浅谈本科生连续介质力学教学方法

摘要:“连续介质力学”是南京航空航天大学针对工程力学钱伟长班开设的一门专业基础课程,在工程力学特色专业建设中处于重要地位。针对了《连续介质力学》教学目标及存在的问题,结合我校工程力学专业的教育特点,从优化教材内容、改进教学方法等方面进行了探讨。为提高教学质量和学生的学习效果指明了一条有效的途径。

关键词:连续介质力学教学方法能力培养特色专业建设

中图分类号:G424文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)03(a)-0167-01

《连续介质力学》是力学专业的专业基础课程,其内容广泛、问题抽象、系统性、理论性和逻辑性都很强,许多理论需要通过大量的图形和数学物理实证分析去理解与解释[1]。因此,学生对这门课程学习的积极性和主动性受到了很大的影响。在大多高校中,只针对研究生才开设该门课程。

工程力学钱伟长班是南航着力打造的教改班,旨在培养具有深厚、坚实的数学、力学基础理论与工程技术专业知识的高水平创新型人才。该专业同学基础较为扎实,在其系统的学习过材料力学、理论力学、弹性力学等力学专业基础课程的前提下,在大三下学期开设了连续介质力学课程。但由于本科生与研究生相比没有经过系统的毕业设计过程,对于工程问题的理解和理论知识的运用还存在一定的差距。所以对于本科生的连续介质力学的教学内用和教学方法上不能沿袭研究生教学的现有经验,需不断的探索和完善,克服现实中存在的问题,提高教学质量。

1 连续介质力学教学存在的问题

1.1 研究内容广泛与学时相对较少之间的矛盾

连续介质力学研究连续介质宏观力学性状的分支学科。宏观力学性状是指在三维欧氏空间和均匀流逝时间下受牛顿力学支配的物质性状[2]。连续介质力学对物质的结构不作任何假设。它与物质结构理论并不矛盾,而是相辅相成的。物质结构理论研究特殊结构的物质性状,而连续介质力学则研究具有不同结构的许多物质的共同性状。

连续介质力学的主要目的在于建立各种物质的力学模型和把各种物质的本构关系用数学形式确定下来,并在给定的初始条件和边界条件下求出问题的解答[3]。

由此可见,连续介质力学所要研究的内容是十分广泛的。但该门课程的所设置的学时数仅为32课时。所以连续介质力学广泛的研究内容和有限的学时之间的矛盾比较严重。由于该课程的内容广泛、问题抽象、系统性、理论性和逻辑性都很强,如果在规定的课时内讲授完所有的上述内容则会导致大多数学生难以跟上课程的进度,对于各理论和概念理解不深,教学质量下降。如果过多的删减教学内容,则可能造成对于连续介质力学的研究框架介绍不够系统,同样会导致学生理解困难,学习热情降低。因此,如何在有限的课时中合理的安排教学内容是本科生连续介质力学教学中的首要问题。

1.2 多媒体教学与传统板书教学之间的矛盾

连续介质力学的课堂教学中,基本概念较多,重要的公式也很多,并且许多公式和定理的推导过程十分复杂。但这些具体过程往往又是帮助学生深入理解这些概念和公式的关键所在。

如果采用传统板书教学,具有制作与呈现同步的特点,符合学生获取有效信息的心理规律,并且可以板书的同时与学生进行互动交流,引导学生的积极性。通过板书还可以将每堂课的主要内容条理化,清晰的呈现在学生面前,有利于帮助学生理解、记忆和巩固所学的内容。但对于连续介质力学这门课,传统的板书也存在着显著的缺点,主要是课堂信息量不大,往往一个图形或一个公式推导就会占据很大一部分课堂教学时间。导致有限的时间不能够讲授完规定的内容,要么就是板书过少或语速过快,使得课堂教学质量较低。

而多媒体教学可以解决板书教学的缺点,缩短了认知过程[4]。教师预先制作了课件,将板书的时间节省下来给学生讲授更多的内容,有利于扩大学生的视野和对课堂内容的消化、吸收。多媒体教学还可以将音像、图形、文字、动画等诸多媒介综合起来,使得所讲授的内容更加形象、直观,有利于学生对所学知识的理解。还可免除教师上课时板书的疲劳,把更多的精力用于讲解的内容。但采用多媒体会将大段的文字、公式和计算过程直接显示出来,降低了在书写过程中的与学生的信息互动交流的功能,可能会导致学生无法把握课堂的脉络,学习兴趣不高。而且采用多媒体讲授时是分屏显示的,可能会将相互关联的内容隔离,学生不容易掌握教学内容之间的逻辑关系。尤为重要的是使用多媒体教学导致所讲授的知识量增加,学生只能被动接受,不能主动参与,且很难记录笔记,影响课后的复习。

因此,连续介质力学教学中传统板书与多媒体教学之间的矛盾比较突出。如何在的有限课时内分配好板书教学和多媒体教学的是能否调动学生学习的积极性,提高教学质量的关键环节。

2 连续介质力学教学改革的措施

2.1 改革教材,优化教材内容

由于教学对象的特殊性,需要结合学生的基础和培养目标优化教学的内容。教材内容应该围绕以掌握基本概念为基础,以强化应用为重点,以了解知识脉络为手段来整合,结合专业特色对选定教材内容进行删减、拓展或优化。

在经过对众多教材内容进行分析和优选,选定以冯元桢编写的《连续介质力学初级教程》(第三版)为主要教程,辅以匡震邦编著的《非线性连续介质力学基础》,有机的整合了这两部教材的优点。

2.2 将传统板书与多媒体教学相结合

针对连续介质力学中重要概念多、公式多、逻辑性强的特点,在课堂讲授过程中应该将多媒体与传统板书相结合,对于多媒体的使用要遵循适度原则和教师主导原则。

教师讲课时,可根据课堂的实际情况对内容进行补充和调整,加入一些临时性的举例和即兴发挥,不必拘泥于已制作好的多媒体课件。但在临时举例或即兴发挥时需要辅以板书进行补充,通过不断的补充讲解才能更加突出“教师为主导,学生为主体”的教学理念。

2.3 开展互动式教学

连续介质力学基础课程的内容广泛,系统性和逻辑性比较强,这就会导致学生会觉得相对枯燥,很难在整堂课的时间里都保持较高的注意力。若采用传统的以教师为核心的教学方式,学生处于相对被动和消极的听众角色,这样就更难调动学生的积极性和主动性,达不到理想的教学效果。因此要开展互动式教学,加强课堂上教师与学生之间的交流,提高教学效果。

3 结语

总之在本科生连续介质力学教学中要始终贯彻教师为主导、学生为主体的原则,合理的规划教学内容。在教学过程中要注意采用多样的教学手段,调动学生的积极性,提高教学效果。

参考文献

[1] 初日德.浅谈“现代连续介质力学”[J].上海力学,1984.

[2] 武生智,俞焕然.连续介质力学[M].兰州大学出版社,2006.

[3] 匡震邦.非线性连续介质力学基础[M].西安交通大学出版社,1989.

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