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《理論力學》課程教學改革與實踐探討
《理論力學》課程教學改革與實踐探討
欽亞洲，朱建民，崔延松
（南通大學交通學院，江蘇南通226019）
摘要：為提高學生學習《理論力學》的興趣，改變目前學生普遍厭學的情況，本文探討了一種新的教學形式，可表述為“學生小組討論—課堂釋疑及點評—效果鞏固及檢查”三個流程，由五個教學環節實施。通過教學效果檢驗本教學模式可以有效提高學生對《理論力學》的學習興趣，激發學生學習的主動性。
關鍵詞：《理論力學》；教學形式；小組討論；學習興趣
一、概述
《理論力學》是高等院校機械、土木、交通工程等相關專業的一門重要專業基礎課，要求學生掌握建立力學模型的原理和方法以及相應的力學概念和公式，進而掌握分析問題和解決實際工程問題的能力，并為后續課程如材料力學、結構力學等專業課打下良好的專業基礎。然而，由于《理論力學》課程自身內容繁多、理論抽象、公式枯燥，導致學生在學習中普遍感到厭倦，缺乏學習興趣和動力。要想提高學生學習《理論力學》的興趣，就要改變傳統的以教師為主體的“滿堂灌”的教學模式。本文探討了一種教學模式可表述為“學生小組討論—課堂釋疑及點評—效果鞏固及檢查”三個流程，實現以學生為主體、教師為主導的《理論力學》教學過程，提高并激發學生獨立思考問題的能力及學習興趣，改變目前學生厭學的普遍現象，達到《理論力學》大綱的教學要求。從目前實施情況來看，這種教學形式取得了較為滿意的效果。本教學模式包括五個環節，將在下文中展開闡述。
二、本教學改革實踐環節
1.選定小組討論內容。學生小組討論內容的選擇主要由教師確定。教師在選定學生小組討論內容前要準備充分，結合目前學生知識掌握的實際水平情況，選擇難易適中的章節內容作為學生小組討論的內容。若教師選擇小組討論內容偏難，可能由于學生的理論知識不夠，會感到無從下手，產生挫敗感，影響學生對本課程的學習興趣。因此，教師應選擇難易適中的知識內容作為小組討論的主題。目前《理論力學》教材一般包括三方面知識：靜力學、運動學和動力學，每部分內容又分若干小節，每個小節的知識內容難易程度各不相同。如在靜力學部分，包含的知識點有靜力學概念及公理、力系的等效及簡化、力系的平衡、桁架靜力分析與摩擦平衡分析等內容。靜力學部分選擇學生小組討論內容時，教師盡可能避開“力系的等效及簡化”這部分內容，這是由于此部分內容理論知識較多，不經教師講解學生難以自行理解掌握。同時這部分知識內容包含的公式推導也較多，沒有一定相關知識積累不易理解，所以這部分內容不適合學生小組討論學習。在靜力學這部分內容中，教師可選擇“平面靜定桁架的靜力分析”這一小節作為學生的小組討論內容。這是因為平面靜定桁架的靜力分析主要應用前面所學過的剛體系統的平衡知識，同時這部分內容相對來說公式推導比較少。在學習過剛體系統的平衡問題相關知識后，學生完全可以將所學平衡問題分析的相關理論知識應用到靜定桁架分析和計算中去，所以靜力學選擇這部分內容作為學生小組討論內容是合適的。再如，在《理論力學》課程運動學這一部分內容中，教師最好不要選擇點的速度合成及加速度合成知識內容作為學生小組討論的內容。這是因為點的速度合成及加速度合成知識與前面所學知識內容關聯不多，對學生而言，幾乎是新的知識點。此外，這一部分知識內容也非常重要，是運動學部分的重點和難點。點的速度合成及加速度合成內容理論多、概念多，并且知識點內容相對抽象，不適合學生分組討論學習。對于運動學部分，教師可以選擇“平面圖形上各點的速度分析”作為學生小組討論的內容，因為這部分內容主要以點的速度合成知識為基礎，是點的速度合成知識在剛體運動中的應用，所以選作學生小組討論的內容是合適的。對于《理論力學》的動力學部分，教師可以選擇“質點系的動能與剛體的動能”這一節作為學生小組討論的內容，這是因為這部分內容在《大學物理》這門課程中已經初步學習過，學生相對而言比較熟悉，且這一小節涉及到的理論知識相對較少，所以比較適合學生小組討論學習。
2.分組討論。將學生按學號進行分組，并至少提前一周將所討論章節內容告知學生，這樣學生可以在課余時間準備所討論章節的知識內容。小組討論環節主要由學生自主完成。為保證小組討論過程的質量，可采取組長負責制，組長可由班長或學習委員擔任。在進行學生小組討論前，要求組長制訂小組討論的詳細計劃，包括小組討論的時間、地點、次數，以及每次討論的主要問題等，這樣便于教師進行抽查和指導，保證學生小組討論的質量。除此以外，由于學生小組討論環節在課余時間完成，為確保每個學生都能積極參加，教師應對學生小組討論成果提出要求。例如，教師可要求組長提供小組討論過程中的有關資料，如小組討論時的照片、討論記錄等。小組討論環節主要目的在于改變傳統的“填鴨式”教學模式，使每個學生都能主動去學習和思考問題，并增加學生在學習中的趣味性，提高學生之間的溝通交流能力。小組討論后學生要形成對所討論章節知識內容的理解和認識以及討論中發現的問題。討論環節完成后，針對討論主題，小組要形成完備的PPT文件，并推選出小組討論匯報人，以便課堂上向其他學生匯報講解本小組的討論成果。
3.學生匯報。在學生小組討論環節完成后，教師合理安排課堂時間，按照小組討論章節內容的難易程度，進行小組討論成果的課堂匯報講解環節。在學生課堂匯報講解前，教師應對學生小組討論后提交的PPT成果進行審查和把關。教師課前要與學生匯報人進行溝通和探討，幫助學生匯報人理清思路，掌握學生課堂匯報講解時間，從而提高學生課堂上講解和匯報的效率。
例如在靜力學“平面靜定桁架的靜力分析”部分，我們安排每小組匯報講解20分鐘。這樣按照我校一節課40分鐘，可以安排兩個小組進行匯報講解。學生匯報講解的內容包括小組討論中所形成的章節知識要點、例題及存在的難點等。
4.釋疑點評。學生講解匯報完成后，教師對學生課堂講解章節內容釋疑和點評是本教學模式的重要環節。學生在經過小組討論后，可能對所討論章節知識點仍存有疑問，或是對所討論知識點的重點歸納有所疏漏。此時，教師應在學生課堂講解匯報環節結束后，及時對學生講解匯報中存在的疑難問題進行釋疑。對于學生疏漏的知識點，及時進行補充和強調。在這個環節中，應充分發揮教師的主導作用。例如，對“平面靜定桁架的靜力分析”這部分的章節內容，在學生課堂講解匯報環節中發現，學生對零力桿的判定這一部分內容存有疑問，理解深度不夠，有一個小組在匯報中甚至未提到零力桿的判定問題。而零力桿的判定是進行平面靜定桁架靜力分析的首要環節和關鍵環節，對于簡化平面靜定桁架靜力分析計算過程起到重要作用，這部分知識內容不能忽略。因此在學生講解完成后，教師應及時對零力桿判定內容進行釋疑和重點講解。通過這種學生課下小組討論、課堂講解匯報的形式，教師可以及時發現學生在學習過程中所遇到的問題，從而在課堂上能夠對學生學習中的不足和疑惑及時點評。由于具有針對性，因此教師的講解可以做到有的放矢，同時也使學生對這一知識點的理解更加深刻。
5.鞏固、檢查及考評。此環節為本教學模式改革的最后一個環節。鞏固、檢查以課后作業為主。對學生課后作業進行批閱，了解學生對所學知識的掌握情況，并可以檢驗這種教學改革模式的效果。通過對學生作業完成情況統計對比發現，學生對于進行新的教學形式講授的章節內容，即進行了“學生小組討論—課堂講解匯報—教師釋疑教學”環節后，學生作業完成情況明顯好于其他章節。同時，對參與小組討論活動的學生進行考評，考評結果計入平時成績。按照學校要求，《理論力學》課程最后總成績由兩部分構成：一是期末閉卷考試成績（占總成績的70%）；二是平時課程成績（包括課后作業、平時小測試、課堂出勤、課堂回答問題及小組討論等，占總成績的30%）。通過對參與小組討論活動學生進行考評，充分調動學生參與小組討論、課堂講解匯報的積極性，促使本教學改革實踐活動更好的開展。
三、結語
《理論力學》是多數工科院校的一門重要專業基礎課。對于土木、機械、交通工程等專業的學生來說，這門課程學習的好壞，將直接影響后續專業課的學習，是不可忽視的重要課程。然而，由于《理論力學》課程本身偏難、知識點多，造成目前學生普遍厭學，學習興趣不足。基于此，本文提出一種新的教學形式，即學生小組討論—課堂釋疑及點評—效果鞏固及檢查，并積極進行了新的教學模式的嘗試和檢驗。經過本教學改革實踐活動發現，這種教學模式能夠有效提高學生的學習興趣，激發學生學習的主觀能動性，提高學生的學習效率和學習成績。
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