对非力学专业基础力学教材体系改革的思考

对非力学专业基础力学教材体系改革的思考

随着力学课程改革的深化，力学课程教材的改革取得了突破，但这并不意味着教材改革可以立即结束。另一方面，作者认为，在这种情况下，我们应该根据之前的改革经验和成果，然后思考改革后仍然存在的问题，以及下一步的改革是什么。朝哪个方向改？基于此，作者在非力学专业基础工程课程的教育经验的基础上，对非力学专业基础工程的教材体系改革进行了探讨。●思考一:基础力学教材要不要区分力学专业和非力学专业适用?笔者个人认为,力学专业和非力学专业的学生的培养目标不同,基础力学课程在本科学习过程中起的作用和课程性质也不同,所以其教材无论是从内容上,还是从体系上当然也应有所区别。我们知道,教材是知识传授活动中的主要信息媒介,不同的专业,培养目标不同,课程性质也不同,所以信息媒介当然也应有所不同。作为力学专业的学生,其培养目标是富有创新精神、实践能力和国际视野的高素质力学专业人才,学生毕业后,应能在力学及相关科学领域从事科研、教学、技术和管理工作。所以作为力学专业的学生,学习基础力学课程,不仅仅是为后续力学课程打好基础,也不仅仅是为了解决一些工程实际问题,更重要的是他们肩负着传承、创新和发展力学这门科学、使力学继续发扬光大的历史使命。所以对力学专业学生的培养更要侧重于力学中的研究方法,基本理论知识的系统性、完整性、严密性,及的对知识创新能力的培养。而作为非力学专业的学生,学习基础力学课程,无论是从培养目标,还是从课程性质及要求,都与力学专业学生有所不同,所以对非力学专业的学生而言,教学中更应侧重的是用已有的力学知识解决工程实际中的问题的能力方面的培养,所以从这点出发二者无论从教材内容上还是体系上都应有本质的不同。●思考二:作为非力学专业基础力学教材,现有的教材体系是否需要调整个人认为现有的教材体系无论是从基本理论知识的系统性、完整性,还是从严密性上看,无疑是很好的,但是这对非力学专业的学生而言,并不一定就是最适合的。正如上面所说,非力学专业的学生,其培养目标与力学专业有所不同,如果在现有的基础力学授课学时严重缩减而要求却逐渐提高的前提下仍然只是站在力学这门科学的角度,一味的追求教材体系的系统性、完整性和严密性而忽略了被培养者的培养目标,势必会造成基础课程与专业课程衔接不上,该用的知识没时间细讲,专业要求不多的知识又讲的过多,基础课和专业课课程重点严重脱轨等现象发生。除此以外,过分追求教材体系的系统性、完整性和严密性导致教材的分章过细,因而分章不能按研究问题这一主线进行,从而导致整门课程知识点散乱,研究的主要问题不突出,而且也不便于教材的内容整合及学生对所学内容进行比较归纳总结。比如理论力学一门课下来共分十几近二十章,而且整体下来分章主线不是很明确,这就造成整门课研究的问题不能突出,学生学到最后合上书本,问及学过那些内容一时不能明确回答,又如材料力学现有体系前半部分多数是按变形分章,这样分章结果不仅同样造成整本教材分章过多,学生不易抓住研究问题的重点,而且不利于引发学生对各章节起的作用及各章节内容之间区别与联系等问题进行思考和对比,从而直觉上造成记号多、公式多、记起来不仅困难而且不容易区别等假象。这样既不利于学生对所学知识进行总结对比,而且某些情况下还会引发学生产生厌学的心理,给这门课的学习带来困难。针对上述问题,如果对非力学专业基础力学教材体系作出一些相应的调整,即由原来传统的分章方式,改为按研究问题为主线分章、按研究对象或方法步骤为辅线分节。如理力中静力学由按力系分为五章,改为按研究的问题分章如改成物体受力分析,力系简化,力系的平衡问题三章。其中力系的简化采用按力系分类为辅线进行分节,力系的平衡问题按各种力系下的平衡条件、单个物体的平衡问题、物体系统的平衡问题、有摩擦的平衡问题、物体重心等具体问题为辅线进行分节,这样不仅可以使分章减少,研究问题直观突出,利于内容的整合,和避免不必要的重复,而且这样做的好处还在于它利于教师讲解例题时重点强调按力系选择平衡条件的重要性,从而加深学生对不同力系平衡条件不同的这一概念的印象。与此类似,运动学可由原来的四章改为按研究问题这一主线分为点和刚体的简单(或基本)运动、点和刚体的合成运动两章,而每章则可按研究对象为辅线分节。如点和刚体的基本运动可分为点的运动学(或称点的基本运动)、刚体的基本运动两节,点和刚体的合成运动可分为点的合成运动、刚体平面运动两节。而动力学部分则可把原来相关的若干章内容按研究问题整合为质点动力学问题和质点系动力学问题两大章,而质点系动力学问题的分节则可按研究方法分为动力学普遍定理求解方法和动静法两大节。这样不仅可以使问题变的突出,而且便于教师在学时较少的现状下组织教学内容。上面提到的是理力分章的整合,其实正如前面所说,材力的内容特点决定了材力的分章更需要按研究问题主线加以整合,如可由原来的按各种变形分章改为按强度、刚度、稳定性、动载荷、交变应力、能量法及超静定这一问题主线分章,其中强度问题属研究的重点,而且基本变形和组合变形研究的方法上又有所不同,所以可以按基本变形下的强度计算和组合变形下的强度计算这条主线分为两大章,而应力状态及强度理论可以合并到组合变形下的强度计算一章中作为单独的一节,而基本变形下的强度计算分节问题,则采用按研究强度问题的一般步骤,从变形的分类(外力特点及计算)到内力内力图,再到应力、强度计算进行分节。这样不仅可以使要解决的问题突出,而且如同静力学中加深不同力系平衡条件不同概念印象一样,这样划分章节便于教师讲课中强调比较不同的变形之间的知识点的联系和区别,如存在的内力、应力不同及各自计算公式的不同等,从而加深学生印象,避免相近知识点的混淆。当然这样整合分章后会也出现一系列相关的问题,比如材力中讨论应力时需要用到拉压变形相关的知识及虎克定律等预备知识。又如材力这样分章会造成基本变形下强度计算一章中内容过多,内容不好组织组织等。但是只要对非力学专业教材不过分追求系统性、完整性和严密性,这些细节应该可以有办法解决,比如前者可以考虑在绪论中介绍概念时一并给出,或者用前临时简单介绍下,后者的解决当然也不是通过删减内容的方法,但是可以移出,如材料的力学性质可以单独成章放在书后归到实验课中集中去讲,而拉压、扭转、弯曲变形放到变形一章集中去讲,各种基本变形下的超静定问题可合并到超静定专题中去讲。至于弯曲内力图这一重点部分则可以采用抓主要方法这一思想,即围绕基本方法简单介绍,规律求