（河南科技大學(xué)物理工程學(xué)院 河南·洛陽 471023）

0 引言

2017年的《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出：將積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”作為重要任務(wù)，鼓勵教師創(chuàng)新教學(xué)模式，充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，形成線上線下有機結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習新模式；2019年習近平總書記在學(xué)校思想政治理論課教師座談會上指出：挖掘課程和教學(xué)方式中蘊含的思想政治教育資源，實現(xiàn)全員全程全方位育人。在新形勢下，通過創(chuàng)新教學(xué)模式和豐富教學(xué)內(nèi)容改進課程教學(xué)效果、提升人才培養(yǎng)質(zhì)量是各高校正在積極開展的首要工作。理論力學(xué)課程是高校理工類應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，然而，其教學(xué)目前在應(yīng)用型本科院校（以河南科技大學(xué)為例）的情況是課程內(nèi)容多、課時少。任課教師為了趕教學(xué)進度壓縮知識點的剖析講解，教學(xué)內(nèi)容公式推導(dǎo)和例題講解相對單一、教學(xué)模式課堂純粹講授相對單調(diào)、線上教學(xué)使用率低；學(xué)生被動地接受教師傳授新知識，越來越跟不上教學(xué)進度，逐漸失去學(xué)習本課程的熱情和自信心，教學(xué)過程枯燥，教學(xué)效果堪憂。因此，創(chuàng)新教學(xué)模式、豐富教學(xué)內(nèi)容是理論力學(xué)教師改進教學(xué)效果的第一要務(wù)。

1 “線上+線下”教學(xué)有機結(jié)合，助推教學(xué)模式創(chuàng)新

（1）基于十幾年理論力學(xué)教學(xué)實踐經(jīng)驗來看：學(xué)生剛接觸理論力學(xué)課程普遍反映和大一的力學(xué)知識都一樣，因此教師要首先做好理論力學(xué)與力學(xué)的銜接工作：

①教師要正確把理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，突出課程的邏輯性，使學(xué)生深入理解兩者的根本不同：力學(xué)是歸納總結(jié)出物理學(xué)規(guī)律，而理論力學(xué)是使用這些規(guī)律借助高等數(shù)學(xué)工具來分析具體的實際問題；第二定律是由動量定理推導(dǎo)出來的；第三定律是牛頓本人在生活中觀察總結(jié)出來的。力學(xué)可以幫助學(xué)生們理解這些自然科學(xué)的原理是如何歸納總結(jié)出來的，而理論力學(xué)則是這些原理定理守恒律的使用，側(cè)重于數(shù)學(xué)方程的計算，我們可以使用牛頓運動微分方程（也就是牛頓第二定律的微分表示形式）來求解各種各樣的實際問題，比如分析三維空間中自由質(zhì)點的運動問題，受曲線或曲面約束的非自由質(zhì)點的運動問題；根據(jù)物體受到的作用力的表達形式（位移、速度或時間三種自變量的單函數(shù)還是聯(lián)合函數(shù)）來具體分析常系數(shù)微分方程的計算過程，并根據(jù)計算的結(jié)果理解運動規(guī)律。更為重要的是：理論力學(xué)中一個重要分支-分析力學(xué)，這是數(shù)學(xué)家們借助變分原理和方法來求解物理學(xué)問題，其求解過程比牛頓力學(xué)簡單，并且越復(fù)雜的實際問題使用分析力學(xué)的知識來計算越便捷。②讓學(xué)生認識到理論力學(xué)課程中的部分內(nèi)容在力學(xué)中雖有所涉及，但是微積分思想和求解常系數(shù)微分方程的引入使理論力學(xué)分析問題更系統(tǒng)，更深入。③考慮到多數(shù)學(xué)生一直困惑于用微積分和求解常系數(shù)微分方程等問題，講課時，需要一步步講解計算過程以加強和鞏固學(xué)生對它們的運用。只有做好這些，學(xué)生才能欣然地、循序漸進地學(xué)習接受新知識。

（2）對平時教學(xué)效果的考量和期末考試成績的數(shù)理分析得到：河南科技大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生在理論力學(xué)課程難度方面的認知是：僅有不到10% 的學(xué)生覺得課程簡單，能夠全部掌握教師所講的內(nèi)容并在最終的期末考試中取得優(yōu)秀；30%左右的學(xué)生覺得難度一般，能夠基本掌握所講內(nèi)容；40%的覺得課程學(xué)起來難，老師講的內(nèi)容只懂一些；20%左右的學(xué)生覺得課程非常難，對老師講的內(nèi)容完全理解不了。大部分學(xué)生能夠做到在課堂上聽，但是做不到課前充分預(yù)習和課后高效復(fù)習。這說明學(xué)生自主學(xué)習能力還有些薄弱、也缺少良好的學(xué)習方法。從教學(xué)活動角度看，學(xué)生不但希望聽老師講，還希望與老師、同學(xué)交流和親身體驗等多種活動。單一的教學(xué)模式不再滿足學(xué)生需求，學(xué)生希望課堂教學(xué)，也希望有網(wǎng)上教學(xué)。

（3）對平時教學(xué)過程的深入溝通了解到：大部分學(xué)生（70%）認為理論力學(xué)課程重要，可以拓展思維、拓寬知識面、培養(yǎng)科學(xué)思維、為創(chuàng)新和探索提供理論支撐；30%的學(xué)生認為該課程不重要，只是為了拿學(xué)分。學(xué)生對理論力學(xué)與所學(xué)專業(yè)相關(guān)性的認識不多也不夠具體，這也要求教師能及時把理論力學(xué)這門基礎(chǔ)課程和后續(xù)的專業(yè)課程（比如材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)等）之間的銜接知識讓學(xué)生切實理解，比如講解剛體的平衡方程時，不考慮變形效應(yīng)，運動方程的個數(shù)等于未知數(shù)的個數(shù)，我們稱之為靜定問題；在工程力學(xué)中物體的變形效應(yīng)不能忽略，則此類未知數(shù)個數(shù)大于方程個數(shù)的問題稱之為非靜定問題，我們舉橋梁問題簡單的講解一下就可以加深學(xué)生對該知識點的理解，并提高對理論力學(xué)課程學(xué)習的興趣和積極性，并為后續(xù)課程的學(xué)習打下基礎(chǔ)。

（4）隨著信息技術(shù)與教育教學(xué)的逐漸融合，“混合式教學(xué)”（即“線上+線下”教學(xué)）模式優(yōu)點逐漸突出。教師可以在四個方面發(fā)揮混合教學(xué)模式的優(yōu)勢互補作用。①擴展教學(xué)活動的時間和空間。教師可以把錄好的講課視頻和習題講解視頻上傳網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺，方便學(xué)生隨時隨地觀看，講授的內(nèi)容上要做到既要突出重點，也要精講典型的例題和習題，講解過程多用現(xiàn)實生活舉例，比如在講剛體的各種特殊運動時多和實際物體聯(lián)系：剛體平動時，講解公路上行駛的汽車，分析其前后輪胎受力是否相同，解釋“漂移”是如何實現(xiàn)的，學(xué)生們對該知識點的理解一定是深刻的；剛體定軸轉(zhuǎn)動時，實地講解學(xué)生們頭頂上風扇的運行規(guī)律；剛體平面平行運動時，講解自行車的運動規(guī)律，學(xué)生們會心領(lǐng)神會兩種軌跡的區(qū)別和聯(lián)系；剛體定點轉(zhuǎn)動時，播放陀螺的運動視頻，讓學(xué)生回憶自己小時候玩陀螺的場景，能很好地理解歐勒角的定義。課堂多點實驗，比如在講解角動量守恒定律時，可以播放花樣滑冰運動員的視頻，伸開雙臂，角速度減小，抱緊雙臂，角速度增大，引導(dǎo)學(xué)生嘗試思考能不能用一些因陋就簡的小實驗來同樣驗證這個守恒定律，以啟迪學(xué)生的思路，活躍課堂教學(xué)的氣氛，提高教學(xué)效果。多點小組討論，主要探討原理定律如何應(yīng)用，同一道例題或習題嘗試用不同的方法來求解。比如橢圓軌尺可以分別使用運動學(xué)方程和剛體的平面平行運動方程都能得到其上任意一點運動的速度和加速度；兩個固定球支撐一自由球的三體平衡問題，既可以使用牛頓力學(xué)中平衡力系原理，又能使用分析力學(xué)中虛功原理進行求解；再比如，運動質(zhì)點和直角劈的兩體運動問題，既能使用牛頓力學(xué)中的運動方程和守恒定律求解，也能使用分析力學(xué)的拉格朗日方程求解......這類一題多解問題的分析過程，一方面調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習積極性，另一方面也能通過不同角度分析問題來提高學(xué)生的邏輯思維能力。除了精進各個講授環(huán)節(jié)之外，還可將仿真實驗嵌入多媒體教學(xué)中，演示使用物理數(shù)學(xué)軟件進行數(shù)值分析計算，演示使用圖形或動畫形象地模擬分析物體的受力情況及運動過程，提高學(xué)生對課程內(nèi)容掌握的牢固度。②提供多元的教學(xué)互動形式。除了課堂上面對面的及時交流，還可以通過QQ、微信、釘釘?shù)冉换テ脚_及時進行知識點的答疑解惑和對日常學(xué)習生活中實際問題的理解，隨時隨地進行便捷的交流溝通，不僅能提交教學(xué)質(zhì)量還能增進師生情誼。③開展多元化的教學(xué)活動。課堂上開展對學(xué)習過程進行引導(dǎo)和啟發(fā)的活動；網(wǎng)絡(luò)平臺上多開展作業(yè)討論、問卷調(diào)查、章節(jié)測驗等有監(jiān)督效果的活動；兩者結(jié)合形成“預(yù)習—聽課—復(fù)習”的學(xué)習環(huán)節(jié)。幫助教師及時了解學(xué)生的學(xué)習情況，并適時給予監(jiān)督和全面的綜合評價；學(xué)生可以通過隨時查看自己各個項目得分情況了解最近學(xué)習狀態(tài)，做出反思，及時調(diào)整學(xué)習態(tài)度和方法。開展這些多元化的教學(xué)活動，不僅能夠幫助學(xué)生提高自主學(xué)習能力、培養(yǎng)良好的學(xué)習習慣；還自然而然地加強了學(xué)生之間、師生之間的交流溝通和學(xué)生在教學(xué)中的參與度。④用好網(wǎng)上優(yōu)秀教學(xué)資源拓寬課程內(nèi)容范圍、拓展課程內(nèi)容深度，使得學(xué)生能多角度、全方面的理解所學(xué)知識。

2 多種思政元素融合提高育人效果

加入多種多樣的思政元素，既能使得教學(xué)內(nèi)容豐富多彩，又能更好的實現(xiàn)教書育人的目的。（1）加入現(xiàn)代科技前沿技術(shù)。比如，講動量守恒定律應(yīng)用時，引導(dǎo)學(xué)生運用該知識推導(dǎo)火箭飛行原理公式，并借機介紹我國航天技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新的奮斗歷程，以此激發(fā)學(xué)生強烈的民族自豪感；講多普勒效應(yīng)的原理和實際應(yīng)用時，可以介紹我國自主研制的“蛟龍?zhí)枴睗撍骷捌淠壳暗南聺撋疃龋还馐沟谜n本上知識的應(yīng)用直觀呈現(xiàn)，同時也讓“科技強國、創(chuàng)新興邦”的理念滲透入學(xué)生心中。（2）加入科學(xué)家的故事。比如，國內(nèi)科學(xué)家錢學(xué)森、鄧稼先和于敏等，介紹他們國為重，家為輕；科學(xué)最重，名利最輕的精神境界，讓學(xué)生深刻認識真正的大愛、大義和奉獻，增強內(nèi)心深處的責任和擔當。（3）加入與課程內(nèi)容有關(guān)的娛樂節(jié)目。比如，講角動動量守恒定律應(yīng)用時，播放一段我國滑冰運動員比賽的視頻或相關(guān)娛樂節(jié)目視頻，再插入一段有關(guān)該知識的討論，活躍課堂氣氛的同時，又加深了同學(xué)們的記憶。（4）加入中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，能讓學(xué)生陶冶人文情操，增強學(xué)生的愛國情懷。比如，講解動量定律時得到以下結(jié)論：要使給定物體的動量發(fā)生一定的改變，需要作用多大的力，該力作用多長時間。當作用力較小時，需要的作用時間就長些；而當作用力較大時，需要的作用時間就短些。通過對動量定理的學(xué)習和討論，教育學(xué)生找準目標后就一定要堅持努力，每天進步一點點，量變引起質(zhì)變。（5）加入辯證唯物主義世界觀。比如，講光的波粒二象性時，簡單扼要介紹“波動說”和“微粒說”經(jīng)歷三百多年的爭論，最終經(jīng)過大量的科學(xué)實驗確定光既有波動性又有微粒性，讓學(xué)生深刻體會到實踐是檢驗真理的唯一標準，順勢鼓勵學(xué)生在生活和學(xué)習中要勤于用實際行動驗證自己的想法。思政教育與課程教育的有機融合，豐富教學(xué)內(nèi)容的同時，也在踐行著立德樹人的教育理念。

3 結(jié)語

理論力學(xué)的實際教學(xué)工作目前還存在著各方面問題，但是在新時代教育教學(xué)改革形勢的激勵下，我們進行了深刻的思考并提出了相應(yīng)改進措施。期待這些措施能有助于提高教學(xué)效果，發(fā)揮高校育人的優(yōu)勢，為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量貢獻一分力量。