程传统的考试形式总是以笔试试卷地形式来进行，且考试成绩在整体的成绩中占据极大的比例，这样传统的考核方式使得学生往往是在考前对所学的理论知识点进行突击，通过死记硬背的方式也能够顺利通过考试，但是学生对于知识点实际理解的程度并不像考试成绩所体现出来的那样。因此可以看出这种传统的考核方式仅仅能够简单检测出学生对于学习内容的识记程度，却不能有效地锻炼学生对于所学知识的应用能力。尤其是对于应用型本科院校的定位，旨在培养具有实际动手及操作能力的学生，应将重点放在学生实际对于知识点掌握及使用的熟练程度上，故针对此情况，应对理论力学课程的考核方式也进行调整，主张多元化的考核方法，除了将笔试成绩纳入成绩考核内，还应将学生平时上课时的表现及参与互动情况作为成绩考核的一部分，以此来促进学生在课堂上的专注度，并结合课时安排，对实践内容所占的比例进行调整，实验包含的内容除了简单的验证性实验之外，多进行开放性及创新性类型的实验操作，加大学生实际动手能力，综合多个方面来丰富考核方法，使得学生的理论及实际运用的能力均能够得到有效地检测及提升。

3 结语

本文通过对《理论力学》课程的学习现状进行简单介绍，并对造成此现状的原因进行简单分析，基于以上对该门课程的教学方法及考核方式進行教学讨论，提出以学生为中心的多种教学手段结合、增加实验及实训课程内容以及多元化的考核方式，使得学生对于理论知识及实际运用知识的能力都得到一定程度地提升。让学生在具有足够专业知识的前提下，具备一定程度的发现问题、分析问题及解决问题的能力，为今后进入社会奠定下牢固的基础。

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