對(duì)非力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)教材體系改革的思考

對(duì)非力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)教材體系改革的思考

隨著力學(xué)課程改革的深化，力學(xué)課程教材的改革取得了突破，但這并不意味著教材改革可以立即結(jié)束。另一方面，作者認(rèn)為，在這種情況下，我們應(yīng)該根據(jù)之前的改革經(jīng)驗(yàn)和成果，然后思考改革后仍然存在的問題，以及下一步的改革是什么。朝哪個(gè)方向改？基于此，作者在非力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)工程課程的教育經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)非力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)工程的教材體系改革進(jìn)行了探討。●思考一:基礎(chǔ)力學(xué)教材要不要區(qū)分力學(xué)專業(yè)和非力學(xué)專業(yè)適用?筆者個(gè)人認(rèn)為,力學(xué)專業(yè)和非力學(xué)專業(yè)的學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)不同,基礎(chǔ)力學(xué)課程在本科學(xué)習(xí)過程中起的作用和課程性質(zhì)也不同,所以其教材無論是從內(nèi)容上,還是從體系上當(dāng)然也應(yīng)有所區(qū)別。我們知道,教材是知識(shí)傳授活動(dòng)中的主要信息媒介,不同的專業(yè),培養(yǎng)目標(biāo)不同,課程性質(zhì)也不同,所以信息媒介當(dāng)然也應(yīng)有所不同。作為力學(xué)專業(yè)的學(xué)生,其培養(yǎng)目標(biāo)是富有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和國(guó)際視野的高素質(zhì)力學(xué)專業(yè)人才,學(xué)生畢業(yè)后,應(yīng)能在力學(xué)及相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域從事科研、教學(xué)、技術(shù)和管理工作。所以作為力學(xué)專業(yè)的學(xué)生,學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)課程,不僅僅是為后續(xù)力學(xué)課程打好基礎(chǔ),也不僅僅是為了解決一些工程實(shí)際問題,更重要的是他們肩負(fù)著傳承、創(chuàng)新和發(fā)展力學(xué)這門科學(xué)、使力學(xué)繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大的歷史使命。所以對(duì)力學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)更要側(cè)重于力學(xué)中的研究方法,基本理論知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性、嚴(yán)密性,及的對(duì)知識(shí)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而作為非力學(xué)專業(yè)的學(xué)生,學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)課程,無論是從培養(yǎng)目標(biāo),還是從課程性質(zhì)及要求,都與力學(xué)專業(yè)學(xué)生有所不同,所以對(duì)非力學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言,教學(xué)中更應(yīng)側(cè)重的是用已有的力學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際中的問題的能力方面的培養(yǎng),所以從這點(diǎn)出發(fā)二者無論從教材內(nèi)容上還是體系上都應(yīng)有本質(zhì)的不同?！袼伎级?作為非力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)教材,現(xiàn)有的教材體系是否需要調(diào)整個(gè)人認(rèn)為現(xiàn)有的教材體系無論是從基本理論知識(shí)的系統(tǒng)性、完整性,還是從嚴(yán)密性上看,無疑是很好的,但是這對(duì)非力學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言,并不一定就是最適合的。正如上面所說,非力學(xué)專業(yè)的學(xué)生,其培養(yǎng)目標(biāo)與力學(xué)專業(yè)有所不同,如果在現(xiàn)有的基礎(chǔ)力學(xué)授課學(xué)時(shí)嚴(yán)重縮減而要求卻逐漸提高的前提下仍然只是站在力學(xué)這門科學(xué)的角度,一味的追求教材體系的系統(tǒng)性、完整性和嚴(yán)密性而忽略了被培養(yǎng)者的培養(yǎng)目標(biāo),勢(shì)必會(huì)造成基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程銜接不上,該用的知識(shí)沒時(shí)間細(xì)講,專業(yè)要求不多的知識(shí)又講的過多,基礎(chǔ)課和專業(yè)課課程重點(diǎn)嚴(yán)重脫軌等現(xiàn)象發(fā)生。除此以外,過分追求教材體系的系統(tǒng)性、完整性和嚴(yán)密性導(dǎo)致教材的分章過細(xì),因而分章不能按研究問題這一主線進(jìn)行,從而導(dǎo)致整門課程知識(shí)點(diǎn)散亂,研究的主要問題不突出,而且也不便于教材的內(nèi)容整合及學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行比較歸納總結(jié)。比如理論力學(xué)一門課下來共分十幾近二十章,而且整體下來分章主線不是很明確,這就造成整門課研究的問題不能突出,學(xué)生學(xué)到最后合上書本,問及學(xué)過那些內(nèi)容一時(shí)不能明確回答,又如材料力學(xué)現(xiàn)有體系前半部分多數(shù)是按變形分章,這樣分章結(jié)果不僅同樣造成整本教材分章過多,學(xué)生不易抓住研究問題的重點(diǎn),而且不利于引發(fā)學(xué)生對(duì)各章節(jié)起的作用及各章節(jié)內(nèi)容之間區(qū)別與聯(lián)系等問題進(jìn)行思考和對(duì)比,從而直覺上造成記號(hào)多、公式多、記起來不僅困難而且不容易區(qū)別等假象。這樣既不利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)對(duì)比,而且某些情況下還會(huì)引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)的心理,給這門課的學(xué)習(xí)帶來困難。針對(duì)上述問題,如果對(duì)非力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)教材體系作出一些相應(yīng)的調(diào)整,即由原來傳統(tǒng)的分章方式,改為按研究問題為主線分章、按研究對(duì)象或方法步驟為輔線分節(jié)。如理力中靜力學(xué)由按力系分為五章,改為按研究的問題分章如改成物體受力分析,力系簡(jiǎn)化,力系的平衡問題三章。其中力系的簡(jiǎn)化采用按力系分類為輔線進(jìn)行分節(jié),力系的平衡問題按各種力系下的平衡條件、單個(gè)物體的平衡問題、物體系統(tǒng)的平衡問題、有摩擦的平衡問題、物體重心等具體問題為輔線進(jìn)行分節(jié),這樣不僅可以使分章減少,研究問題直觀突出,利于內(nèi)容的整合,和避免不必要的重復(fù),而且這樣做的好處還在于它利于教師講解例題時(shí)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)按力系選擇平衡條件的重要性,從而加深學(xué)生對(duì)不同力系平衡條件不同的這一概念的印象。與此類似,運(yùn)動(dòng)學(xué)可由原來的四章改為按研究問題這一主線分為點(diǎn)和剛體的簡(jiǎn)單(或基本)運(yùn)動(dòng)、點(diǎn)和剛體的合成運(yùn)動(dòng)兩章,而每章則可按研究對(duì)象為輔線分節(jié)。如點(diǎn)和剛體的基本運(yùn)動(dòng)可分為點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)(或稱點(diǎn)的基本運(yùn)動(dòng))、剛體的基本運(yùn)動(dòng)兩節(jié),點(diǎn)和剛體的合成運(yùn)動(dòng)可分為點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)、剛體平面運(yùn)動(dòng)兩節(jié)。而動(dòng)力學(xué)部分則可把原來相關(guān)的若干章內(nèi)容按研究問題整合為質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問題和質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)力學(xué)問題兩大章,而質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)力學(xué)問題的分節(jié)則可按研究方法分為動(dòng)力學(xué)普遍定理求解方法和動(dòng)靜法兩大節(jié)。這樣不僅可以使問題變的突出,而且便于教師在學(xué)時(shí)較少的現(xiàn)狀下組織教學(xué)內(nèi)容。上面提到的是理力分章的整合,其實(shí)正如前面所說,材力的內(nèi)容特點(diǎn)決定了材力的分章更需要按研究問題主線加以整合,如可由原來的按各種變形分章改為按強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、動(dòng)載荷、交變應(yīng)力、能量法及超靜定這一問題主線分章,其中強(qiáng)度問題屬研究的重點(diǎn),而且基本變形和組合變形研究的方法上又有所不同,所以可以按基本變形下的強(qiáng)度計(jì)算和組合變形下的強(qiáng)度計(jì)算這條主線分為兩大章,而應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論可以合并到組合變形下的強(qiáng)度計(jì)算一章中作為單獨(dú)的一節(jié),而基本變形下的強(qiáng)度計(jì)算分節(jié)問題,則采用按研究強(qiáng)度問題的一般步驟,從變形的分類(外力特點(diǎn)及計(jì)算)到內(nèi)力內(nèi)力圖,再到應(yīng)力、強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行分節(jié)。這樣不僅可以使要解決的問題突出,而且如同靜力學(xué)中加深不同力系平衡條件不同概念印象一樣,這樣劃分章節(jié)便于教師講課中強(qiáng)調(diào)比較不同的變形之間的知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系和區(qū)別,如存在的內(nèi)力、應(yīng)力不同及各自計(jì)算公式的不同等,從而加深學(xué)生印象,避免相近知識(shí)點(diǎn)的混淆。當(dāng)然這樣整合分章后會(huì)也出現(xiàn)一系列相關(guān)的問題,比如材力中討論應(yīng)力時(shí)需要用到拉壓變形相關(guān)的知識(shí)及虎克定律等預(yù)備知識(shí)。又如材力這樣分章會(huì)造成基本變形下強(qiáng)度計(jì)算一章中內(nèi)容過多,內(nèi)容不好組織組織等。但是只要對(duì)非力學(xué)專業(yè)教材不過分追求系統(tǒng)性、完整性和嚴(yán)密性,這些細(xì)節(jié)應(yīng)該可以有辦法解決,比如前者可以考慮在緒論中介紹概念時(shí)一并給出,或者用前臨時(shí)簡(jiǎn)單介紹下,后者的解決當(dāng)然也不是通過刪減內(nèi)容的方法,但是可以移出,如材料的力學(xué)性質(zhì)可以單獨(dú)成章放在書后歸到實(shí)驗(yàn)課中集中去講,而拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形放到變形一章集中去講,各種基本變形下的超靜定問題可合并到超靜定專題中去講。至于彎曲內(nèi)力圖這一重點(diǎn)部分則可以采用抓主要方法這一思想,即圍繞基本方法簡(jiǎn)單介紹,規(guī)律求