一、概述

《理论力学》是高等院校机械、土木、交通工程等相关专业的一门重要专业基础课,要求学生掌握建立力学模型的原理和方法以及相应的力学概念和公式,进而掌握分析问题和解决实际工程问题的能力,并为后续课程如材料力学、结构力学等专业课打下良好的专业基础。然而,由于《理论力学》课程自身内容繁多、理论抽象、公式枯燥,导致学生在学习中普遍感到厌倦,缺乏学习兴趣和动力。要想提高学生学习《理论力学》的兴趣,就要改变传统的以教师为主体的“满堂灌”的教学模式。本文探讨了一种教学模式可表述为“学生小组讨论—课堂释疑及点评—效果巩固及检查”三个流程,实现以学生为主体、教师为主导的《理论力学》教学过程,提高并激发学生独立思考问题的能力及学习兴趣,改变目前学生厌学的普遍现象,达到《理论力学》大纲的教学要求。从目前实施情况来看,这种教学形式取得了较为满意的效果。本教学模式包括五个环节,将在下文中展开阐述。

二、本教学改革实践环节

1.选定小组讨论内容。学生小组讨论内容的选择主要由教师确定。教师在选定学生小组讨论内容前要准备充分,结合目前学生知识掌握的实际水平情况,选择难易适中的章节内容作为学生小组讨论的内容。若教师选择小组讨论内容偏难,可能由于学生的理论知识不够,会感到无从下手,产生挫败感,影响学生对本课程的学习兴趣。因此,教师应选择难易适中的知识内容作为小组讨论的主题。目前《理论力学》教材一般包括三方面知识:静力学、运动学和动力学,每部分内容又分若干小节,每个小节的知识内容难易程度各不相同。如在静力学部分,包含的知识点有静力学概念及公理、力系的等效及简化、力系的平衡、桁架静力分析与摩擦平衡分析等内容。静力学部分选择学生小组讨论内容时,教师尽可能避开“力系的等效及简化”这部分内容,这是由于此部分内容理论知识较多,不经教师讲解学生难以自行理解掌握。同时这部分知识内容包含的公式推导也较多,没有一定相关知识积累不易理解,所以这部分内容不适合学生小组讨论学习。在静力学这部分内容中,教师可选择“平面静定桁架的静力分析”这一小节作为学生的小组讨论内容。这是因为平面静定桁架的静力分析主要应用前面所学过的刚体系统的平衡知识,同时这部分内容相对来说公式推导比较少。在学习过刚体系统的平衡问题相关知识后,学生完全可以将所学平衡问题分析的相关理论知识应用到静定桁架分析和计算中去,所以静力学选择这部分内容作为学生小组讨论内容是合适的。再如,在《理论力学》课程运动学这一部分内容中,教师最好不要选择点的速度合成及加速度合成知识内容作为学生小组讨论的内容。这是因为点的速度合成及加速度合成知识与前面所学知识内容关联不多,对学生而言,几乎是新的知识点。此外,这一部分知识内容也非常重要,是运动学部分的重点和难点。点的速度合成及加速度合成内容理论多、概念多,并且知识点内容相对抽象,不适合学生分组讨论学习。对于运动学部分,教师可以选择“平面图形上各点的速度分析”作为学生小组讨论的内容,因为这部分内容主要以点的速度合成知识为基础,是点的速度合成知识在刚体运动中的应用,所以选作学生小组讨论的内容是合适的。对于《理论力学》的动力学部分,教师可以选择“质点系的动能与刚体的动能”这一节作为学生小组讨论的内容,这是因为这部分内容在《大学物理》这门课程中已经初步学习过,学生相对而言比较熟悉,且这一小节涉及到的理论知识相对较少,所以比较适合学生小组讨论学习。

2.分组讨论。将学生按学号进行分组,并至少提前一周将所讨论章节内容告知学生,这样学生可以在课余时间准备所讨论章节的知识内容。小组讨论环节主要由学生自主完成。为保证小组讨论过程的质量,可采取组长负责制,组长可由班长或学习委员担任。在进行学生小组讨论前,要求组长制订小组讨论的详细计划,包括小组讨论的时间、地点、次数,以及每次讨论的主要问题等,这样便于教师进行抽查和指导,保证学生小组讨论的质量。除此以外,由于学生小组讨论环节在课余时间完成,为确保每个学生都能积极参加,教师应对学生小组讨论成果提出要求。例如,教师可要求组长提供小组讨论过程中的有关资料,如小组讨论时的照片、讨论记录等。小组讨论环节主要目的在于改变传统的

“填鸭式”教学模式,使每个学生都能主动去学习和思考问题,并增加学生在学习中的趣味性,提高学生之间的沟通交流能力。小组讨论后学生要形成对所讨论章节知识内容的理解和认识以及讨论中发现的问题。讨论环节完成后,针对讨论主题,小组要形成完备的PPT文件,并推选出小组讨论汇报人,以便课堂上向其他学生汇报讲解本小组的讨论成果。

3.学生汇报。在学生小组讨论环节完成后,教师合理安排课堂时间,按照小组讨论章节内容的难易程度,进行小组讨论成果的课堂汇报讲解环节。在学生课堂汇报讲解前,教师应对学生小组讨论后提交的PPT成果进行审查和把关。教师课前要与学生汇报人进行沟通和探讨,帮助学生汇报人理清思路,掌握学生课堂汇报讲解时间,从而提高学生课堂上讲解和汇报的效率。

例如在静力学“平面静定桁架的静力分析”部分,我们安排每小组汇报讲解20分钟。这样按照我校一节课40分钟,可以安排两个小组进行汇报讲解。学生汇报讲解的内容包括小组讨论中所形成的章节知识要点、例题及存在的难点等。

4.释疑点评。学生讲解汇报完成后,教师对学生课堂讲解章节内容释疑和点评是本教学模式的重要环节。学生在经过小组讨论后,可能对所讨论章节知识点仍存有疑问,或是对所讨论知识点的重点归纳有所疏漏。此时,教师应在学生课堂讲解汇报环节结束后,及时对学生讲解汇报中存在的疑难问题进行释疑。对于学生疏漏的知识点,及时进行补充和强调。在这个环节中,应充分发挥教师的主导作用。例如,对“平面静定桁架的静力分析”这部分的章节内容,在学生课堂讲解汇报环节中发现,学生对零力杆的判定这一部分内容存有疑问,理解深度不够,有一个小组在汇报中甚至未提到零力杆的判定问题。而零力杆的判定是进行平面静定桁架静力分析的首要环节和关键环节,对于简化平面静定桁架静力分析计算过程起到重要作用,这部分知识内容不能忽略。因此在学生讲解完成后,教师应及时对零力杆判定内容进行释疑和重点讲解。通过这种学生课下小组讨论、课堂讲解汇报的形式,教师可以及时发现学生在学习过程中所遇到的问题,从而在课堂上能够对学生学习中的不足和疑惑及时点评。由于具有针对性,因此教师的讲解可以做到有的放矢,同时也使学生对这一知识点的理解更加深刻。

5.巩固、检查及考评。此环节为本教学模式改革的最后一个环节。巩固、检查以课后作业为主。对学生课后作业进行批阅,了解学生对所学知识的掌握情况,并可以检验这种教学改革模式的效果。通过对学生作业完成情况统计对比发现,学生对于进行新的教学形式讲授的章节内容,即进行了“学生小组讨论—课堂讲解汇报—教师释疑教学”环节后,学生作业完成情况明显好于其他章节。同时,对参与小组讨论活动的学生进行考评,考评结果计入平时成绩。按照学校要求,《理论力学》课程最后总成绩由两部分构成:一是期末闭卷考试成绩(占总成绩的70%);二是平时课程成绩(包括课后作业、平时小测试、课堂出勤、课堂回答问题及小组讨论等,占总成绩的30%)。通过对参与小组讨论活动学生进行考评,充分调动学生参与小组讨论、课堂讲解汇报的积极性,促使本教学改革实践活动更好的开展。

三、结语

《理论力学》是多数工科院校的一门重要专业基础课。对于土木、机械、交通工程等专业的学生来说,这门课程学习的好坏,将直接影响后续专业课的学习,是不可忽视的重要课程。然而,由于《理论力学》课程本身偏难、知识点多,造成目前学生普遍厌学,学习兴趣不足。基于此,本文提出一种新的教学形式,即学生小组讨论—课堂释疑及点评—效果巩固及检查,并积极进行了新的教学模式的尝试和检验。经过本教学改革实践活动发现,这种教学模式能够有效提高学生的学习兴趣,激发学生学习的主观能动性,提高学生的学习效率和学习成绩。