理论力学课程体系改革探索与实践
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2024年理论力学学习体会,____字理论力学是物理学的基础学科,是研究物体运动的力学规律和运动规律的数学描写的学科。
在2024年,我有幸学习了理论力学这门课程,通过学习和实践,我对理论力学有了更深入的理解和认识。
在我学习的过程中,我意识到理论力学的重要性和应用价值,并且体会到了学习这门课程的困难和挑战。
在这篇文章中,我将分享我对理论力学的学习体会和心得。
首先,我深刻认识到理论力学是物理学的基石。
理论力学研究的是物体在力的作用下的运动规律,它是描述和解释物质世界中各种力学现象的核心理论。
通过学习理论力学,我了解到了牛顿力学和拉格朗日力学这两大分支的基本原理和数学方法。
牛顿力学是经典力学的基础,它通过描述物体在外力作用下的运动轨迹来揭示物体的动力学特征。
而拉格朗日力学则是从系统的整体性能出发,通过构建广义坐标和拉格朗日函数来描写物体的运动规律。
这两种方法相辅相成,互为补充,为我们研究和解决各种力学问题提供了有力的工具。
其次,理论力学的应用价值不可忽视。
理论力学在物理学、工程学和应用科学等领域都有广泛的应用。
通过理论力学的研究,我们可以深入了解和揭示物质运动的规律,从而指导和推动科学技术的发展。
例如,在工程学中,理论力学可以用于设计和分析各种机械装置和结构。
在物理学中,理论力学可以用于解释天体运动和微观粒子的行为。
在应用科学中,理论力学可以用于优化和改进各种工艺和生产过程。
因此,理论力学的学习对我们的学科研究和实践应用都具有重要的意义。
然而,学习理论力学也面临着一定的困难和挑战。
首先,理论力学是一门数学和物理学相结合的学科,它需要我们掌握一定的数学工具和方法。
例如,微积分、线性代数和微分方程等数学知识是理论力学学习的基础,我们必须要有扎实的数学基础才能够深入理解和应用理论力学的原理和方法。
其次,理论力学的问题求解需要我们具备一定的逻辑思维和分析能力。
在解决实际问题时,我们需要能够找到问题的本质和关键点,并运用正确的理论和方法进行求解。
《理论力学》课程思政设计与实践探讨 2中国民航大学航空工程学院天津 300300;)摘要:全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的有效措施。
《理论力学》对培养学生的专业认同感和自豪感起到重要作用。
本文对《理论力学》课程如何进行思政元素的有机融入与课堂实践进行了探讨。
利用现代信息技术进行多维度、多层次思政设计,通过开展特殊作业、实时更新思政案例、创新课堂授课方式、改进教学模式等措施,丰富课程思政内涵,起到“如盐化水”的教学效果。
关键词:理论力学,思政设计,思政案例,课堂实践随着国家大飞机和发动机专项的快速推进,民航运输业和航空制造业呈现融合发展的态势,对民航维修工程高端人才培养提出了更高的要求[1]。
《理论力学》课程作为航空维修类专业的基础课程,在专业认同感和民族自豪感培养中起到重要作用。
将思想政治育人元素融入课程教学各个环节,培养学生爱国主义情怀与对科学不懈追求的精神,塑造学生正确的人生观、价值观、工程伦理观。
一、《理论力学》课程思政目标《理论力学》是大部分工科专业课的基础,能使学生了解所学专业的重要性,产生专业认同感和自豪感。
《理论力学》课程思政的主要目标为:1、培养学生逻辑和创新意识。
《理论力学》课程知识具有很强的逻辑性和系统性[2],可以有效培养学生的逻辑思维和创新意识。
纵观各个工程应用“大国重器”的研制历程不难发现,力学在探索自然规律、突破技术瓶颈中起到的重要作用,学好力学可以使学生在知识赋予的力量下,具备敢于探索未知、追求真理的勇气。
2、激发学生航空报国的家国情怀。
随着国家大飞机和发动机专项的快速推进,航空运输业和制造业对民航维修工程人才提出了更高的要求。
通过开展课程思政,将爱国情怀和民族自豪感与课程内容有效融合,可以激发学生航空报国的家国情怀。
二、《理论力学》课程思政改革的实施路径1、多维度、多环节一体化课程思政建设。
将思政教育理念融入理论力学教学环节的每一部分,构建教学大纲、教案、课件、讲稿、考核等多维度一体化思政教育授课体系。
案例课程:课程牵连运动是定轴转动时的加速度合成定理科氏加速度一、课程简介课程名称:理论力学面向对象:机械类一年级学生主要内容:质点、质点系和刚体、刚体系的静力平衡、运动学和动力学的基本规律、模型建立、计算和研究方法课程思政建设中的特色与创新点:从责任、能力和知识的三个维度展开课程育人实践。
在学习过程要求学生掌握理论力学的专业课程知识和利用知识分析问题的能力,穿插强化其责任和情怀。
1)潜移默化、润物无声切入思政元素发掘“年轻人需要什么?”,发挥自己的特长,讲授自己熟悉的工程案例,潜移默化、润物无声。
将“有准备”的思政点”与课程教学结合;亦能“无准备”地因势而导、因情而生。
2)课程背景知识与思政元素的结合学生一同回顾和重温理论力学的发展历程,让学生感受“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的科学家精神,激发学生学习科学知识的积极性和主动性,增强学生的专业自豪感。
3)课程主要内容与思政元素的融合将理论与实践联系起来,注重自然而然地知识点和能力点逻辑延伸,“从实践中来,到实践中去”,培养学生严肃认真、精益求精的品质。
二、案例展示1、课程思政育人目标1)通过我国力学家的故事培养学生的社会责任感和使命担当精神;2)用力学思维培养学生的思辨精神和能力;3)将传统课堂、翻转课堂相结合培养学生学习方法。
2、课程思政元素及实施路径思政元素:三个认同、科学精神、强国意识。
将课程思政内容有机融入课堂内容,教学环节依次为:前课复习→实验引入→科学史回顾→细微之处→理论推导→重大意义→案例回顾→理论总结→计算例题→课堂总结。
实施路径:1)授课案例上联家国情怀,下扣学生生活,开展价值引领,以“互动+案例”引入课程思政,培养“三个认同”。
抓住课堂引入环节,吸引学生兴趣,结合学生家乡具有中国特色的自然和人文现象,唤起学生的自豪感。
打破课堂沉寂,以互动讨论启发学生思考,激励学生求知精神;结合课程内容引入思政案例,培养家国情怀,增强国家认同、政治认同、文化认同。
浅谈课程思政在理论力学中的实践探索摘要:理论力学作为一门理工科专业基础课,其较强的理论性使得学生不易掌握,本文从中挖掘相关思政要素,在丰富课堂内容的同时,使学生更易理解理论知识,也进一步培养学生严谨的逻辑思维方法,树立较强的工程责任意识,培养具有社会主义核心价值观的科技人才。
关键词:课程思政,责任意识,思维方法一、理论力学的课程内容及育人目标理论力学”是工科类专业一门重要的专业基础课程,其独特的概念、原理、定律等构成了严格的逻辑知识体系。
其理论知识可以应用在交通机械、土木建筑、航空航天工程等诸多行业及领域中。
理论力学分为静力学、运动学和动力学三部分,知识体系和逻辑结构不尽相同,静力学和运动学相互独立,但它们都是动力学部分的基础。
动力学解释了物体运动状态发生改变的原因,与运动学各部分内容间也是互相联系的。
本课程是大部分工程技术科学的基础,涉及交通出行、建筑桥梁、机械制造、航空航天领域中,通过力学在这些领域中的应用实例,使学生们体会力学对国民经济发展的重要作用,特别是我国经济高速发展时期,高铁、桥梁的建设项目方面的重要成就所体现的力学作用。
课程思政的目标就是课程育人,与思政课程同向同行。
思政主要涉及两方面的内容,一方面是“思”,意在培养学生的世界观、方法论和认识论,另外一方面是“政”,让学生在学习理论知识的同时,也要关注国内外时事,培养学生的爱国情怀与社会责任感。
本文旨在研究课程思政方式在理论力学中的实施,将其融入至理论知识中,在提升学生理论知识的同时,提升他们正确的分析问题、解决问题的能力,培养学生严密的逻辑思维方式和科学的逻辑方法,优化他们的认知结构,结合相关的思政要素,增强学生们的家国情怀与文化自信,培养他们自学自律、工程责任意识,从而培养具有社会主义核心价值观的科技人才。
二、思维方法的培养合理利用学生逻辑思维方式和科学逻辑方法加以引导运用,使学生进行认知结构优化调整,改造并建立科学的力学概念,培养具有科学的认识论和方法论的创新型人才。
关于“理论力学”高等课程的探索与实践【摘要】本文探索了关于“理论力学”高等课程的教学实践。
在引言部分中,介绍了课程背景、研究目的和研究意义。
正文部分分析了理论力学课程的内容,探索了教学方法,整合了学习资源,并进行了案例分析和教学效果评估。
结论部分总结了研究成果并展望未来发展,同时提出了对未来教学的启示和建议。
通过本文的研究,可以更好地理解高等理论力学课程的教学特点,探索更有效的教学方法,提高教学效果,为未来的教学工作提供借鉴和参考。
【关键词】理论力学、高等课程、探索、实践、教学、分析、方法、资源、案例、效果评估、总结、展望、启示、建议1. 引言1.1 背景介绍理论力学是力学的基础学科之一,作为力学的理论体系,对于理解物体运动规律和力的作用具有重要意义。
随着科学技术的不断发展,理论力学的研究也日益深入。
通过学习理论力学课程,可以帮助学生建立起正确的物理世界观和方法论,提高他们的科学素养和解决实际问题的能力。
在高等教育中,理论力学课程是物理类相关专业的重要课程之一,具有一定的难度和挑战性。
学生需要通过学习理论力学来掌握力学基本原理,理解物体运动的规律,掌握物理学中的基本概念和方法,为今后深入学习和研究物理学打下坚实基础。
在当前的教育实践中,理论力学课程存在着教学内容单一、教学方法陈旧、学习资源不足等问题,导致学生对于这门课程的学习兴趣不高,学习效果不理想。
有必要对理论力学课程进行探索与实践,不断改进教学方法,整合学习资源,提高教学质量和学习效果。
1.2 研究目的研究目的是对理论力学高等课程的教学进行深入探讨和实践,旨在通过分析课程内容、探索教学方法、整合学习资源、进行案例分析以及评估教学效果,提高学生的学习质量和教学效果。
通过本研究,旨在不断优化理论力学课程的教学模式,使之更加贴近实际需求、更加符合学生的学习特点,提升学生的学习兴趣和主动性,培养学生的理论思维能力和实践能力,使他们能够更好地运用理论力学知识解决实际问题,为提高教育质量和学生综合素质提供有效的支持和保障。
理论力学课程中的思政教育探索前言随着社会的发展和教育理念的变革,思政教育在高校课程中的重要性日益凸显。
作为高等院校的一门重要学科,理论力学课程既有着自身的专业性和技术性,也蕴含着丰富的思想内涵和人文情怀。
在理论力学课程中深入开展思政教育,不仅有助于学生全面发展,更能够提升学生的综合素质和人文精神,使学生在学习专业知识的也能够有所悟,有所得,更好地承担社会责任,促进社会和谐稳定。
本文将探讨在理论力学课程中进行思政教育的探索与实践,旨在引领学生树立正确的世界观、人生观和价值观,培养学生的社会责任感和人文情怀,为学生未来的发展打下坚实的思想基础。
一、理论力学课程与思政教育的内在联系理论力学是力学的基础和核心,是工科学生必修的一门重要课程。
理论力学的主要内容包括牛顿定律、动力学原理、静力学和动力学的基本公式以及应用。
这些内容不仅构成了工科学生专业知识的体系框架,更是他们身为公民和社会成员应该具备的基本思想素养。
正因为如此,理论力学课程与思政教育的内在联系是显而易见的。
理论力学课程具有丰富的思想内涵。
在学习理论力学的过程中,学生需要掌握一系列的力学规律和原理,需要运用这些规律和原理解决实际的力学问题。
这要求学生具备较高的思维能力和动手能力,培养学生的逻辑思维和科学精神。
理论力学课程中也包含了一些历史上的重要力学成就和科学家的伟大贡献,如牛顿力学定律、拉格朗日力学、哈密顿力学等等。
学生在学习这些内容的也应该了解这些成就背后的故事和价值,培养学生对于科学的敬畏和探索精神。
理论力学课程与思政教育的内在联系是不可分割的。
理论力学既是一门技术性强的专业课程,更是一门思想性和人文性并重的学科,它为思政教育提供了丰富的资源和载体,为学生的综合素质和人文精神的培养提供了有力的支撑与保障。
在这种背景下,如何在理论力学课程中深入推进思政教育,加强学生的思想引领和思想熏陶,成为当前高等教育面临的重要课题,也是高校教师们急需探讨和解决的认知和实际问题。
“理论力学”课程思政实践与探索浦玉学,许海燕,胡宗军(合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009)[摘要]为实现“理论力学”课程思政中专业知识传授与思想政治教育双重功能的有机融合,培养具有社会主义核心价值观的力学人才,结合“理论力学”的课程特征,从哲学、逻辑方法、工程、人物故事等方面着重研究如何进行“理论力学”课程思政元素设计,总结课程思政实施一般流程。
针对“理论力学”课程思政,进行了有益的探索和实践。
[关键词]理论力学;思政教育;课程思政[基金项目]2019年度合肥工业大学教学质量与教学改革工程项目“慕课背景下《理论力学》课程设计研究”(JYQN1904);2019年度“课程思政”教学改革示范课程项目“理论力学”(107-033068)[作者简介]浦玉学(1987—),男,安徽蚌埠人,工学博士,合肥工业大学土木与水利工程学院讲师(通信作者),主要从事工程力学、结构动力学研究;许海燕(1964—),女,安徽庐江人,工学硕士,合肥工业大学土木与水利工程学院副教授,主要从事工程力学研究;胡宗军(1975—),男,山东日照人,工学博士,合肥工业大学土木与水利工程学院副教授,主要从事工程力学研究。
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1674-9324(2021)02-0105-04[收稿日期]2020-04-16“理论力学”是工科类专业一门重要的基础专业课程,其独特的概念、原理、定律等构成了严格的逻辑知识体系。
其理论知识可以应用在交通机械、土木建筑、航空航天工程等诸多行业及领域中。
因此将“理论力学”课程与思想政治教育相结合,对培养具有社会主义核心价值观的科技人才,实现我国科技强国战略具有十分重要的意义[1]。
为实现将“理论力学”课程思政中传授专业知识及思想政治教育双重功能的有机融合,培养具有社会主义核心价值观的科技人才,本文结合“理论力学”的课程特点,着重研究如何在“理论力学”课程中进行思政元素的发掘与设计。
关于“理论力学”高等课程的探索与实践[摘要] “理论力学”高等课程曾经是一门传统的研究生课程,后因内容陈旧逐渐淡出历史舞台,现在国内鲜有高校开设。
本文对该门课程的价值与意义进行了论述,指出本科阶段的“理论力学”课程并不能满足物理系研究生的需求,并对授课内容进行了探索,尝试对该课程的教学进行改革与实践。
[关键词] 理论力学;分析力学;量子力学;经典场论一、引言以“理论力学”为首的四大力学是目前高等院校物理系本科生的必修课程,研究生阶段还会开设相应的高等课程:“高等量子力学”“高等电动力学”“高等统计物理”,而唯独“理论力学”没有相应的高等课程。
在历史上,“理论力学”高等课程的确是一门传统的研究生课程[1],后来随着物理学急速发展,对研究生的知识储备提出了越来越高的要求,为了让年轻人迅速进入到科研第一线,高等院校研究生培养计划经过几番调整,高等“理论力学”这门看似已足够完善从而稍显过时、又不能给科研工作提供直接技术支持的课程,逐渐淡出了历史舞台。
所以,现在国内鲜有听闻高校开设这门研究生课程。
而笔者所在的国防科技大学是为数不多保留这一传统的高校。
我校物理系袁建民教授为研究生开设“经典力学与经典场”课程,多年来深耕不辍。
在过去的三年里,笔者有幸接替袁教授承担了这门课程的教学任务。
教学相长的过程中,笔者愈发深刻意识到,对于物理系研究生来说,这门课程的意义与价值被严重低估了,在目前新工科的背景下,也有着丰富的挖掘空间。
因此,笔者写下这篇粗陋的文章,希望抛砖引玉,引起各位同行前辈的关注与讨论。
二、关于开设“理论力学”高等课程的意义普通物理的“力学”课程引入微积分,大大提升了求解具体力学问题的能力,但并没有完成观念性的改变,学生对物理学的认知还停留在古典的牛顿力学框架内。
以“理论力学”为首的四大力学,才承载了从古典物理到近代物理的转变,经过这些课程的学习,才算真正进入了物理专业的大门。
而“理论力学”作为第一站,学生接受起来并不轻松。
理论力学课程中的思政教育探索一、构建立体化的思政教育体系理论力学是一门内容丰富、涵盖面广的学科,也是学生接触到的第一门相对复杂的物理学课程。
因此,在理论力学课程中融入思政教育,需要构建一个立体化的思政教育体系,将思政教育渗透进实际教学中。
具体来说应该包括以下几个方面:1. 强化国家意识、民族意识和文化意识的教育在学习过程中,我们要强调国家意识、民族意识和文化意识的教育。
首先,学生应该明确自己是中国人,要关注国家建设这个大局。
其次,对于不同民族的同学来说,要让他们了解和尊重不同民族的风俗习惯,增强民族团结意识。
最后,通过引导学生了解中华文化的内涵和历史,提高文化自信,形成独立自主的精神风貌。
2. 培养学生的道德品质在理论力学课程中,教师应该关注学生的道德品质的培养。
学生在掌握理论力学的知识之余,还应该具备团队协作精神、社会责任感、好奇心和求知欲。
同时,教师还应该教育学生,要遵纪守法,具有职业道德和社会责任感。
3. 提高学生的创新能力理论力学要求学生拥有较高的数学素质,良好的物理直觉和深厚的物理知识储备。
同时,还要培养学生的创新能力,鼓励探索新知、突破瓶颈、创新发展。
因此,在理论力学课程中,教师应该为学生提供灵活的思维方式、多种解题策略和实践探索的机会。
二、着力构建“思政课”对于理论力学课程而言,构建“思政课”也是融入思政教育的一种方法。
构建“思政课”有助于建立学生的思想道德价值体系、引导学生健康成长、激发学生爱国主义以及民族自豪感等多方面的发展。
“思政课”应建立在理论力学课程的基础上,将专业知识与价值观念、人文素质和创新能力的培养有机结合起来,既要有传授知识的功能,也要有革新思想的功能,尽可能地给学生带来各方面的启示和引导。
值得一提的是,“思政课”应该建立在学生的需求基础之上,根据不同阶段提供不同的教育活动,让学生在学习中逐步养成正确的态度和正确的行为习惯。
三、基于问题驱动的教学模式发扬民主,发挥自主能力和主体性,建立我们自己的思路,是思政教育的一大核心。
基于OBE教学理念的力学类课程教学改革探索摘要:教学改革工作要围绕学生、关照学生、服务学生,基于OBE教学理念和课程思政要求,本文通过分析专业和学生的特点,对现有力学类课程教学问题的查摆,重新审核传统教学方法的利弊,进行了教学改革探索,研究和构建与所在高校土木工程专业人才培养目标相适应的模块化力学课程教学体系,实现为国育才与为党育人的有机统一,在知识传授的同时,塑造学生品格,提升综合素质。
关键词:力学;教学改革;OBE教学理念;课程思政1、引言力学类课程是土木工程专业非常重要的专业基础课,在基础知识向专业知识转换的过程中,力学起着承前启后的桥梁和纽带作用,然而,力学课程教学存在教学内容重复、教学方法与手段单一、实践教学组织不得力、学生学习压力大、力学素养低等问题,教学效果不理想。
基于此,将课程思政融入OBE教学理念,明确育人目标,通过力学课程教学改革,实现知识传授、能力培养、价值塑造三者相融合的教学效果,对促进学生创新能力的培养,提高教学质量,具有非常重要的实际意义。
围绕专业认证要求与人才培养目标的教育改革研究与实践在国内高校相关课程教学改革中也随之展开了[1-4]。
浙江林学院杨博等人,从工程化视角探讨了土木工程专业力学课程体系改革[5];西南石油大学的工程力学老师研究了工程力学课程体系改革方向[6];陕西科技大学李建军等人基于工程教育认证要求对基础力学课程体系改革进行了研究[7];大连海洋大学牛海英等人,研究了如何多维度构建土木类专业力学课程体系的问题[8];湖南科技大学张贤才等人,从工程教育“专业认证”核心理念及指标体系出发,阐述了当前土木工程专业力学课程体系的问题,提出了改革的必要性[9]。
国内工科院校基本上都开设了力学类课程,关于力学类课程教学改革的研究主要集中在调整教学内容、改变教学方法、加强实践教学等方面[10-12],各兄弟院校很多从事力学类课程教学的一线教师都提出了力学类教学效果不理想的现状,也分析了一些原因,提出了一些措施,值得借鉴学习。
理论力学课程体系改革探索与实践
摘要:本文介绍1996年以来清华大学的理论力学课程体系改革情况。
通过分析理论力学课程在工科大学生培养中的定位和任务,明确与中学物理、大学普通物理的不同分工,确定理论力学的核心内容。
实践中逐渐形成了新的理论力学体系,用64学时完成理论力学的核心内容,并保持了系统性和逻辑性。
关键词:理论力学:教学改革;课程体系;教学内容
理论力学是清华大学的重要基础课之一,目前由航空航天学院的理论力学课程组面向机械学院、土木水利学院、航空航天学院开设。
自1987年以来,理论力学一直是校级一类课程,2002年入选学校首批“百门精品课”建设项目,2003年被评为北京市精品课程,2004年被评为国家精品课程。
一、课程体系改革的过程
1996年正逢四年一届的全国大学生力学竞赛,我在8月初突然接到任务:9月上旬用16个学时为参加竞赛的学生串讲理论力学。
由于没有系统讲授过理论力学课程的经验,这是极大的挑战,也迫使我另辟蹊径,初步形成了现在的课程体系雏形。
这次竞赛中,清华大学参赛学生获得了理论力学成绩第2名到第7名。
而后,我们在工程力学系95级、96级、98级连续进行课程体系改革试点。
当时理论力学的课内学时为112,秋季学期48学时,讲静力学和运动学内容,春季学期64学时,讲动力学内容。
使用的教材是清华大学理论力学教研组罗远祥等编写的《理论力学》。
促成新体系在全校推广的机遇是清华大学的学制由5年改为4年而大幅度压缩学时。
用64学时讲完原有的教学内容,采用新体系是惟一出路。
2000年,理论力学教学组的4位青年教师编写了讲义,在全校试用。
2001年正式出版了新体系教材,并在后续几年内完成了教材的“立体化”。
二、课程体系改革的思路
在大幅度压缩学时之前,清华大学(以土木系为例)理论力学的学时
1993年为128,后来减少到112,再减少到96,到1996年秋季减少到88。
那段时间的教学改革主要是砍教学内容,先砍掉习题课,即“砍小不砍大”。
再就是按“静、运、动”的教学顺序砍掉后面的内容,即“砍高不砍低”。
教师们认为这种做法值得商榷。
在2000年学时减到64了,如果还按照静、运、动的教学顺序砍掉后面的内容,就意味着动力学部分和分析力学完全被砍掉,学生就会感觉理论力学与普通物理的力学部分(注:这里指我国现在的教材,国外的教材可能完全不同差别不大。
学生学起来“没劲”,有的理论力学教师建议普通物理不讲力学,反过来,也有人认为应该取消理论力学课。
笔者曾经尝试过给没学过大学普通物理的一年级下学期的学生讲理论力学,感觉就像给高中生讲课,师生都感觉困难。
因此,理论力学教师不能低估普通物理打基础的重要性。
我们必须明确理论力学与中学物理、大学普通物理的不同分工。
不能在理论力学课程中简单重复物理的内容,而应该在物理的基础上,讲授理论力学的核心内容。
那么,哪些属于理论力学的核心内容?很多理论力学教师研究过这个问题。
通过分析理论力学课程的任务,我们认为理论力学的核心内容是建立研究力学对象的数学模型所需的原理和方法,既包括普通物理中讲过的牛顿力学,也包括学生在理论力学中第一次接触的分析力学。
理论力学是工科大学生的第一门力学课程,也第一门技术基础课,是后续课程的重要基础。
这是课程的第一个任务。
理论力学能培养学生综合运用数学工具和力学原理定量地研究实际工程问题的能力,不是停留在定性地解释物理现象和揭示机理方面。
这是理工科人才的基本素质要求。
理论力学介绍的研究问题的基本思路、基本理论和基本方法,可以应用于很多研究自然界和工程技术的问题。
然而,理论力学不是直接面向工程应用的专业课,重点不是去解决一个个具体工程问题。
众所周知,解决工程问题一般要有三个步骤。
第一是将工程对象简化为力学模型,如质点、刚体、弹性体、流体等,做简化既需要力学知识,又需要工程经验,还要了解工程要求和约束。
这个步骤不适合作为理论力学教学内容,对教师和学生来说都是无法胜任的。
第二是针对力学模型,利用力学知识建立相应的数学模型(数学方程),这正是理论力学的任务。
第三是对数学方程进行分析计算。
一般来说,这个内容也不适合大学低年级的学生。
另外,我们可以借助高等数学工具,采用演绎的方法讲授,既节省学时又加强系统性。
根据上述分析和认识,我们在实践中逐渐形成了新的理论力学体系,用64学时完成理论力学的核心内容(详见表1)。
表1是2007—2008学年秋季学期给清华大学航天航空学院讲课的教学日历,从中可以看出具体教学内容的编排情况。
从2000年至今进行了8年的实践,全体任课教师均为青年教师,其中3名教授、博导,2名副教授,4人先后获得过清华大学青年教师教学优秀奖。
这些任课教师的教学评估成绩均为优秀,其中3位教授多次进入全校前5%。
难能可贵的是,1名新上岗的副教授第一次讲课即取得了92分的好成绩。
更让人欣慰的是,现在我们的学生喜欢学理论力学,也不觉得难学了。
清华大学每年组织全校应届毕业生对大学期间所上课程的教学质量进行调查,让学生对心目中的好教师及课程提名,结果按提名率排序(“提名率”定义为某系或某专业对某教师及课程的提名数与该系或该专业参加答卷的学生数之比)。
近几年来理论力学课程经常名列前茅,说明它给学生留下了深刻印象。
三、新课程体系特点
理论力学新课程体系有四个主要特点。
第一,将矢量力学与分析力学相互融合,加强经典力学两大理论体系的联系,加深学生对基本概念的全面理解,事实上加强了分析力学。
第二,重视理论力学体系的系统性、逻辑性,突出与大学物理课中力学部分的区别。
过去学生觉得从初中到大学的物理课都在学力学,理论力学就是炒冷饭。
现在学生觉得理论力学很新鲜。
第三,贯彻以动力学为核心,运动学为先导,静力学为动力学特例的思想。
这是因为动力学既综合理论力学的全面知识,又在实际应用中最有价值。
第四,静力学和运动学部分都是从一般到
特殊讲解。
图1是运动学结构,图2是动力学和静力学结构。
可以看出,按照以前划分静力学、运动学、动力学的习惯,新体系用于静力学、运动学、动力学的授课学时之比为2:3:5。
扣除节假日、习题课和期中考试,实际讲课52学时,每学时为45分钟。
动力学专题可以选讲非惯性系、变质量系统、三维刚体动力学和振动,如果实际讲课学时能有64,则可以全讲。
可见,该体系涵盖了理论力学的所有基本内容。
四、几个教学相关问题
1.教师和学生的三个层次
无论什么教学思想和课程体系,都需要教师和学生在教与学的互动中去实践。
教师和学生的素质是非常关键的。
清华大学理论力学课程组注重教师队伍建
设,通。