土木工程專業理論力學課程的思考論文
摘要:理論力學是獨立學院土木工程專業的專業基礎課程，是后續材料力學、結構力學等課程的基礎，在整個土木工程專業課程結構中占有相當重要的地位。文章結合課程教學實踐，通過分析獨立學院理論力學課程的教學現狀，從課程的內容組織、教案設計和興趣培養三個方面對課程教學進行分析，以期提高理論力學課程教學水平和效果。
關鍵詞:獨立學院;土木工程專業;理論力學;課程教學
中圖分類號:G642.0;TU 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2016)01-0081-04
理論力學課程是獨立學院工科專業一門重要的學科基礎課，是材料力學、結構力學等后續課程的基礎，同時也是一門與工程實際緊密聯系的課程［1］。通過學習理論力學，學生可以提高分析和解決問題的能力，建立科學的思維方式和學習方法，提高自身的動手能力和創新能力。理論力學與生活和工程實踐緊密相關，學生本應興趣很高，但筆者在教學實踐中發現，學生對理論力學課程學習，普遍缺乏興趣，積極性不高，尤其在獨立學院，形勢更為嚴峻。若教師處理不好，最終會造成教師教不好、學生學不懂的尷尬局面。
一、獨立學院土木工程專業理論力學課程教學現狀
目前，中國高校改革與國際接軌，辦學理念出現了很大的調整［2］。對于獨立學院，特別是以工科為主的院校，向應用技術型的本科院校轉型已勢在必行。在此背景下，獨立學院以培養全面發展的應用技術型人才為目標，優化各門課程的教學方法和手段，內容與工程接軌，教學與實踐結合。面對如此形勢，獨立學院土木工程專業理論力學課程教學面臨巨大的挑戰。
(一)學時受限
在獨立學院，理論力學課程教學面臨“學時少，內容多”的尷尬局面。一方面，教師為了在有限的學時內完成教學大綱的要求，不斷壓縮有效授課課時，部分知識點無法展開甚至難以涉及，課堂上PPT完全取代板書的推導，節奏過快;另一方面，由于課堂信息量過大，講解過快，且缺乏相應的習題課輔導，學生對所學知識理解不夠，難以融會貫通，教學效果大打折扣。
(二)生源受限
獨立學院本身的生源質量與一本和二本院校相比就存在差距，學生的數學和物理基礎較為薄弱。此外，學生在學習上也不夠積極，很難真正做到課前預習、課后復習［3］。對于相關難題的解決基本上都靠任課教師的課堂講解，學生缺乏自主的思考，也很難做到舉一反三，導致聽課效率低，教學質量不高。
(三)作業受限
為了保證和檢驗教學效果，對于理論力學課程，教師在每節課后都會布置習題，但習題的數量和難度都有所限制。一方面，由于是大班上課，人數較多，如作業量較多的話，教師和學生的任務都較重;另一方面，由于生源質量的限制，習題若難度過大，學生基本上都不做，或相互抄襲作業，以致學生并沒有真正掌握和領會解題方法和技巧，只是為了應付教師檢查和獲得較高的`平時成績。以上問題，造成了獨立學院土木工程專業理論力學課程考試不及格率長期居高不下，教學質量受到一定的影響。
二、獨立學院土木工程專業理論力學課程教學質量提高途徑
面對嚴峻的教學形勢，筆者結合自身對土木工程專業理論力學課程的教學經驗，總結了如下三點切實提高課程教學質量的途徑。
(一)合理組織教學內容，處理好與交叉課程內容的銜接問題
從現行的教材中不難看出，理論力學課程教學內容包含基礎和專題兩個部分。基礎部分包含靜力學、運動學和動力學;專題部分包含分析力學基礎、碰撞、機械振動等內容［4－5］。目前，對于大部分的獨立學院，理論力學課程教學內容只涉及基礎部分，但這部分內容與大學物理、材料力學和結構力學等課程內容都有交叉的部分，在實際教學內容組織中要處理好相互間的銜接問題。靜力學部分，圍繞三個核心內容進行討論，即力矩與力偶、主矢與主矩、平衡條件與平衡方程［6］。其中，前面兩個內容重點強調力(滑移矢量)的概念，與中學物理中的相關概念要區分開，讓學生建立起矢量的意識，同時還應重點講解剛體、力偶、主矢、主矩等中學物理中沒有涉及到的概念［7］。對于平衡問題，重點講解平衡的條件和平衡方程的應用;對于靜定桁架部分，在課時少的情況下可以不涉及，因為后續的結構力學課程對靜定和非靜定桁架內容會作詳細講解。運動學部分，應圍繞點的合成運動和剛體的平面運動兩個核心內容進行講解。運動學內容與相關課程交叉較少，但與工程實際聯系緊密，是教學中的重點和難點。動力學部分，可以說是理論力學中最難學習的部分，而這部分內容與大學物理、材料力學和結構力學課程內容均有交叉。對與大學物理課程交叉較多的三大普通定理部分(動量定理、動量矩定理和動能定理)，重點應放在系統化的推進和綜合運用上，且應與生活、工程實踐相結合。在此基礎上，可以適當增加達朗貝爾原理和虛位移原理的教學課時，一方面可以有效避免內容的重復，同時給學生分析動力學問題提供更有效的新方法;另一方面，這兩個原理在材料力學和結構力學課程中均有非常重要的作用，在整個力學課程體系中起著重要的承前啟后的作用。
(二)根據授課對象實際合理進行教案設計
現在部分教師一味追求PPT多媒體教學，拋棄了傳統的教案設計和板書書寫的環節，或者將教案當成PPT的打印版和教材內容的摘抄，這是不對的。教案是教師不斷思考如何將書本知識通過課堂教學轉化為學生能力的過程和載體，教師應該針對不同的授課對象認真進行教案設計，一個優秀的教案對教師上好一門課有著重要的作用。結合理論力學課程性質和獨立學院學生的實際，教師在進行教案設計中應注意以下幾點:1．語言嚴謹而生動理論力學本身具有較為嚴謹的理論體系，因此，教師在教學設計時要充分考慮語言的嚴謹性，特別是針對特定的概念。不嚴謹和不準確的表述會造成學生對理論理解的錯誤或偏差，更為嚴重的是，這種不準確表述如果初期得不到糾正，會逐漸成為“習慣”，教師自己卻很難發覺［8］。此外，教案的語言要生動，換句話說，要口語化、接地氣。如果在教案設計中一味追求理論性和概念性較強的書面語言，而不考慮學生的接受理解能力，難以收到理想的教學效果。因此，嚴謹的背后，教師還要結合自身的理解、感受、經歷和生活積累，設計有利于學生理解的生動鮮活的口語化內容，維持課堂的活力。2．內容取舍要得當在進行教案設計時，切忌堆砌教材內容，應突出重點和難點，并將難點和重點區分開來，時間安排上對重點進行傾斜，嚴格執行大綱的教學安排，不能不分主次地將所有內容都作講解或只簡略講解。在例題的選擇上要具有代表性和針對性，反映課程的重點。同時例題在問題的設計上可以逐步深入，使其具有一定的可拓展性和可討論性，以便培養學生的發散思維，活躍課堂的氣氛。3．板書適當且適量現在大部分獨立學院課程都要求多媒體教學。對理論力學課程而言，由于電子課件的使用，大部分信息直接顯示在PPT投影上，信息量大，切換快，學生缺乏相應的理解時間，甚至感到記筆記的時間都不夠。因此，在教案設計的時候，要考慮在適當的時候進行板書，放緩課堂教學節奏，給學生一定的接受時間和空間。但板書也應適量，不宜過多過雜，避免直接摘抄PPT上的內容，最好可以做到與其相輔相成。
(三)課程教學應環環相扣，培養學生學習興趣
對于一篇好的文章，開頭要像“虎頭”一樣炫麗精彩，才能引發讀者看下去的沖動;文章的主體內容要像“豬肚”一樣飽滿充實，讀者才會覺得有血有肉，不會感到空寡無味;文章的結尾要像“豹尾”一樣剪短有力、耐人尋味，才會讓讀者覺得意味深長。同樣，一門理想的課程教學，教師也應做到“虎頭、豬肚、豹尾”，以引發學生學習的興趣，思考的欲望，才能真正提高教學效果。
1．“虎頭”———緒論要精彩，印象要深刻
課程的“虎頭”便是緒論，是學生和教師互相交流和了解的第一課，它直接影響學生對課程學習的興趣和對教師的第一印象，教師應充分準備，力求精彩生動。但是，很多教師往往對緒論重視不夠，有的輕描淡寫，有的只講紀律要求，有的甚至跳過直奔主題，嚴重影響學生聽課的欲望和興趣。對理論力學課程的緒論部分，可以先共鳴，然后看發展，緊接著回到現實，最后按課程順序推進教學，步步深入，環環相扣。共鳴指先從高中所學的牛頓三定律引出，讓學生知道課程的理論基礎，舒緩學生的畏難情緒;然后，從宏觀上講解漫長的力學發展歷程，讓學生知道亞里士多德、阿基米德、伽利略、牛頓等力學巨匠們如何探索發現力學真理，感受力學的魅力;接下來，回到現實，介紹當前發生的與力學相關的一些重大科技事件中涉及的關鍵力學問題，讓學生感受到力學發展到今天，不管是理論上還是方法上都仍然在深化和拓展中;最后，回到課程，論述理論力學就是將工程問題簡化為力學模型，然后用數學的方法對模型進行求解，對工程設計起著重要的作用。
2．“豬肚”———生活、工程實踐伴課行
理論力學課程的“豬肚”就是課程的主要內容。如果只講定理和公式，這樣只能使課程學習更加無味。應主要結合生活和工程實踐，豐富教學的內容，拓展課程的實用性。為此，在理論力學課程教學中，教師平時應注意搜集和積累一些古今中外與理論力學有關的趣話和事例，對生活和工程中的問題加以總結提煉，適時適量地運用到課程教學過程中。這樣，不但能激發學生對所學基本理論的學習興趣，還能讓學生學會從不同角度、不同層次出發，剖析和解決工程問題，培養學生多元化的工程觀，提升學生對課程的認可度和對自我的認同感［9］。例如，在講解靜力學的基本定理———二力平衡定理時，可以適當引入生活中的輪盤抽獎為什么可以保證公平性的原因;在講解合成運動時，可以引入生活中看到雨點垂直落地而在車上看到的卻是雨點迎面而來的現象;在講解動量矩守恒定理時，可以播放跳水運動員比賽的視頻，引導學生思考為什么運動員空中翻轉時要抱膝，而入水時卻要伸展身體。
3．“豹尾”———鏗鏘有力搭橋梁
在獨立學院，理論力學課程的“豹尾”往往是達朗貝爾原理和虛位移原理。在實際教學中，這部分本應是“豹尾”的內容，卻往往變成了“蛇尾”。一方面，教師為了應對期末考試，對相應的課時進行壓縮，以預留較多的考試答疑時間;另一方面，部分教師認為這部分內容在材料力學和結構力學課程中會講解，理論力學課程就沒有必要過多過深地涉及。事實上，理論力學課程是材料力學和結構力學課程的基礎，應該發揮其“啟后”的作用，為學生搭建通向這兩門課程的橋梁。如若只是草草了事，不僅不能讓學生真正領會理論力學的魅力，也會導致理論力學課程在力學課程群建設中失去其應有的地位和作用。
三、結語
獨立學院理論力學課程教學的難度很大，本文總結探討了教學實踐中的一些方法，在激發學生的學習興趣和活躍課堂氣氛等方面取得了一定的效果。但要真正提高獨立學院土木工程專業理論力學課程的教學質量，還需要經過長期不斷的實踐、摸索和改革，更需要教師們的共同努力。
參考文獻:
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