1  调研总体情况的说明

为提高工程专业理论力学课程的教学质量，在有限的学时内优化教学内容，我们对国内的理论力学教材的体系和内容进行调研。调研过程中重点研究了5套[1-7](10册)1998年以后出版“面向21世纪课程教材”，同时研究了4套其它高校校内讲义[8-11]，并参考了九十年代前期出版的理论力学教材11种[13-23]。

2  教学内容的安排

教学内容安排首先面临的问题是理论力学单独设课，还是与材料力学等共同组成工程力学。基本上有三种处理方式。一种是保持理论力学课程的独立性和完整性，如[4,7,8,11]；另一种是将理论力学和材料力学等穿插形成工程力学，如[1,9,10]，[9]还包括流体力学。还有一种是在保持理论力学的独立性的同时，包含少量其它工程力学内容，如[3]包括流体力学基础，[5]包括弹性静力学。

教学内容安排面临的另一个问题是理论力学内部的静力学、运动学、动力学是否仍为基本独立的三部分。多数教材和讲义以不同形式保留三者的区分，三部分的次序依旧为静力学、运动学和动力学，仅有[9]将运动学置于静力学之前。但静力学内容均有不同程度精简，而运动学有所加强。也有不同处理方式，如[3]将运动学和动力学合并，[4]将静力学作为动力学的一种特殊情形。有种值得注意的做法，将以虚位移原理为核心的分析静力学移入静力学部分，如[1,2,9,10,11]。

3  传统教学内容的精简

这里所谓传统内容，是指以本校所采用[22]为代表而为多所高校长时间沿用的教学内容。新教材对传统内容中静力学、运动学和动力学均有不同程度的精简。

内容精简最突出的是静力学。与以往各种力系由特殊到一般地逐个讨论简化和平衡不同，新教材中多数分为基本概念、力系简化和力系平衡三部分，如[1,5,7,9-11]，其中[1,5]另设专章讨论桁架和摩擦，[7]将约束专列一章。这种处理方式的高度压缩的形式首见于理科力学专业教材[23]，目前的形式在工科力学专业教材[7]第一版中出现，随后[16]在工科教材中首先采用。除这种主流做法外，[2]以质点平衡、刚体平衡、刚体系平衡和质点系平衡展开静力学，较为接近传统的内容；[4]将静力学作为动力学逆问题的特殊情形，讨论极为简练。

运动学的精简不多。一些教材，如[1,3,9,10]，为避免与物理重复，删去了刚体基本运动。变化较大的是速度合成定理的证明，不采用几何方法，而通过应用相对导数的概念使证明简洁严格，如[1,4,7,9,11]。一些教材，如[4,6,8,10]，删去了刚体的定点运动和一般运动。此外，一些教材先讨论平面运动，然后讨论复合运动，如[8,9,11]和较早的[13,16]。

动力学的精简很少。[1,3,4,7,8-11]删去了与物理重复的质点的动量定理、动量矩定理和动能定理。质点系动力学普遍定理的篇幅在多数教材中有所减少，[3,4,6,8,10]将三条定理编入一章，[9]将动量和动量矩定理合为一章，而[11]仅将动量和动量矩定理作为动静法的一种形式。此外，一些教材如[9,11]删去了机械振动。

4  新教学内容的注入

这里所谓新教学内容不仅指新的理论和应用研究成果，而是泛指传统理论力学教材基本不涉及的内容。理论力学教学内容的更新主要体现在运动学和动力学。新注入内容大致可分为5类：新方法的引入、工程或实际背景的说明、后续课内容的介绍、原有理论体系中某些更一般的结果和计算机数值仿真。

新方法的引入主要是运动学中对解析法的强调。多数新教材如[1,4,6,7,9,11]和较早的[13,15]均介绍了相对导数。[4]完全舍弃了传统的矢量方法，[7]以刚体而不是点为运动学的切入点。在运动学中讲述约束和自由度的概念而且有专章叙述分析运动学。[9]对解析法也较重视使之与矢量法并重。此外，一些教材为讨论振动问题而引入了相平面法，如[1,3,7]。

[1]对工程和实际背景的说明特别出色。有些例子和习题涉及汽车、航天、航空等工程领域和运动生物力学，还有对力学建模的简要讨论。

后续课内容的简要介绍也是注入新内容的重要方面。[4]将计算多体动力学的观点和方法注入理论力学，增加“刚体系运动学及其计算机辅助分析”和“刚体系动力学及其计算机辅助分析”两章。[3]增加了弹性体振动和非线性振动的内容。[3,8,9]包括混沌的简要介绍或说明。[9]还通过实例引申介绍多刚体动力学和分析力学的内容。

在理论力学教学体系中某些结果在通常传统教材中没有讲述，而在新教材中有所反映。例如，[1,3,7]利用方向余弦矩阵的本征值证明定点运动的Euler定理。[3,7]包含对动点的动量矩定理，[7]还讨论了研究碰撞的分析力学方法。

计算机的迅速发展和普及是理论力学教学内容更新的重要原因。以往的教材也有与计算机应用有关的内容，如[17,22]有静力学问题的求解程序，[16]的静力学、运动学和动力学均附有上机分析习题，[21]有专章讨论计算机解理论力学问题的数值方法。新教材中，[3]应用计算机数值方法进行结果分析；[4]强调数学建模的程式化，体现当前国际先进的计算机辅助分析软件的基本原理，并附有在使用方法上与大型工程软件接轨的《理论力学求解器》光盘。其它新教材[1,7,9,11]也增加面对计算机的力学知识和方法，如矢量和矩阵运算的普遍采用和前述对运动学分析的解析方法的强调。

5  “面向21世纪课程教材”的共同特点

(1)  教学起点的提高

数学方面的矢量、矩阵等充分运用，与物理重复的质点动力学内容基本删去。

(2)  静力学精简基本形成共识

静力学的篇幅均有显著减少，由一般到特殊地处理力系简化和平衡的教学体现基本定型。

(3)  运动学内容更新有所突破

解析方法普遍加强，相对导数广泛采用。分析运动学、刚体系运动学等新内容开设引入。

(4)  考虑计算机的广泛应用

从内容选择、仿真演示、习题安排、程序设计、软件应用等不同侧面，回应计算机的迅速发展和普及。

6  进一步工作的设想

(1)  争取教学立项

下一步的工作需要有一定力度的经费支持，以及相关配套政策。因此要在有关参加人员统一认识明确改革方向的前提下，提出切实可行的方案，争取学校有关部门的支持。

(2)  更全面地开展调研工作

限于时间和客观条件，本次调研没有涉及国外相关新教材。还有一些印刷中的新教材[24,25]尚待研究。条件允许时，还可以走访一些理论力学课程建设开展较早效果较好的兄弟院校，学习借鉴他们的经验。

(3)  修订教学大纲

基于对新教材和讲义的学习研究和本校具体情况的分析，通过讨论进一步明确理论力学课程的教学目的和要求。在此基础上，修订现行教学大纲。

(4)  更换现行教材

采用“面向21世纪课程教材”系列中的教材取代现行教材。在修订后的教学大纲约束下，可以统一选用，也可以由任课教师自行选用。通过试用，进一步认识新教材的优点和不足。

(5)  编写新教材

参照修订后的教学大纲以及试用新教材的体会，在教学实践的基础上，编写一本供生源质量相对较差的重点大学以及一般非重点大学工程专业两学期80学时使用的理论力学简明教材。

参考文献

[1]      范钦珊(主编)。工程力学教程(I－III)(面向21世纪课程教材，普通高等教育“九五”国家级重点教材)。北京：高等教育出版社，1998((I)第一－四章，(II)第一、二章，(III))

[2]      谢传锋(编)。静力学(面向21世纪课程教材，普通高等教育“九五”国家级重点教材)。北京：高等教育出版社，1999

[3]      谢传锋(主编)。动力学(I，II)(面向21世纪课程教材)。北京：高等教育出版社，1999

[4]      洪嘉振，杨长俊(编著)。理论力学(面向21世纪课程教材，上海普通高校“九五”重点教材)。北京：高等教育出版社，1999

[5]      贾启芳，赵志岗，刘习军(编)。工程静力学。天津大学出版社，1999

[6]      贾启芳，刘习军(编)。工程动力学。天津大学出版社，1999

[7]      刘延柱，杨海兴，朱本华。理论力学(第2版)(面向21世纪课程教材，普通高等教育“九五”国家级重点教材)。北京：高等教育出版社，待出版

[8]      龙运佳(编著)。理论力学教程。中国农业大学，1997

[9]      梅凤翔(主编)。工程力学。北京理工大学，1998(第一－四、六－九、二十一－二十三和二十五章)

[10]  郭应争等。应用力学基础。东南大学，1999(第一、二、七－十章)

[11]  张锡成(编著)。应用理论力学(修改本)。大连理工大学，1999

[12]  吴镇(编著)。理论力学(上、下册)。上海交通大学出版社，1990

[13]  黄克累，张安厚，刘洁民(编)。理论力学(上、下册)。北京航空航天大学出版社，1991

[14]  黄安基(主编)。理论力学(上、下册)(第2版)。中国铁道出版社，1991

[15]  西北工业大学理论力学教研室(编)。理论力学(上、下册)。西北工业大学出版社，1993

[16]  清华大学理论力学教研组(编)，罗远祥、官飞、李萍(修订)。理论力学(上、中、下册)(第4版)。北京：高等教育出版社，1994

[17]  王铁光，林巍(主编)。理论力学。机械工业出版社，1994

[18]  邓危梧，裴家驹，梁智权(主编)。理论力学(修订版)。重庆大学出版社，1994

[19]  萧龙翔，贾启芬，邓惠和(主编)。理论力学。天津大学出版社，1995

[20]  谭广泉，罗龙开，谢广达，范长锋。理论力学(上、下册)(第2版)。华南理工大学出版社，1995

[21]  唐驾时，黎大志、赵跃宇(主编)。理论力学。机械工业出版社，1996

[22]  哈尔滨工业大学理论力学教研室(编)。理论力学(上、下册)(第5版)。北京：高等教育出版社，1997

[23]  朱照宣，周起钊，殷金生。理论力学(上、下册)。北京大学出版社，1982

[24]  范钦珊。理论力学。北京：高等教育出版社，待出版

[25]  贾书惠。理论力学。北京：高等教育出版社，待出版