(一)课程基本概况
理论力学是工科大学生一门重要的学科基础必修课。理论力学是研究机械运动最普遍规律的学科。通过对本课程的学习,要求学生掌握理论力学的基本理论、基本概念、基本分析、计算方法、基本定理及其应用。熟练运用静力学理论求解各种力系的简化和平衡问题;熟练应用运动学理论求解点和刚体的运动规律;熟练应用动力学普通定理及相应的守恒定理求解质点系的动力学问题。通过本课程各个教学环节的教学,重点培养学生的自学能力、动手能力、分析问题解决问题和逻辑思维能力,为工程结构的设计分析、安全稳定性计算、解决一些简单的工程实际问题奠定基础。
理论力学理论性强,力学模型抽象,各构件运动关系难理解,同时又兼具与实践紧密结合的特点,它的理论来源于生活和工程实践,又指导工程实践相关设计。理论力学课程的知识点既可以独立应用于实践设计,又可以与其它课程结合进行实践设计。
(二)学生对本课程的学习效果
学生学习本课程之后,具有较强的动手能力、分析问题解决问题和逻辑思维能力。在考试中取得较好学习成绩之外,在专业老师的指导下,学生参加机械创新创业项目及机械设计竞赛等活动,将理论与实践相结合,获得多项创新创业项目(国家级,省级,校级均有)、多人次在国家级、省级等大学生机械竞赛中荣获奖项、奖杯等。
(三)本课程优势分析
(1)课程团队教学基础扎实、教学经验丰富。授课教师多年工作在教学一线、具有丰富教学经验。本课程为2019年首批沈阳农业大学校级在线开放一流课程,课程依托沈阳农业大学精品课程《理论力学》,农业部“十二五”规划教材《理论力学》、第二十届全国教育教学信息化交流展示活动高等育组教精品开放课程一等奖、多项省级教学研究项目等。
(2)注重工程实际问题与理论问题的联系。课程教学内容的引入、概念的解析、例题的讲解,案例分析等部分均有效引入工程实际问题,为了让学生更好的理解机构的受力特点,有效地进行运动学和动力学分析,在课件制作中,加入了虚拟仿真的动画设计,使用大量视频与动画有效展现实际模型与理论模型间的联系,将复杂的实际问题与教学内容高度、有效结合;
(3)加强对复杂、有难度的工程实际现象和问题的分析。通过剖析知识点,使学生精准掌握概念、深入思考实践;在实际教学过程中执行线上线下混合式教学模式,采用线上启发式和课后讨论式相结合的互动式教学模式,针对理论教学内容提出实际问题作为线上讨论环节,使学生在学习的同时,向“问题发掘”与“自主应用”两个方向延伸。课前布置网上教学视频学习任务,线下课堂中老师进行知识点的归纳总结,对重难点分别进行梳理,侧重于进行习题的讲解,学生分别进行“翻转课堂,制作动画,制作模型”的 实践操作。
(五)本课程的特色体现在以下几方面
(1)案例符合学生兴趣。从生活细节入手,如绪论中以普通汽车为例,简单讲解了汽车在制造和使用过程中应用了理论力学所有的知识点,引起学生对生活的关注;引入西安不倒翁小姐姐的视频并分析为何不倒的原理,分析猫旋现象等,引导学生观察生活、体验生活、热爱生活。
(2)理论讲解部分,有效引入生活和工程实际中常见并有趣的案例,引发学生思考,引入概念,进行深入浅出的分析和讲解,使学生的感性理解与理性理解相结合;
(3)例题与实际切合,将教材中的平面理论图形联系到实际案例,将理论知识与工程实践相结合,提高学生的学习兴趣,培养学生科学思维和应用相结合的能力;
(4)模型推导和例题讲解部分,教师通过使用大量PPT过程动画进行逐步、细致展示推导过程,使学生理解更为深入;
(5)课件制作细致精美、配色符合学生视觉感受,在课件制作中,加入了虚拟仿真的动画设计,采用ppt,flash,Solidworks软件等根据机构的特点,分别进行了二维动画制作和三维机构的动画仿真,使用大量视频与动画有效展现实际模型与理论模型间的联系,将复杂的实际问题与教学内容高度、有效结合;动画使图形的各个组成部分都能运动起来,使力、运动等问题更为直观,便于理解;课件中动画风格统一,为教学团队自主设计制作,完美贴合教学内容。
(六)本课程的创新点体现在以下三方面
(1)教学内容方面,重要知识点包括“案例引入+理论导入+例题讲解+案例分析”。先提出实际问题,引起学生的求知心,然后将实际模型抽象为理论模型,衍生出力学问题,再选择相应的原理进行求解,最后拓展学生的实践思维,培养学生的解决实际问题的能力。
(2)教学方法方面,采用“逆向分析+正向求解”,即针对于复杂问题,辅助使用PPT逐步动画功能,使用逆向思维,分层次逐步从求解问题推向已知条件,详细剖析推导过程,分析解题思路,后采用渐进式方法从已知条件到未知问题进行正向求题。
(3)教学设计方面,“现象-问题-理论-方法-应用-总结”环环相扣。由实际现象提出具体问题,引出相关理论,进而讲解力学方法,再将方法应用于实际问题,最后加以总结。