力學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革-精品文檔

1、力學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革一、引言 理論力學(xué)是工科專業(yè)大學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程， 它的 基本任務(wù)是在學(xué)生已有的中學(xué)力學(xué)的基礎(chǔ)上， 培養(yǎng)學(xué)生具有對工 程對象正確建立力學(xué)模型的能力， 具備對這些力學(xué)模型進(jìn)行靜力 學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析的能力， 具備利用理論力學(xué)的基本概念 判斷分析結(jié)果正確與否的能力。 我校的理論力學(xué)是一門面向全校 開設(shè)的基礎(chǔ)課程， 授課采用兩本教材， 一本是洪嘉振教授等編著 的理論力學(xué)，該教材從矢量力學(xué)出發(fā)對概念進(jìn)行闡述，授課 對象為機(jī)械類專業(yè)學(xué)生； 另一門教材為劉延柱教授編著的 理論 力學(xué)，該教材從傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)出發(fā)進(jìn)行描述，授課對象為船 舶工程、環(huán)境、土木等專業(yè)學(xué)生。我校的理論

2、力學(xué)于 2003 年被 評為國家級精品課程， 經(jīng)過十余年的建設(shè)， 已經(jīng)形成較為完整的 課程和教學(xué)體系。 以下以機(jī)械類專業(yè)的理論力學(xué)為對象， 介紹課 程的教學(xué)體系與改革內(nèi)容。二、教學(xué)體系與改革1. 教學(xué)內(nèi)容安排。 本科生理論力學(xué)研究的對象為剛體， 主要 講述平面問題，授課內(nèi)容包括靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)三部分。 我校機(jī)械類專業(yè)的理論力學(xué)授課學(xué)時為 81 學(xué)時，課程于大二上 開設(shè)，學(xué)生人數(shù)500多人，由45名教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。課程 內(nèi)容安排為：緒論 2 學(xué)時，數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 5 學(xué)時，靜力學(xué) 12 學(xué)時， 運(yùn)動學(xué) 14 學(xué)時，運(yùn)動學(xué)計(jì)算機(jī)輔助分析 8 學(xué)時，矢量動力學(xué)基 礎(chǔ) 10 學(xué)時，剛體動力學(xué) 8 學(xué)

3、時，分析力學(xué) 14 學(xué)時，動力學(xué)計(jì)算 機(jī)輔助分析 8 學(xué)時。教學(xué)所用教材是從矢量力學(xué)對問題進(jìn)行描述 的，因此在正式進(jìn)行理論力學(xué)教學(xué)內(nèi)容前， 安排了 5 學(xué)時的數(shù)學(xué) 基礎(chǔ)授課，介紹教材中所需用到的數(shù)學(xué)知識， 并且統(tǒng)一符號表達(dá)。 目前大型工程軟件在實(shí)際工程中得到了大量使用， 是現(xiàn)代工程設(shè) 計(jì)的主要手段之一。 運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)計(jì)算機(jī)輔助分析內(nèi)容的教學(xué) 目的就是為了與大型工程軟件應(yīng)用相接軌， 讓學(xué)生了解和掌握工 程應(yīng)用軟件的理論構(gòu)架和計(jì)算方法。 理論力學(xué)中， 靜力學(xué)內(nèi)容較 為簡單， 難點(diǎn)在于摩擦平衡問題。 運(yùn)動學(xué)主要包含定點(diǎn)和動點(diǎn)的 速度和加速度分析，其中動點(diǎn)問題是難點(diǎn)。動力學(xué)中，碰撞問題 需要用到動量

4、定理和動量矩定理的積分形式， 拉格朗日第二類方 程涉及到動能定理的內(nèi)容，因此動力學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)是碰撞問題、 達(dá)朗貝爾原理、 虛位移原理、 拉格朗日第一類方程和第二類方程。 課程安排有期中和期末考試， 不占教學(xué)學(xué)時。 期中考試內(nèi)容為靜 力學(xué)和運(yùn)動學(xué)， 期末只考試動力學(xué)。 因?yàn)閯恿W(xué)內(nèi)容中需要用到 靜力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的知識點(diǎn)， 例如采用達(dá)朗貝爾原理解題時需要用 到靜力平衡和運(yùn)動學(xué)中的加速度分析等， 因此期末考試事實(shí)上是 對理論力學(xué)所有知識點(diǎn)的測試。2. 多媒體技術(shù)應(yīng)用。 目前多媒體技術(shù)已經(jīng)在高校的授課中得 到了大量使用。 使用電子教案后， 教師可以有更多的時間開展課 堂討論，實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式教學(xué)，從而提高教學(xué)

5、效率。要達(dá)到此目的， 教師應(yīng)在電子教案的制作上和內(nèi)容安排上做足功夫。 以往板書教 學(xué)的優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生可以有充分的時間理解和消化教學(xué)內(nèi)容， 有充足 的時間做筆記， 課后復(fù)習(xí)時對課堂內(nèi)容的印象也較深。 電子教案 很容易使得教師講課內(nèi)容快和產(chǎn)生“走馬觀花”現(xiàn)象， 導(dǎo)致學(xué)生 來不及消化課堂內(nèi)容。 因此，電子教案的使用應(yīng)當(dāng)注意如下問題： 一是電子教案的內(nèi)容安排上應(yīng)當(dāng)盡可能地接近板書形式， 前后內(nèi) 容進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)， 便于學(xué)生理解； 二是進(jìn)行電子教案和板書相結(jié) 合的方式進(jìn)行教學(xué)， 關(guān)鍵知識點(diǎn)應(yīng)該利用板書進(jìn)行輔助； 三是教 師應(yīng)當(dāng)掌握好講課速度和授課技巧， 不斷進(jìn)行課堂師生互動， 實(shí) 時掌握學(xué)生對授課內(nèi)容的掌握程

6、度。 要取得好的講課效果， 任課 教師應(yīng)當(dāng)不斷磨煉和提高個人授課技巧，提高電子教案的實(shí)用 性，注重課堂教學(xué)中學(xué)生的參與度， 只有這樣才能真正達(dá)到理論 教學(xué)與現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合的目的。 我校的理論力學(xué)電子教案 多年來根據(jù)使用情況和學(xué)生的反饋不斷得到完善。 為了給學(xué)生一 個直觀認(rèn)識， 電子教案中針對教學(xué)內(nèi)容的各個知識點(diǎn)開發(fā)有大量 的動畫顯示，這在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時， 也大大提高了教學(xué)效果。 另外在教學(xué)中， 針對航空航天和機(jī)械等系統(tǒng)， 穿插了一些科研介 紹，以提高學(xué)生的科研興趣。多年的教學(xué)實(shí)踐顯示出，該電子教 案在精簡授課學(xué)時、 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、 提高教學(xué)效果等方面取 得了良好實(shí)效， 能夠取得很

7、好的教學(xué)效果。 開發(fā)電子教案的另一 個目的，是可以為兄弟院校提供教學(xué)參考。3. 計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算基礎(chǔ)與應(yīng)用。 以往的理論力學(xué)課程較少涉 及計(jì)算機(jī)輔助分析的內(nèi)容。 對于實(shí)際工程系統(tǒng)， 目前計(jì)算機(jī)輔助 分析已經(jīng)成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的主要手段之一， 而且已經(jīng)開發(fā)有成 熟的大型工程應(yīng)用軟件， 這些軟件是基于力學(xué)的基本原理進(jìn)行開 發(fā)的，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。 為了提高學(xué)生的知識 結(jié)構(gòu)和面向 21 世紀(jì)的高素質(zhì)人才培養(yǎng)，我校的理論力學(xué)在課程 教學(xué)中引入了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助分析內(nèi)容，開發(fā)了 理論力學(xué)求解器軟件(在紙質(zhì)教材中附有光盤)，并且分別 在運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助分析理論教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，

8、 安排 學(xué)生上機(jī)實(shí)踐， 進(jìn)一步理會理論力學(xué)的關(guān)鍵知識點(diǎn)， 這樣一方面 可以讓學(xué)生對大型工程軟件的構(gòu)造和計(jì)算方法等有一定的認(rèn)識， 領(lǐng)悟掌握好理論力學(xué)知識的重要性， 另一方面可以為學(xué)生今后的 工程服務(wù)打下基礎(chǔ)。 采用以上教學(xué)改革措施， 可以達(dá)到理論教學(xué) 內(nèi)容與工程應(yīng)用軟件相結(jié)合的目的。4. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 我校的理論力學(xué)課程安排有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 包括靜 力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、振動、綜合演示等實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以按學(xué)號登陸 “工程力學(xué)教學(xué)基地”網(wǎng)站( http ： / )，網(wǎng)上察 看選課辦法和實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo) 下，在規(guī)定的時間段內(nèi)利用業(yè)余時間獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)， 并且提交實(shí) 驗(yàn)報

9、告。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)由工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心教師承擔(dān)， 不占理論力學(xué) 的教學(xué)學(xué)時。 實(shí)驗(yàn)作為理論力學(xué)教學(xué)的輔助功能可以加深學(xué)生對 知識點(diǎn)的掌握， 提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力， 以達(dá)到理論教學(xué) 和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的目的。 近年來， 工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心對大量的教學(xué) 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了更新和改造，充分應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和結(jié)合工程實(shí) 踐，開發(fā)出了一批綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)， 為提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手 能力提供了條件，詳見以上的教學(xué)基地網(wǎng)站。5. 課程網(wǎng)站。我校的理論力學(xué)建設(shè)有課程網(wǎng)站( http ： / )，該網(wǎng)站充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢和多媒體 先進(jìn)的表現(xiàn)手段，營造一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自主、完整、系統(tǒng)學(xué)習(xí) 理論力學(xué)的環(huán)境。課程網(wǎng)站是一個教師、助教、學(xué)生共同參與的 助學(xué)平臺。 通過課程網(wǎng)站的討論區(qū)和留言區(qū)， 教師還可以收集校 內(nèi)外的反饋信息，作為進(jìn)一步完善課程建設(shè)的參考。三、結(jié)語教學(xué)改革是一個長期和艱巨的任務(wù)， 一門課程的體系與教學(xué) 內(nèi)容的完善需要在教學(xué)實(shí)踐中反復(fù)錘煉， 應(yīng)根據(jù)科技的發(fā)展去除 陳舊內(nèi)容、 補(bǔ)充新知識。 理論力學(xué)是一門工科專業(yè)必