工科《理论力学》教学改革研究

【摘 要】 随着时代的发展和社会主义科学的进步，工程问题变得越来越复杂化。由于传统的工科理论力学教学的课程没有计算机技术的渗入，从而导致大数据的静力学，动力学和运动学的问题难以解决。工科理论力学与理科理论力学稍有不同，它更加侧重培养学生的逻辑推理能力，学习的内容比较抽象化，并不强调学生能够解决工程的实际问题，很少接近现实生活。理论力学作为工科专业的一门必修基础课，其重要性不容忽视。本文就从现阶段工科理论力学的教学改革出发，对工科理论力学教学的改革与优化作出探究，以培养学生对工科理论力学学习的综合能力和深化工科理论力学的改革为目的，期望对工科理论力学的改革研究探索尽一份绵薄之力。

【关键词】 工科；理论力学；教学改革；研究探索

【中图分类号】 O31【文献标识码】 A【文章编号】 2095-3089（2018）07-00-01

工科理论力学作为工科学生的一门必修基础课程，不仅是工科学生将来许多课程学习的基础，还是解决许多复杂工程问题的基础。随着时代的发展，传统工科理论力学教学模式所产生的弊端日益严重，若继续沿用传统的工科理论力学教学内容和教学体系，将导致学生的理论学习知识与实际生活脱轨。随着机械系统的静力学，动力学和运动学日益复杂化，工科理论力学教学的改革已迫在眉睫。对此，本文做出了深切地探究与思考，在传统工科理论力学教学模式的基础上，对该课程的改革与优化确定了方向和目的。

1 现阶段，工科理论力学教学产生的弊端

1.1计算机技术的缺乏

在解决大部分复杂的工程问题时，计算机技术的作用不容忽视。工科理论力学教学内容虽然不断改革创新，但是仍然与计算机技术产生了脱轨。教育工作者并没有及时地将计算机技术渗入到工科理论力学的教学内容中。主要从三个方面来讲：第一，简化和解决多维数据问题，可以采用高等数学中常用的工具矩阵，不但有利于培养学生的多维思维模式的能力，而且还有利于计算机技术地推广。但是这一不可多得的利器并没有应用到传统的工科理论力学的教学中。第二，传统的工科理论力学教学几乎很少应用刚体的位形坐标这一解决工程中大型复杂问题的工具，现阶段的工科理论力学教学应该更加地重视通过建立程式化方程来解决工程中出现的实际问题。第三，传统的工科理论力学教学只侧重拉格朗日第二类方程的讲述，并不重视拉格朗日第一类方程的教学。然而，目前很多计算机技术算法的基础都是基于拉格朗日第一类方程很强的程式化这一特点建立的。许多教育工作者虽然经常采用计算机技术，但是都是在理论力学的基础上对工程问题进行仿真。然而目前，计算机技术的真正应用是需要建立理论力学方程。

1.2教学时间的减少

随着时代的发展，许多学科被细化分类，而且多媒体技术也逐渐步入学生们的学习中，从而在授课时间上对工科理论力学的教学产生了巨大挑战。授课学时被安排的越来越少，从而导致许多教学内容没有时间细讲深化，尤其是拉格朗日第一类方程的教学，教育工作者基本没有时间安排讲述，而事实上，拉格朗日第一类方程才是许多计算机技术的原理基础。

1.3课程与软件的衔接性不强

传统的工科理论力学侧重培养学生分析解决小规模工程问题的能力，而无法解决大规模复杂的工程问题。所以需要应用一些计算机软件来帮助解决，但是传统的工科理论力学教学与软件的应用学习衔接性不强，导致学生在使用和学习软件的时候很困难，力不从心。因此，现阶段工科理论力学的课程要与软件的学习做好衔接，将软件方面的知识渗入到课程的课本内容中，也有利于推动工科理论力学朝着计算机时代方向改革。

1.4学生没有学习的积极性

传统的工科理论力学教学过多地侧重培养学生的逻辑推理能力，比较抽象化，所解决的问题与实际生活衔接性不强，导致学生对工科理论力学的学习缺乏积极性。教育工作者应该加强培养学生解决工程实际问题的能力，使学生能够真正地将理论知识应用到工程实践问题中，以此来带动激发学生们对工科理论力学的积极性。

1.5过分依赖解题技巧性

在平时的题目练习中一直追求技巧简便解答，但很多题目类型并不同，没有普遍性的解答方式。传统工科理论力学将点的运动以及刚体上点的运动分离开来，将动系抽象出来，在解决点的速度及角速度的问题分析上依赖技巧性。此类的问题对于学生能力的培养固然不会有太大帮助。希望在以后的题目设定中多注重学生能力培养，让同学们举一反三的学习，这才是最有效的学习方式。

1.6理论力学的运动历程分析较少

刚体是特殊的质点系。传统理论力学课程只能做瞬时分析对于刚体和刚体系统。教材中的题目大多以求解特定时刻及位置刚体系的规律，很少利用理论及方法来求解力学问题。其问题所在大可归结于传统理论力学跟计算机技术不衔接。

2 对工科理论力学教学改革方向的研究

随着时代的发展，现阶段工科理论力学的教学要充分结合计算机技术的应用，将工科理论力学教学的改革方向调向工程实际问题，注重培养学生解决工程实际问题的能力。工科理论力学的教学中也要及时准确地应用到数学常用解题工具，为计算机技术的渗入打好基础。

2.1着重研究刚体和刚体系的课程

刚体和刚体系的课程与工程实际问题衔接比较强，所以教育工作者需要加强刚体和刚体系课程的教学，以提高学生构造工程模型的能力。

2.2数学工具的应用

解决大规模复杂的工程问题需要先将问题简化分析，就需要应用数学常用工具来帮助解决，所以教育工作者需要在工科理论力学的教学中加强高等数学常用工具的應用，利用高等数学中的常用工具帮助学生推导理论力学中的定理，使理论力学知识变得简单易懂，帮助学生们更能深入地理解工科理论力学知识和技巧。

2.3工科理论力学教学改革的目的

传统的工科理论力学教学只侧重培养学生理论逻辑能力，而对于解决工程实际问题的能力并不重视，从而导致学生的学习与实际生活脱轨。现阶段工科理论力学教学应该更加注重培养学生解决工程中的实际问题的能力，提高学生分析、简化、解决、探究工程问题的综合能力。

3 结束语

教育工作者应该将提高学生整体素质作为工科理论力学教学的指导思想，通过应用数学常用工具帮助深化工科理论力学的改革，做好理论知识与实际生活的衔接。总之，理论力学改革体系和优化的教学方法，在实践中证明，对于学生普遍实用，学生反映课堂生动有趣，学习气氛浓厚，并且学习成绩优异。通过改革加强了基础，注重了学生能力的培养。

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