提高力学课程教学质量的几点建议

摘要：当前力学教学面临课时减少而教学内容及要求却并未变动，高校扩招带来学生总体质量下降和各高等院校纷纷向研究型转型而忽视教学等实际问题。针对这些状况，从教学中的施教者、受教者及教学手段三个方面进行了教改探讨。并提出了一些相应的教改意见，以期有益于力学的教学工作。

关键词：力学教学；考试改革；学习主动性；教学手段

中图分类号：G642.4？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）47-0281-02

Some Opinions and Suggestions for Improving Teaching Effect and Quality of the Mechanics Curriculum

Wen Hua-bin，Fu Lei，Zhang Ying-qian，Li Liang，Luo Yun-rong

（School of Mechanical Engineering，Sichuan University of Science & Engineering，Zigong 643000，China）

Abstract：Now，mechanics teaching is facing some problems. The teaching content and requirement of the mechanics course are unchanged while its class hours is reduced，the enlargement of beginning students lowers their qualities，teaching has been ignored while many universities begun to emphasize research project，and so on. Aimed at these problems，this paper discusses teaching reform in the three aspects，teacher，student and teaching methods. And some relevant opinions and suggestions are putted forward in the hope of being favorable to mechanics teaching.

Keywords：mechanics teaching；examination reform；study initiative；eaching method

基礎力学课程是高等工程类专业的技术基础课程，是基础课程与专业技术课程之间的桥梁。力学课程学习情况制约着后续专业技术课程的学习。我国力学课程体系是在20世纪50年代引用苏联模式的基础上建立起来的，非常注重系统性和理论性[1]。随着一些新兴行业的兴起，一些新学科课程被逐渐引入到大学课堂，力学等老学科课程不得不做出学时被削减的调整，但是授课内容及对学生的要求却并未降低。如何在有限的教学时间内使学生学好力学，是力学教育工作者亟待解决的一个问题。就此，笔者结合数年来对力学课程的教学实践经验，就如何提高力学课程教学质量提出以下几点建议。

一、教育工作者应“教育为本，科研为辅”

高等大专院校对教师的评定，主要是以科研成绩为主。在教师职称评定中，科研成绩是其评定的主要因素；而在某些高校的考核标准，明文规定每位教师必须完成科研论文数及科研到位经费等科研成绩。这迫使高校教师将大量精力都投入到搞项目、写文章等科研工作上，无暇顾及本职教学工作。另外，国家实施产-学-研的科研模式以来，高校教师的科研能力得以发挥，其科研成果的经济转化成为收入的一个途径，经济上的收益鼓励了高校教师投身“科研项目”的积极性。在“威逼利诱”下，很多高校都形成了“全民搞科研”的现象，弱化了教师的本职工作——教书育人。有一部分教师甚至滋生了“上课无用论”的想法，产生了“45分钟教师”的现象。很多教师只在上课时间出现，课后则不见身影了。由于师生之间缺乏交流，有些学生一学期结束了都还不知道教师姓名的情况时有发生。对于基础力学这类学习起来比较困难的课程，需要师生之间的频繁交流，需要教师在课外投入大量的精力，学生仅靠课堂的45分钟是难以学好的。

“百年育人”任务艰巨，教育工作者应“教育为本，科研为辅”，积极投身于教学工作，科研作为提高教学工作质量的辅助工作。作为“太阳”的教师有热情了，才能带动学生的学习热情。

二、“威逼利诱”学生主动学习

1.小考+大考的考试模式改革。在与学生的交流中，发现绝大部分学生学习目的都是为了最后的考分。分数成为了各类学生的最终“目标”，学习好的同学希望高分以获得奖学金，学习不好的同学希望及格以顺利毕业。每到考试前夕，校园的学习气氛是非常浓厚的。我们可以抓住学生这一特点，充分利用“分数”来调动学生平时的学习主动性。具体做法为：将课程分为几个部分，每学完一个部分便进行一次小考，最后进行一次全面的大考，小考和大考分数按一定比例来计算课程总成绩。如此一来，随着考试次数的增加，考试之前的“临阵磨枪”便成了平时的复习工作了。例如对于理论力学来说，可将理论力学分为静力学部分、运动学部分、动力学部分和综合部分。每学完一部分，便进行一次小考，分数按15%计入最终成绩，则4次小考分数占总成绩的60%，最后的大考则为40%。频繁的考试及分数刺激，可以督促学生学习并避免学生长期学习中容易产生的惰性，提高平时学习的主动性。

2.激发“诲人”的本性促使学生讨论式学习。力学题目有一定难度，且解法也不唯一，通过讨论进行的学习，能够使学生对知识点掌握得更加透彻。然而，要学生自觉主动讨论力学问题是相当困难的。作为教师，可以建立一个合理的讨论学习模式，并担负起监督的职责，维持讨论学习的顺利进行。每个人都具有“诲人”的本性，以教他人为乐。在合适的环境下是可以激发其“诲人”本性的。在制定讨论学习模式过程中可充分利用这一点，给学生一个舞台，让他们自己精彩舞起来。讨论学习主要安排在作业环节，可以如下安排促使学生展开讨论：按照寝室为单位分组，组员轮流作为临时小组长，每次作业后对各组长进行答疑，通过促膝交谈的方式使其比较透彻地掌握此次作业；随后要求组长批阅同组其他同学的作业，并“教”会其他同学，教的过程中要求各小组以题目的多种解法和对题目的理解等方面进行讨论，并提交一份报告作为全组的平时作业。每次当组长的经历，对学生的学习态度培养具有极大的益处，而且组长的表现又牵涉到全组的平时成绩，迫使大家相互督促。通过各组提交的作业报告，教师可以清楚了解各组同学的学习情况，进而关注那些做得不好的小组。课外精力合理的投入，是非常有益于学生学习的。

3.力学竞赛调动学生学习积极性。全国性的力学竞赛萌芽于1986年8月在呼和浩特市召开的《力学与实践》编委会上，北京大学武际可教授建议举办一次大学程度的力学竞赛，获得一致赞同，并于1988年举办了第一届全国力学竞赛。近年来，全国大学生力学竞赛在全国受到越来越多省市教育厅和高等院校的重视，不少省市和高校组织了自己的力学竞赛作为选拔赛事。力学教师可以将力学竞赛作为提高教学目标的契机，激发学生学习力学的热情和动力[3]。各级力学竞赛（国家级、省市级、校级）时间安排上有一定的先后性，国家竞赛为两年举办一次，各省市竞赛正好安排在没有国家竞赛的那年。这使得国家、省、校三级力学竞赛活动在时间上具有连贯性的特点。在教学中，可充分利用这一时间连贯性特点，组织学生先易后难地参加各级力学竞赛。并且，竞赛一个接一个，可给学生一定的紧迫感，以致学生不会松懈对力学的学习。频繁组织参赛学生集中讨论学习，可有效提高参赛学生力学能力。参赛学生去到同学中又可带动其他同学的学习。通过力学竞赛，汇聚一部分学生重点培养，再通过这部分学生带动其他学生的力学学习，最终达到力学竞赛推动力学教学的目的。

三、适应时代潮流，引入先进教学手段

1.教学图的绘制。力学课程的教学是离不开图形的，图形的质量多少会左右学生的理解程度。教学中可采用一些专业绘图软件进行图形的绘制，比如AutoCAD、Pro/Engineer、SolidWorks等。这些软件可很方便地绘制平面图形或三维图形，而且图形效果好，尤其是较辅助的三维图形，其优势特别明显。比如在空间力系时，专业软件绘制不但节约绘图时间，而且能很好地体现空间位置，有利于提高授课质量。

2.教学动画的制作。教学动画对教学的辅助是非常有益的。通过动画的演示，可以全程地描述某个问题，且更加直观，学生更容易理解。动画具有故事感，更容易引起学生的兴趣，且容易被记住。力学教学中的动画制作，可分为三类动画：一是机构运动。理论力学的运动学部分涉及机构的运动问题。有些机构的运动非常复杂，对于空间想象力差的同学来说，学习相当困难。采用动画形式展现运动的全过程，对学生理解起来会更加容易。目前，已有很多力学工作者进行了机构运动的动画制作。二是某些知识点的重点突出动画。有些较难理解的力学知识点，可以通过动画演示来加深学生的理解。比如，对于材料力学绪论中介绍的强度、刚度和稳定性三个概念，很多同学都未加注意，被问及时都不清楚。如果我们做下面内容的三个动画来辅助讲解：（1）两个和尚抬一桶水，结果扁担断掉了——强度失效；（2）两个和尚抬一桶水，结果扁担弯曲变形过大，水桶在地上拖行——刚度失效；（3）一个和尚站在一根直杆上耍杂技，微风徐徐吹得直杆微微晃动，当老和尚头顶的碗数增加一定数量时，直杆突然弯曲直至压溃——失稳。通过这三个动画的演示，会加深学生对强度、刚度及稳定性的認识，并为材料力学后续章节的学习起到引导的作用。三是数值仿真动画。市面上出现了较多力学方面的数值仿真软件，其计算功能强大，且结果显示功能丰富，如ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC等。通过计算结果的显示功能，有助于一些较难知识点的讲解，更有助于学生的学习。例如，在讲解材料力学应力集中现象时，就可以采用有限元分析软件模拟应力集中区域的应力、应变分布来进行讲解；在讲解基本变形构件横截面应力分布时，也可以采用有限元分析软件模拟构件横截面上的应力、应变分布来验证假设的分布规律。通过直观的图形结果讲解，比口头描述的效果好得多。

3.实际工程案例。近代案例教学法是由1870年时任美国哈佛大学法学院院长的克里斯托弗·哥伦姆布斯·朗道尔教授创立[4]。工程案例教学法是指将实际工程案例引入到教学过程而形成的教学平台。而工程案例是指为了一定的教学目的，围绕某几个问题，将工程现场所发生的客观事实作为素材，并进行概括、整理、描述，最终形成可用于教学课堂交流或探讨的材料[5]。

对于力学课程来说，在各个行业涉及力学的实际工程问题都相当丰富。比如在文献[6]中就例举了大量的建筑工程案例，并与力学教学相结合讨论了力学在建筑设计计算方面的应用。在多媒体中综合图像、动画及计算软件功能来分析实际工程案例是非常方便的。教学中引入大量工程案例，可以增强知识点的直观性，使得学生更容易接受。

通过多媒体功能可以很方便地引入上述教学手段，使得授课手段多样化、信息量丰富、理论联系实际。多媒体的使用，可以很好地弥补力学教材在模型简化环节上的不足。通过多媒体的声、图、影的立体教学，有助于提高学生的学习兴趣，更快、更好地掌握所学知识。

四、结论

基础力学课程作为一门专业技术基础课程，在基础课程和专业课程之间起着重要的桥梁作用，在课程体系中占有重要的地位。随着社会的发展，教学主体及教学环境都在改变，力学教学势必适应时代的要求。经多年的力学教学实践，提出以上观点及建议，希望有助于力学教学体系的完善。

参考文献：

[1]刘建林.试论新世纪材料力学教材的革新[J].石油教育，2010，（2）：86-88.

[2]石萍，唐晓雯.延请名师 分享精品——一次理论力学教学实践浅析[J].力学与实践，2010，32（1）：84-86.

[3]李道奎，李东，黄海兵，等.以力学竞赛促进基础力学教改的创新与实践[J].力学与实践，2011，33（3）：80-81.

[4]张润莲，张向利，叶进.案例教学法及其运用[J].桂林电子工业学院学报，2004，（8）：102-105.

[5]李冰.工程案例教学在《机械工程测试技术》中的应用[J].装备制造技术，2010，（8）：196-198.

[6]吴绍莲.精心力学计算 确保建筑工程质量——从建筑工程看力学的应用[J].兰州工业高等专科学校学报，1998，（1）：20-23.

基金项目：四川理工学院校级教改项目（2012CL10）；四川理工学院校级教改项目（JG-1013）

作者简介：文华斌（1978-），男，硕士，讲师，主要从事工程力学方向研究工作。