Теоретическая механика — это первый раздел дисциплины «Механика». Именно теоретическая механика является основой общетехнической и общепрофессиональной подготовки инженера любого профиля. В настоящее время в преподавании курса теоретической механики в высших технических заведениях происходят значительные изменения. Это связано, прежде всего, с уменьшением времени отводимого рабочими учебными планами на ее изучение (менее восьмидесяти часов). Что в свою очередь приводит к необходимости перестройки преподавания курса теоретической механики. Традиционный курс, состоящий из статики абсолютно твердого тела, кинематики точки и твердого тела и динамики, в которую входят дифференциальные уравнения движения точки, основные теоремы и принципы Даламбера и возможных перемещений, в свое время соответствовал всем требованиям, которые к нему предъявлялись. В настоящее время построение курса должно быть более компактным и приспособленным к тому, чтобы в короткое время изложить все основные подходы и методы. Непрерывное сокращение учебного времени заставляет лектора сокращать курс. При традиционной форме его построения значительно уменьшить количество времени, отводимого на статику и кинематику невозможно. Приходится отказываться от изложения заключительных разделов динамики, что приводит к отсутствию серьезного интереса большинства специальностей к теоретической механике. Предлагаемая нами методика построения курса теоретической механики удовлетворяет указанным выше требованиям.
Начинается курс со вступления, где рассматривается предмет и содержание теоретической механики. Далее вводятся основные понятия: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое тело. Абсолютно твердое тело рассматривается как система материальных точек.
После вступления начинается изложение кинематики. Сначала рассматривается свободная материальная точка. Указываются различные способы задания ее движения. Далее происходит переход к рассмотрению кинематики абсолютно твердого тела. При рассмотрении различных видов движения твердого тела устанавливается число его степеней свободы, выбираются обобщенные координаты. На этом изучение кинематики заканчивается.
Следующим этапом изучения дисциплины является рассмотрение динамики и элементов статики. Прежде всего рассматривается задача о движении материальной точки, находящейся под действием совокупности сил. Формулируются законы Ньютона, выводятся дифференциальные уравнения движения точки. Отмечается случай, когда точка находится в равновесии (статика точки). Далее формулируются основные задачи динамики точки и рассматриваются примеры.
Следующим этапом является рассмотрение задач о движении механической системы. Указывается, что для решения задач о движении свободной механической системы необходимо составление и интегрирование системы дифференциальных уравнений для каждой точки. Затем рассматривается несвободная механическая система с введением понятий о реакциях связей. Отмечается, что решение задачи о движении несвободной системы при помощи уравнений Ньютона, составленных для каждой точки в отдельности, весьма сложно и лучше применять метод, разработанный Лагранжем. Рассматривается задача о равновесии произвольной плоской системы сил, вводится понятие обобщенных сил и формулируются аналитические условия равновесия. Далее рассматривается принцип Даламбера, и выводятся уравнения Лагранжа второго рода.
Таким образом, предлагаемая методика обладает следующими особенностями по сравнению с обычной.
- Все вопросы, предусмотренные программой, рассматриваются с единой точки зрения, с позиций аналитической механики.
- Приоритеты курса смещены в сторону динамики и аналитической механики. При этом вопросы статики не исключаются из рассмотрения, а рассматриваются с другой точки зрения.
- Курс обладает необходимой гибкостью. Его можно сокращать или расширять, приспосабливаясь к конкретным обстоятельствам.
Такое обучение позволяет оптимально адаптироваться к реальной действительности во всем ее многообразии и целостности и применять на практике ключевые компетенции в многообразии социальных ситуаций. Реализация компетентностного подхода выдвигает серьёзные требования к методике обучения, которая должна из «обучения делать что-то» трансформироваться в «оказание помощи научиться что-то делать». В основе предполагаемой методики лежит обучение посредством деятельности. По моему мнению, использовать такой подход в преподавании общеобразовательных дисциплин просто необходимо, чтобы не было разрыва между теорией и практикой, то есть преподавателям нужно научиться доверять обучающимся и позволять им учиться самим через собственную практику и ошибки. При организации учебного процесса необходимо обеспечивать интеграцию теории и практики.