关于创新教学模式，构建基础力学和谐课堂

结合基础力学教学实际，论述了通过以学生为主体，以教师为主导，采取多种有效教学方式，激发学生学习积极性，营造互动和谐的教学氛围，不断提高学生的综合素质，来创新教学模式，探索构建和谐课堂，努力使传统课堂教学中的教学内容、教学方法、师生关系、课堂氛围等要素间处于协调和谐状态。

　　党的十六大提出建设社会主义和谐社会的要求，党的十六届六中全会通过的《关于构建社会主义和谐社会若干重大问题的决定》指出，要“大力实施科教兴国和人才强国战略，全面实施素质教育，深化教育改革，提高教育质量”。作为高校的一线教师贯彻落实十六届六中全会精神，首要的是要创新教学模式，探索构建和谐课堂，努力使传统课堂教学中的教学内容、教学方法、师生关系、课堂氛围等要素间处于相互依存、相互协调、相互促进的状态，促进教学结构、教学模式、教学质量的和谐发展，实现学生掌握知识、运用知识和开发创造力的有机统一。

　　基础力学是工科大学重要的技术基础课，如何创新教学模式，构建基础力学和谐课堂，笔者在多年的教学实践中进行了有益的尝试和探索。通过以学生为主体，以教师为主导，采取多种有效教学方式，努力激发学生学习积极性，营造互动和谐的教学氛围，不断提高学生的综合素质，来构建和谐课堂。通过教师的积极引导，通过学生的思维，引导学生主动探究知识的形成和发展过程，努力形成在教师激励和指导下的学生主动学习的互动过程，不仅使学生学到“知识”，更重要的是培养学生的“学习能力”。

　　一、努力激发学生的学习积极性

　　学习兴趣是学习的生命力、源动力。学生只有产生兴趣，才能充分发挥主观能动性，产生学习积极性；只有怀着好奇心和求知欲，自觉地投入到学习过程中来，才能主动地去学习知识、掌握知识和运用知识，才会提高学习效率，学习上才会卓有成效。从多年的教学实践看，一部分学生对力学缺乏的恰恰就是兴趣，当然就学不好。因此，构建和谐课堂，教师首要的任务就是努力激发学生的学习积极性。

　　(1)理论联系实际，引入日常生活中的力学现象。理论知识与日常生活实际相结合是激发兴趣的重要手段。在《理论力学》的教学中，可以适当地穿插一些生活中的“身边力学”。例如“走路中的力学”，“倒立鸡蛋”的道理，“倒啤酒的学问”，“硬骨鱼、软骨鱼及海兽获得升力的力学”等，学生们对这些生活、生理现象都非常感兴趣。这些看似简单，就发生在我们身边的司空见惯的现象，都可以用我们学过的力学知识来解释。日常生活中许多现象都与力学有着千丝万缕的联系，学生从中可以领会到力学的重要性和趣味性，进而锻炼学生用力学知识解释一些身边现象，达到学以致用、理论联系实际的目的，起到抛砖引玉的作用。

　　(2)结合典型案例，引入热点工程背景。在多媒体教学中列举一些实用、热点的工程案例。《材料力学》研究的主要内容是结构的破坏，所以在《材料力学》的教学中，可以引入一些大家非常熟悉并且感兴趣的与结构破坏有关的灾难性事件，让学生分析其破坏的原因。例如，被称为“不沉之船”的豪华游轮“泰坦尼克号”在短短3小时内就被海水吞没；美国“哥伦比亚号”航天飞机在结束了为期16天的太空科学试验任务后，返回地球途中在美国得克萨斯州北部上空解体坠毁，机上7名宇航员全部遇难，这些事件案例都与材料结构破坏有关。引入典型案例可以收到很好的教学效果：一方面学生感到很新鲜，学习兴趣很大；另一方面，学生会领悟到复杂的实际工程问题是由一个个简单的、就存在我们身边的力学现象所组成的，让学生们体会到力学实际上也是看得见、摸得着的东西，改变以往那种认为力学就是一些抽象的、深奥的理论的印象。实践证明，这是一种激发学习兴趣的较好方法。

　　二、积极探索多种有效的教学方式

　　(1)采用以提问为主的启发式教学方式，实现教师引导与学生主动性思考的和谐统一。启发式教学是培养学生创造性的一种方法，通过教师的启发、引导，达到学生独立思考，主动获取知识的目的。提问是启发式教学的主要方法。旨在激发学生深入思考产生创造性思维的提问可采取如下两种形式：一是用类比来激发，提出相互类比的事物，比较分析两者的异同，从而让学生清楚地把握各自的本质。例如讲授定轴转动微分方程时，用平动时的微分方程来类比，即Mac=∑与Joe=∑M0()类比；二是用限定来激发，使学生只能按照一定的思路去思考某些问题，这是具有具体方向的提问。例如讲授拉氏方程推导时，因为问题很复杂，学生很难想到是如何推导出来的，采取这种方式效果较好。
(2)增加计算机辅助教学，实现传统教学方式与现代应用技术的有机结合。传统的基础力学教学内容和方式仍沿用过去的教学体系，主要以力学基本理论和传统的力学手算为主，而手算所能够解决的问题毕竟有限。随着计算机技术在力学实际工程中的应用，计算机仿真软件已经使得许多复杂的力学计算变成现实。这种现代高新技术的成果和实践应该在现代基础力学高等教育中充分体现，一方面，使学生掌握基础力学基本理论，另一方面，使学生了解最新的和前沿的技术成果。例如，《理论力学》中建立静力学平衡方程一般采用矩阵形式表示，求解时采用矩阵代数的方法，便于编写计算机求解程序，利用计算机软件求解静力学平衡问题。通过锻炼学生编写计算机求解力学问题的常用程序，为后面的材料力学、结构力学和弹性力学中应用有限元方法计算机仿真分析夯实基础，也有利于学生毕业后尽快适应复杂工程结构的力学分析。再如，在《材料力学》教学中，可以采用最为通用和有效的有限元软件Ansys进行补充教学。Ansys程序是一个融结构、热、流体、电磁、声学于一体的多物理场通用的有限元分析软件，它最大的优点是计算简单的问题不用编制程序，完全是“菜单式”操作，容易操作和掌握。Ansys软件可以数值模拟结构的应力、应变和位移的分布云图，动态演示结构的变形随载荷变化的整个过程。特别是对学生很难理解的组合变形，如非对称弯曲，偏心拉压、弯扭组合等的应力、应变和位移分布情况，Ansys软件最为有效。

　　实践证明，引入计算机应用程序和软件，将原来枯燥乏味的力学概念转化为图文并茂、生动形象的画面，开拓了学生视野，增强了学生的计算机应用能力，便于学生掌握力学基础知识。

　　三、着力营造良好的课堂教学氛围

　　(1)鼓励学生挑战权威，营造活跃、互动的课堂氛围。鼓励学生挑战权威，其目的是培养学生科学的学习态度和严谨的学风。视老师为“圣人”，视教材为“圣经”，这样培养出来的学生，自然对教师绝对服从，却缺乏自己的思维空间。任何一位教师，不论其学识有多深、职称有多高、资格有多老，授课时难免存在错误的地方，因此，要鼓励学生敢于向教师提出挑战，有疑问可以随时提出，让其它学生来回答，最后再由教师进行总结，找出正确答案。例如《理论力学》平面运动刚体的动能应该等于随质心平动的动能加上绕质心转动的动能。老师可以说成随基点平动的动能加上绕基点转动的动能，让学生来挑错误，最后再将正确的答案给出。实践证明，鼓励学生挑毛病有如下优点：一是使学生与教师真正地互动起来，达到教与学的完美结合；二是课堂气氛非常活跃，充分体现学生是课堂的主体，教师只是发挥引导作用；三是可以充分调动学生的主动思维，最大限度地避免使学生处于被动地位。

　　(2)运用课堂讨论交流，营造积极、良好的课堂氛围。课堂讨论既是学生之间、师生之间交流问题和知识的重要方式，也是学生之间、师生之间情感的交流合作，有利于营造积极民主、宽松和谐的课堂氛围。在课堂讨论时，允许学生产生各种合理的疑问，允许学生有各种不同的想法。对与正确答案不一致的，通过讨论，让学生反思自己的探究过程和方法，找出错误的原因，培养学生严谨的治学作风。例如，《材料力学》中用叠加法求弯曲变形的问题，学生容易将简支梁中的载荷进行移动，结果肯定是错误的。通过课堂讨论，找出是移动载荷之后弯矩有变化的原因。要积极鼓励学生敢于说出与别人不同的想法和创造性思维，包括与老师不同的想法，教师要从提高学生的综合素质角度出发，让学生自主探究，交流合作。课堂讨论可以采取集中讨论、小组讨论的形式。通过学生之间对问题的相互质疑、相互辩论、相互激励，一方面促进学生积极主动地学习，另一方面充分地激发学生的探索意识。教师可以借助多媒体技术，给学生提供更多的主动参与机会，在讨论交流的过程中，为学生提供了练习口头表达能力的机会；培养学生倾听别人的意见，对别人的意见作出评价，让学生学会在合作中发展、在竞争中成长。

　　(3)请学生上讲台，培养学生的综合能力。现代社会需要既有扎实的知识和技能，又有敏锐的洞察力、良好的表达能力的复合型人才。在课堂教学中，给学生提供充分发挥的讲台，选择适当的内容由学生自己来讲述，发表观点、介绍思路，鼓励大家多提问，共探讨，不但活跃了课堂气氛，提高了同学们的热情，更有利于培养学生的自学、总结、归纳和语言表达等综合能力。例如，《理论力学》空间力系的“力在轴上的投影”、“力对轴之矩”和“力对点之矩”的概念，就可以在课堂上请学生来讲，其他同学可以提问，发表自己的看法，最后再由老师来总结、归纳。请学生上讲台，一方面，使学生通过学习和思考，把书本知识变成自己的知识；另一方面，使学生把学到的知识用简洁、明了的语言或文字表达清楚，培养表达能力。

　　和谐课堂以“一切为了学生，为了一切学生，为了学生一切”为宗旨，在这样的课堂上，教师关注每一个学生的发展，每一个学生都可以找回自我，都能在各自的基础上获得发展。
 

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