应用型本科理论力学教学改革探讨

摘要：基于用性、技术型人才培养的需要，理论力学课程作为土木工程专业理论基础课亟须教学改革，本文结合应用技术型人才培养特点，概括了当前应用型本科力学教学改革的一些探索：包括课程内容调整优化，突出应用技术大学对本科人才的培养重点，引入计算机辅助手段，提高对力学问题的直观感受。使理论力学的知识体系更加生动、形象，提高学习的积极性及学习效率

关键词：理论力学；应用型；教学改革；计算机

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）12-0116-02

一、引言

进入20世纪80年代以后，国际高教界逐渐形成了一股新的潮流，那就是普遍重视实践教学、强化应用型人才培养。国内的诸多高校近年也纷纷在教育教学改革的探索中注重实践环境的强化，因为人们已越来越清醒地认识到，实践教学是培养学生实践能力和创新能力的重要环节，也是提高学生社会职业素养和就业竞争力的重要途径。“应用型本科”是对新型的本科教育和新层次的高职教育相结合的教育模式的探索，由部分省属本科院校与部级示范性高等职业院校、国家大型骨干企业联合试点培养适应社会经济发展需求的应用型本科专业人才，学校为实现向应用型本科院校转型，已与国内多家大型企业建立了校企合作关系。为配合学校发展战略，作者对土木工程专业理论力学教学改革做了一些研究。

二、“理论力学”课程教学改革的背景

1.学时偏少。目前本校理论力学课时由64学时缩减至48学时，理论力学包含静力学、运动学、动力学三部分，知识点多，教学内容繁重，且课程内容理论性强，难度大。应用型本科学校的学生基础差，学习积极性低，课外自主学习主动性不高，48课时不能让学生对理论力学知识体系有全面的认识，难以适应后续课程对基础力学知识的要求。

2.理论力学课程知识体系与工程实际结合不够紧密。理论力学是具有悠久历史的科学，它是社会生产和科学实践长期发展的产物，其知识体系相对成熟。教材中用于推导公式的力学模型一般为理想化、满足假定条件的，难以将这种抽象的模型与工程实际相结合。这种模型与实际脱节的情况将导致学生在学习过程中无法对理论力学课程的实际应用性作为直观的判断，从而直接导致由于条件限制，目前我校土木工程专业理论力学课程只有理论课程，并无实验。这让理论力学的学习抽象而不直观，学生在学习过程中缺乏感性认识，对知识的领悟理解困难增大。

三、理论力学教学改革的建议

1.转变教学思路，适应学时改革要求。随着学校办学目标向应用型人才培养方向转变，学校各专业依照本专业特点修改修订培养方案、教学计划，增加了对学生应用技能提高所需学习的课程，这导致部分学科的学分、学时的相应减少。因此，一些课程学时大为精简。作为土建类专业学生必修的《理论力学》教学课时也大为压缩。如果因为学时的减少而采取对课程内容简单的压缩，难免使学生知识不成体系，不能满足后续课程的要求。既达不到应用型技能的提高，也失去本该有的知识结构。要解决这一矛盾，只有采取积极的方法，改革教学方式，做到基础理论要精练、深化，工程应用要结合专业特色并适当拓宽。

改变传统的从特殊到一般的教学思路，充分利用数学工具，采用从一般到特殊的讲授方法。对于静力学的讲授，传统教学方式是先学习特殊情况即汇交力系、力偶系、平行力系再到一般力系。可以利用矢量代数工具，从最一般的力系开始阐述简化、平衡这一主干内容，然后，再将问题特殊化，即得到平面汇交力系、力偶系、平行力系的简化结果和平衡方程。最后，辅之以学生所学专业的例题，加深理解和运用，使学生能更好地掌握，并弄清楚四种力系间的联系，达到很好的教学效果。

2.利用计算机，实施现代化教学。当前计算机技术和现代数值计算方法的发展，给力学的发展以及力学教学的发展都带来意义长远的进步。高等学校在人才培养方面可以利用成熟的商业软件，比如MATLAB，实施现代化教学。

MATLAB是应用广泛的数学工具，其计算和绘图功能强大，入门简单、容易上手。在教学过程中，通过Matlab可视化界面，利用Matlab强大的数值计算能力和图形处理技术，对运动学、动力学问题进行过程分析，并将结果以曲线、动画等直观的形式表现出来，以数值实验的方式将理论知识形象具体地呈现在学生眼前，以此克服教学过程缺少实验的矛盾，提高同学对力学问题的直观感受。使“理论力学”的教学更加生动、充满乐趣，提高学生学习的积极性及学习效率。

四、结语

面对应用型本科院校转型，《理论力学》教学过程存在一些困难，对教学内容、教学手段需要优化调整。借助于计算机辅助手段，在教学过程引入商业计算软件比如MATLAB，能使理论力学的教学更加生动有效。通过优化知识体系结构及合理引入计算机辅助手段，能对应用型本科院校理论力学教学提供支撑。

参考文献：

[1]尚玫，梅凤翔.理论力学可视化教学与Matlab/Simulink[J].力学与实践，2010，（32）：72-76.

[2]敖文刚，李勤，王歆.基于Matlab的理论力学计算机辅助教学[J].力学与实践，2013，（35）：83-86.

[3]李琳.平底顶杆凸轮机构的Matlab动画编程[J].力学与实践，2005，（27）：74-76.

[4]敖文刚，敖文芳.运用Matlab对运动学、动力学问题进行过程分析[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2012，（6）：36-40.

[5]王清，龚长青.Matlab在“理论力学”教学中的应用[J].中国电力教育，2011，（9）：200-203.

[6]黄金.《理论力学》教改探索[J].湖南科技学院学报，2012，（8）：23-25.