王玉才 王麗萍

[摘 要] 理論力學是研究物體機械運動的基本規(guī)律的科學，它是一般力學各分支學科的基礎(chǔ)。針對理論力學傳統(tǒng)教學模式的利弊進行分析，結(jié)合理論力學課程的特點和其在高等院校課程體系中的基礎(chǔ)地位，提出了理論力學的多元化的教學模式。通過在教學中實施多元化教學方法，激發(fā)了學生學習的興趣;應用啟發(fā)式教學和課外多樣化練習等模式，調(diào)動學生的積極性，提高學生綜合運用理論力學解決問題的能力，提高了工科專業(yè)教師的教學能力和理論力學課程的教學效果。

[關(guān)鍵詞] 多元化教學模式;理論力學;教學改革

[基金項目] 2019年甘肅農(nóng)業(yè)大學混合課程建設(shè)項目（理論力學）;甘肅農(nóng)業(yè)大學“農(nóng)業(yè)水利工程一流本科專業(yè)”建設(shè)項目

[作者簡介] 王玉才（1985—），男，甘肅景泰人，博士，副教授，主要從事水利工程的教學及科研工作;王麗萍（1982—），女，甘肅臨夏人，碩士，主要從事本科生教學管理工作。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0254-03 ? ?[收稿日期] 2019-12-10

理論力學是一門理論性較強的技術(shù)基礎(chǔ)課，是研究機械運動基本規(guī)律的科學。因此，理論力學既是各門力學學科的基礎(chǔ)，又是各門與機械運動密切聯(lián)系的工程技術(shù)學科的基礎(chǔ)，在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應用[1]。它是機械、建筑類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。許多后繼課程如材料力學、結(jié)構(gòu)力學、振動理論等，都要以理論力學的理論為基礎(chǔ)。因此，作為一門水利類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)主干課程，如何通過較好的教學模式和方法的應用，提高學生利用理論力學專業(yè)知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，提高學生實驗和實踐能力以及創(chuàng)新能力，是教學工作者需要研究和探討的重要問題。由于目前各個高校理論力學教學中的教學內(nèi)容側(cè)重點、教學模式和方法不盡相同、各有利弊，理論力學教材也豐富多樣（見表1），因此，對理論力學的多元化的教學模式應用的探討具有一定的實踐意義。

一、傳統(tǒng)理論力學課程教學模式

理論力學是專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)主干課程，是一門理論性較強和具有實際問題的課程，公式較多，計算能力要求很高，對學生高等數(shù)學、大學物理等課程要求較高。理論力學課程的傳統(tǒng)教學模式主要有講授法和課堂討論法，兩種方法的教學各有利弊。

1.以教師為主體的講授法。講授法是一種最基本的教學模式，是通過老師的語言向?qū)W生描繪情境、敘述事實、解釋概念、論證原理和闡明規(guī)律的教學方法。通過課堂充分講解和富于理性的闡述，上課效果會很好，當然，再結(jié)合其他方法的應用效果會更好。理論力學習課堂教學應改變滿堂灌的形式，在精選習題的基礎(chǔ)上，采取互動式或討論的教學方法，充分調(diào)動學生的積極性和發(fā)揮其自主性[2]。某高校理論力學教學主要模式為滿堂講授模式，從表2可以看出，卷面成績并不理想。

2.以學生為主體的課堂討論法。在教師的指導下，學生以小組為單位，圍繞教材的重要和關(guān)鍵問題討論，其優(yōu)點在于全班絕大多數(shù)學生都參加討論，可以培養(yǎng)學生的合作精神，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生學習的獨立性。但這種教學模式的弊端也較為突出，比如在知識傳授的系統(tǒng)性、扎實性和快速性等方面存在不足[3]。近年來，翻轉(zhuǎn)課堂教學模式備受關(guān)注，由學生在課前通過信息技術(shù)的幫助完成知識的接受，課堂上在教師與同學的共同協(xié)助下完成知識的內(nèi)化[4]。

理論力學課程的教學中存在不少問題。首先，理論力學課程學習難度較大且內(nèi)容較煩瑣，如運動學中的運動方程的建立和動力學中的虛位移原理等知識點;其次，學生的畫圖能力不夠，在靜力學中進行受力分析以及動力學都需要比較好的作圖能力;最后，實際問題抽象能力及建模能力培養(yǎng)不夠，由于學時有限，在很短的時間內(nèi)既要完成較多的系統(tǒng)理論內(nèi)容，又要培養(yǎng)學生建模及抽象能力，這對老師的要求很高。因此，必須開展多元化的教學模式探討，才能使學生更好地學習理論力學課程。

二、理論力學的多元化教學模式

所謂多元化的教學模式就是在課堂上采用以多媒體與黑板相結(jié)合為主線的教學方法，結(jié)合其他先進的教學方法（翻轉(zhuǎn)課堂等）來加強師生間的互動，同時舉辦教授專題報告，從而使同學們了解該學科的前沿研究方向。與此同時，在條件允許下建立基于網(wǎng)絡(luò)教學平臺，有針對性地給出討論的內(nèi)容，讓同學們各抒己見，最后由教師總結(jié)，增進師生間的交流[5]。由于傳統(tǒng)理論力學課程教學模式存在一定缺陷，所以尋求一種較好的教學模式對該課程的教學有著至關(guān)重要的作用。

1.注重理論和實際相結(jié)合。理論力學是一門將實際工程問題抽象為數(shù)學模型的課程，在授課時需要注重理論和實際的結(jié)合。如何解決實際當中的問題，這就需要理論力學嚴密的邏輯推理與集中思維，同時結(jié)合理論力學的建模思路，將實際問題抽象化。比如，理論力學中的桁架問題。桁架在水利工程中應用較多，但就實際的桁架如何簡化，節(jié)點和連桿如何計算受力，在授課過程中首先使學生認識到實際工程中的問題，提出如何解決問題，再將其簡化，最后利用理論力學中的方法解決問題，從而達到提高學生創(chuàng)新和解決實際問題的能力。

2.多媒體與討論式教學相結(jié)合。多媒體教學是在教學過程中，根據(jù)教學目標和教學對象的特點，通過教學方法和內(nèi)容的設(shè)計，合理選擇和運用現(xiàn)代教學媒體，將課程內(nèi)容用豐富的多種媒體信息傳授給學生，提高課程的教學效果。理論力學課程中的很多機械運動內(nèi)容很難用語言表達出來，但可以用圖像和視頻的方式很直觀地展現(xiàn)給學生，這樣多媒體在理論力學課程的教學中就會有很重要的作用。同時，在應用多媒體授課的同時，將討論式教學小組引入，激發(fā)學生學習知識的興趣，二者結(jié)合共同起到更好的授課效果。

3.以學生為主體，引入翻轉(zhuǎn)課堂。在高等教育逐步發(fā)展過程中，培養(yǎng)專業(yè)復合型人才非常重要，同時學生的主體地位日益凸顯，并且在教學中也逐步實現(xiàn)。以學生為主體的教學，就是在教師的指導下，學生主動成為學習的主體，各抒己見，獲得知識或鞏固知識。通過教師和學生主體地位的轉(zhuǎn)變，促使全班絕大多數(shù)的學生都參加討論，培養(yǎng)學生的合作精神，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生學習的獨立性。在此基礎(chǔ)上，引入最新的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，教師可以將新的課程內(nèi)容放在校園網(wǎng)絡(luò)，并分成時間比較短的視頻等形式，學生在其空閑時間就可以學習新課程的內(nèi)容。將其進行分組，在課堂講授和學習中，教師讓每個小組進行講述并討論學習，再對不清晰或易混淆內(nèi)容進行重點講解，最后進行翻轉(zhuǎn)課堂的效果評價和成績評定。

4.引入Maple等可視化教學。Maple是一套高性能的可視化軟件，具有強大的符號、繪圖功能，不僅可以簡便地求解、計算煩瑣的數(shù)學公式，還可形象地展示公式的物理圖像，使其變得形象直觀[6，7]。將Maple運用到理論力學的課堂教學中[8]，能夠使很多理論力學中的復雜問題簡單化，抽象問題可視化，從而學生對機械運動規(guī)律的理解更加深刻，提高學生的自學能力。同時，能使學生掌握Maple軟件和數(shù)值仿真計算方法，提高學生的動手能力和計算機能力。Maple在理論力學的教學中，尤其是在運動學和動力學中，其數(shù)值計算能力和圖像繪制、動畫演示功能非常突出，比如在鐘擺的運動、動量守恒定理的演示等方面。

三、多元化理論力學課程教學模式的效果

傳統(tǒng)的教學模式下，很多學生都是機械的學習、應付考試，缺乏學習的積極性和主動性，并且很難將理論力學的知識運用到具體的工作中去。在理論力學課程某些內(nèi)容的講授過程中，較難理解的內(nèi)容通過多媒體的圖片和動畫的演示生動地展現(xiàn)給學生，再通過具體的實驗過程，就能提高學生的動手能力，對一些力學現(xiàn)象的認識就會更加深刻。通過引入翻轉(zhuǎn)課堂和微課等教學模式，提高學生的主體地位，從而提高學生的積極性和主動性。尤其是學生自主選擇的翻轉(zhuǎn)課堂，在出勤率、學生總體綜合成績等方面都略高于普通班級（見圖1）。

通過對傳統(tǒng)教學模式的改革，形成多元化的理論力學課程教學模式，不僅能夠提高學生對理論力學課程學習的興趣，而且能夠幫助學生系統(tǒng)地掌握理論力學相關(guān)知識，還能提高學生的實踐創(chuàng)新能力。同時，高校專業(yè)教師的教學能力和理論力學課程的教學效果有顯著提高。當然，對理論力學課程的教學模式的探討還需要不斷創(chuàng)新。

參考文獻

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