理论力学教学改革与学生能力培养
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独立学院《理论力学》课程教学改革探讨摘要:根据独立学院学生提点,针对理论力学课程,在课程教学内容、教学方法、教学手段、教学模式的改革进行了有意义的探讨。
关键词:独立学院;理论力学;改革;探讨abstract: according to the independent college students carry points according to theoretical mechanics courses, in the course of teaching content, teaching method, teaching means, teaching mode the reform of the meaningful discussion.keywords: independent colleges; theoretical mechanics; reform; explore中图分类号:c41 文献标识码:a文章编号:0引言理论力学是机械类专业学生一门重要的专业基础课,它是在学生学习了高等数学以及大学物理等基础理论课之后才开设的,是材料力学、机械原理、机械设计等机械类课程的先修课程,在教学体系上,它起承上启下的作用,在培养学生掌握基本的技能的同时,更加重视学生运用知识解决工程实际问题的综合能力。
据统计,目前全国有三百多所独立学院,我们应该针对独立学院学生的特点,在课程教学内容、教学方法、教学手段、教学模式方面做出一些改革,在保证我们教学效果的同时,对独立学院的培养目标以及特色办学也具有现实意义。
1独立学院学生特点独立学院是本科以下的独立院校,介于二本和专科院校之间,学生群体相对于一二本高校学生而言,有明显的特点:思维虽活跃但是无法在学习上展示;价值取向多元化,但对专业课程学习兴趣不浓;技能特长优势明显,但综合发展不够均衡;有较强的求学欲望,但学习毅力与刻苦精神不够持久;有较强的组织纪律观念,但缺乏持久的自我约束性。
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。
周培源力学竞赛促进理论力学的教学改革作者:马玉荣来源:《中国科技博览》2018年第12期[摘要]“全国周培源大学生力学竞赛”是由教育部高教司主办,受周培源基金会支持的大学生科技竞赛,举办方希望通过举办力学竞赛,培养更多的力学人才、更好的服务于力学教学,进而促进高校力学教学的改革与创新。
创新是思维和创新能力是人才与一般人最大的区别,通过理论力学教学改革,培养学生的创新意识,经过不断的发展,最终提高学生的创新能力,进而使其为我国的力学研究做出贡献。
[关键词]周培源;力学竞赛;理论力学;教学改革中图分类号:R782 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)12-0014-01引言理论力学是理工类专业最基础的力学课程,是为相关专业的学生后期的学习和工作奠定基础的重要课程,其教学质量直接影响着学生相关课程的学习情况和今后的工作能力。
因此,文章首先分析了传统理论力学教学过程中存在的问题,之后着重介绍了基于周培源力学竞赛的理论力学教学改革措施。
1 传统理论力学教学过程中的问题传统的理论力学教学模式非常严密,逻辑性很强,但过于强调基本理论,与现代的工程中涉及到的力学问题联系不大,因此无法满足培养学生创新能力的要求。
静力学是解决工程问题的基本理论,是理工类学生必须要掌握的基本知识。
传统教学过程中,有的教师会将静力学的问题淡化,将其看做是动力学的特殊情况,继而按照动力学特殊情况或按照达朗伯原理解决静力学问题,这样可以得到力系的简化条件,进而简化静力学的平衡问题。
这种方法虽然有效提高了解决问题的效率,但也会淡化学生对静力学问题解决方法的印象。
动力学以牛顿力学为基础,主要解决刚体动力学问题,是大学物理学中有关内容的提高、应用,按传统理论力学课程体系,有很多的重复内容,如果将动力学内容模块化,运用计算机进行数值模拟分析,学生的兴趣肯定会大大提高,但对掌握动力学的基本方法是否有帮助仍是个问题。
而以牛顿力学和分析力学为两条并行主线,贯穿始终,彻底改变原有动力学结构,提高起点,加强理论性的做法,又有过分强调理论之嫌。
浅谈理论力学教学模式和方法[摘要]论文根据理论力学课程的性质和特点,紧紧围绕提高教学效果和效率,总结多年理论力学教学改革和实践经验,对理论力学教学模式和方法进行了探索。
[关键词]理论力学教学模式和方法辅助教学理论力学课程,对于工程技术人才培养具有基础性、支撑性、长效性作用,其特点:理论性强、概念抽象、逻辑思维要求高、解题方法灵活,一直是教员难教、学员难学的重要课程。
如何最大限度地提高教学效果和效率,在教学目的、教学内容、教学条件确定的情况下,关键在于教学模式和方法。
教学模式和方法是教员和学员以教学内容为中介而实现教学目的的“桥”和“船”,是教员有效传递知识信息、提高教学效率,学员有效接受知识信息、提高学习效率的保证。
理论力学课程的教学模式和教学方法的选择,要依据人才培养任务的特殊要求;依据力学课程教学内容的性质和特点;依据学员的实际情况;依据教学条件和教员的特长,从众多的模式和方法中加以选择,合理搭配,形势多样,形成一套组合的、适合当前学员的教学模式和方法,并灵活而富有创造性地加以运用。
一、讲授式教学讲授式教学是一种系统传授知识的教学模式,它的基本特点是以讲授为主,按照教材的逻辑顺序,结合自学、作业,向学员系统地传授知识,同时提高学员的智力。
讲授式的教学模式通常由两个相对应的过程组成。
一是教员教的过程,它的结构一般是“提示——讲授——指导自学——组织讨论——辅导和检查作业”五个基本阶段。
二是学员学的过程,它的结构一般是“预习——听课——自习——讨论——作业”五个基本阶段。
上述两个过程五个阶段的划分是就讲授的一般过程而言,根据不同的教学目的、教学内容、教学对象和教学时间,还可以对上述阶段划分进行调整和补充,从而形成许多不同的变式。
比如:讲授与自学相结合,既可先自学后讲授,亦可先讲授后自学。
讲授与讨论相结合,既可先讨论后讲授,亦可先讲授后讨论。
在作业或讨论之后增加小结,回答讨论和作业中遇到的问题。
根据理论力学课程内容的性质和特点,讲授式教学作为理论力学的基本教学模式。
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”。
力学基础课程的教学改革作者:蔡国平孙峰来源:《教育教学论坛》2013年第22期摘要:我校的理论力学为国家级精品课程,经过十几年的建设,已经形成了较为完整的课程体系和现代化教学体系。
本文主要介绍我校理论力学课程的教学改革,为国内从事相关课程教学的教师提供参考。
关键词:理论力学;教学改革;课程中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)22-0031-02一、引言理论力学是工科专业大学生必修的一门技术基础课程,它的基本任务是在学生已有的中学力学的基础上,培养学生具有对工程对象正确建立力学模型的能力,具备对这些力学模型进行静力学、运动学和动力学分析的能力,具备利用理论力学的基本概念判断分析结果正确与否的能力。
我校的理论力学是一门面向全校开设的基础课程,授课采用两本教材,一本是洪嘉振教授等编著的《理论力学》,该教材从矢量力学出发对概念进行阐述,授课对象为机械类专业学生;另一门教材为刘延柱教授编著的《理论力学》,该教材从传统的结构力学出发进行描述,授课对象为船舶工程、环境、土木等专业学生。
我校的理论力学于2003年被评为国家级精品课程,经过十余年的建设,已经形成较为完整的课程和教学体系。
以下以机械类专业的理论力学为对象,介绍课程的教学体系与改革内容。
二、教学体系与改革1.教学内容安排。
本科生理论力学研究的对象为刚体,主要讲述平面问题,授课内容包括静力学、运动学与动力学三部分。
我校机械类专业的理论力学授课学时为81学时,课程于大二上开设,学生人数500多人,由4~5名教师承担教学任务。
课程内容安排为:绪论2学时,数学基础5学时,静力学12学时,运动学14学时,运动学计算机辅助分析8学时,矢量动力学基础10学时,刚体动力学8学时,分析力学14学时,动力学计算机辅助分析8学时。
教学所用教材是从矢量力学对问题进行描述的,因此在正式进行理论力学教学内容前,安排了5学时的数学基础授课,介绍教材中所需用到的数学知识,并且统一符号表达。
浅析力学教学中的新特点及改革措施作者:张庆华来源:《中国电力教育》2013年第01期摘要:在分析总结当前力学教学中的新特点、新现象以及存在的问题的基础上,综合考虑学生特点和当前的教学条件,在教学内容、教学模式、教学与工程相结合等方面对提高力学教学效率和效果的措施进行了探讨。
关键词:力学;教学;新特点;改进措施作者简介:张庆华(1977-),男,河南郑州人,华北水利水电学院土木与交通学院,讲师。
(河南郑州 450011)基金项目:本文系华北水利水电学院高层次人才科研启动基金项目(项目编号:201222)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)01-0066-02一、力学课程的重要性和独特性力学是一切研究对象的受力和受力效应的规律及其应用的学科的总称。
[1]人类早期的生产实践活动是力学最初的起源。
力学具备完整的学科结构和体系,是机械工程、土木工程、道路桥梁、航空航天工程、材料工程等学科的基础,在人类的实践活动中无处不在,并且深刻地影响着人类的实践活动。
力学是我国高等学校工科教学计划中重要的基础技术基础课程,是理论性、实用性和系统性为一体的课程,主要包括“理论力学”、“材料力学”、“结构力学”、“弹性力学”、“流体力学”、“断裂力学”等。
课程内容掌握的好坏将直接影响到后续诸多专业课程的学习,尤其会影响到后续的课程设计、毕业设计,乃至毕业后在工作中解决实际问题的能力。
力学是面向工程的需要,为研究、解决工程中的力学问题而提供理论依据和计算方法的学科,既有较强的理论性又与工程和生产实践联系密切。
但是,对于这样重要的一门课程,很多普通高校的大学生在学习过程中仍然提不起兴趣,处于一种被动的、甚至是被迫的学习状态。
造成学生厌学、怕学的原因多种多样,既有学生自身的特点,更受力学课时偏少、知识点偏多等教学安排不完善诸多因素的影响。
要提高力学课程的教学质量与效果,基础力学的教学改革已迫在眉睫。
理论力学教学改革与学生能力的培养
[摘要] 本文分析了理论力学课程的特点,对课程的内容系统以及教学方法进行改革,培养学生分析和解决现实问题的能力。
[关键词] 理论力学内容体系教学改革能力提升
1.《理论力学》课程的特点
《理论力学》[1,2]是物理类专业的专业基础课,是物理学专业为《热力学与统计力学》、《量子力学》等后续课程提供必须的力学知识和相关的基本概念,同时也担负这培养学生逻辑思维能力、分析实际问题,解决实际问题能力的任务。
通过该课程的学习,使学生掌握经典力学的理论要点和精华,即它的完整理论体系和现代的处理方法;在理论、方法、符号系统等方面为学生实现从普通物理到高等物理,从经典力学到近代物理的过渡做准备;使学生掌握必要的数学方法和技巧,受到严格而充分的运动高等数学解决物理问题的训练。
该课程的学习效果直接关系到学生后续课程,特别是近代物理相关课程的学习,更重要的是有助于学生科学素质的培养和提升。
但是由于理论力学涉及的内容多,范围广以及对数学工具的熟练应用,许多学生对理论力学的学习有畏难情绪,学习积极性不高,在学习过程中,不能主动接受新概念、新方法和新思路,特备是分析力学部分,学生的数学基础薄弱,理解能力较差以及抽象思维能力弱,在学习过程中常常处于被动。
为提高学生的分析问题和解决问题的能力,激发学生的学习的兴趣,培养学习的积极性和主动性,教学改革,特别是教学内容的改革势在必行。
2.理论力学内容体系的改革
理论力学的理论体系严谨,逻辑性强,课程的内容既经典又完整,不易全面更新。
但随着教学改革的进行和教学观念的转变,上课学时的不断减少,学生用于该课程的学习时间也大为减少,简单的消减教学内容,只会使该课程的学习陷于困顿,而且,在学习《理论力学》之前,学生已经学过《力学》,严格意义上来说,《力学》也属于经典力学的一部分,内容上的重复造成学生开始学习《理论力学》时,认为只是《力学》的补充和深入,因而在上课过程中,注意力不集中,学习的积极性不高;在学习方法和处理问题的思路上,不能主动接受和应用分析力学中的新概念和新方法,而继续使用牛顿力学知识来解决问题。
考虑到这种情况,只有采取积极的办法,从课程自身的特点出发,挖掘课程本身的潜力,做到基础理论要精练、深化,加强分析力学课程的内容,进一步深化理论力学课程建设与改革。
在理论力学的教学中,凡是与普通物理学中重复的地方,公式可以用高等数学简单推导,说明其物理意义,省出的时间用于难点和重点的学习;如:从矢量的矩阵变换,运算及微商讲起,过渡到质点力学、质点系力学到拉格朗日力学、中心力、微振动、刚体力学以及哈密顿力学;其中,质点力学、质点系力学可以用较少学时,复习下知识点即可,重点阐述拉格朗日力学之基础,如约束、虚功原理、达朗贝尔原理以及拉格朗日方程及其在求解具体问题中的应用。
在讲解理论的过程中,辅之以学生能够接受的工程中[3]的以及生活中的实例及例题,提升学生的抽象思维能力,加强分析
力学的内容,重视两个自由度系统的力学问题分析,重视系统运动微分方程的建立,以便和后续课程更好接轨,质点力学、和质点系力学只强调基础理论的深化,突出一类的问题的解决,而不是停留在某个具体问题的解决上。
在接下来的中心力以及微振动力学中,尝试采用经典力学和拉格朗日的分析力学共同进行讨论,对比经典力学与分析力学,让学生有个直观的体会,慢慢的过渡到分析力学作为解决问题的主要方法上来。
这种内容体系优点有:其描述简洁、精练,既缩短了篇幅又加深了内容,它可以使学生逐渐放弃用普通力学的知识,来理解理论力学的内容。
在对比中学习理论力学的新概念和新知识,努力掌握解决问题的新方法和新思路。
3.教学方法的适当改革
3.1开展互动式,启发式教学
互动式教学[4],是在教师的引导下,通过学生集体的组织形式由教师提出问题,学生各抒己见,相互讨论,相互学习的教学方法;启发式教学指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,促使他们生动活泼地学习的一种教学。
它们由教师一人主讲变为由学生、教师共同讨论,整个讨论过程是师生双边活动。
互动式、启发式教学可以改变学生由被动到主动,最大程度地发挥其主观能动作用,促使学生在课外时间通过其他途径查阅相关的学习资料,带着问题听课,可有效地培养学生独立思考能力和分析问题解决问题的能力。
上好讨论课的关键是首先选择好要讨论的内容,一般应考虑
选题的科学性、趣味性和目的性。
为了使课堂讨论有的放矢,避免出现起哄、离题或冷场现象,在上讨论课之前,先让同学自学一些相关内容,根据要讨论的内容,拟出若干个题目,使学生的发言围绕这些题目自由发挥。
在互动教学中,根据平常对学生的了解情况,因人而异在适当时候给予提问和引导。
在讨论过程中,教师的发言要富于启发性、诱导性和综合性。
每次讨论能否给学生留下印象,不在于讨论的具体形式,而在于是否有几个有分量的发言能抓住问题的关键并深入到问题的实质,有独特见解给人以启迪,引起学生较长久的思考,引导学生进行深度思考。
3.2使用多媒体教学手段教学
利用多媒体等现代化手段教学是目前教学改革的一个重要方面,在理论力学中开展多媒体教学有很多优点,生动形象,增加了视觉效果,使学生对一个抽象的理论有了感性的认知,节省了板书时间,加大了课堂信息量,为教师的启发式教学创造了条件。
现代化教学手段和传统的黑板、粉笔及模型教具并不相互排斥,而是相辅相成,针对不同的章节内容可采用不同的教学手段,有些章节采用板书授课适合,有些章节采用多媒体授课适合。
应灵活运用各种传统的和现代化的教学手段。
另外,在多媒体教学手段教学的过程中也应该精练出某些经典视频素材,必要时可以自己动手做相关演示实验以及计算机仿真实验,比如利用mathematica 、matlab、ansys等计算软件强大的数值计算以及图形处理技术制作动画,把枯燥的理论用动画的形式展现出来,提高学生对理论力学问题的感性认识,激
发学生的兴趣。
此外,教师还要注意学习和借鉴国内外的精品课程以及开放课程的优点和长处。
通过观摩名校名师的开放课程的授课录像,了解各个学校在该课程教学过程中的侧重点。
学习、体会
揣摩课堂教学中相关技巧,并把这些技巧应用到自己日常的教学中去。
3.3提高学生学习的主动性和积极性在反映在教学过程中[4,5],应该贯彻少而精的原则,精心选择教学内容,改变过去多而不细的方法,将一些最重要和最基本的概念、理论和分析方法教给学生,并通过必要的基本训练帮助学生理解和掌握,为发挥其创造性留足时间和空间。
教学的重点内容是关键所在,教师讲解的应是各章节的主干内容,而对一般内容或者比较简单的章节则可稍加指点,或让学生带着问题去自学并将其联系到主干内容上。
当课程讲完一章时,应让学生自己进行小结,将前面所学的内容用一两条主线串联起来。
理论力学的应用性主要体现在例题和习题的选用上,随着科技的发展,除了保留一些基本题型外,应该不断更新,如加一些天文学方面的例题等内容,以显示经典力学的渗透力。
因此在例题和习题的选择上既要结合专业特点和学生兴趣又要体现时代特色,还应注意相关领域的问题。
这样就能使学生将理论力学和自己的专业以及现代科技结合起来,激发学生的学习兴趣和热情。