文/趙麗霞　劉丹丹

劉丹丹(1962.-),男,安徽合肥人,副教授,研究方向：固體力學(xué)。

摘　要：基于全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽理論性、實(shí)用性、創(chuàng)新性、趣味性的特點(diǎn),對基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)方法進(jìn)行了研究,提出在教學(xué)中要用新的教學(xué)模式加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力,用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式提高學(xué)生解決問題的能力,采用邏輯方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并注重各門學(xué)科知識的融合,從而使基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)達(dá)到更好的效果,為力學(xué)競賽輸送更優(yōu)秀的參賽選手。

關(guān)鍵詞：全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽；基礎(chǔ)力學(xué)；教學(xué)方法

基于周培源力學(xué)競賽的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)方法的思考

文/趙麗霞劉丹丹

劉丹丹(1962.-),男,安徽合肥人,副教授,研究方向：固體力學(xué)。

摘要：基于全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽理論性、實(shí)用性、創(chuàng)新性、趣味性的特點(diǎn),對基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)方法進(jìn)行了研究,提出在教學(xué)中要用新的教學(xué)模式加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力,用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式提高學(xué)生解決問題的能力,采用邏輯方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并注重各門學(xué)科知識的融合,從而使基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)達(dá)到更好的效果,為力學(xué)競賽輸送更優(yōu)秀的參賽選手。

關(guān)鍵詞：全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽；基礎(chǔ)力學(xué)；教學(xué)方法

作者簡介：趙麗霞(1980.-),女,吉林磐石人,碩士研究生,講師,研究方向：動態(tài)斷裂力學(xué)。

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：碼：A

文章編號：號：2095-9214(2015)08-0132-02

基金項(xiàng)目：安徽省教育廳振興計(jì)劃重大教研項(xiàng)目《基礎(chǔ)力學(xué)教改中的“以賽促進(jìn)”》 項(xiàng)目編號：zy321

力學(xué)作為工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科,它在推動我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展過程中起著重要的作用。而全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽的舉辦恰好檢驗(yàn)了全國高?；A(chǔ)力學(xué)教學(xué)水平和教學(xué)成果,因此,它不僅受到周培源基金會的支持,而且還受到國家教育部的支持,由原來的四年一次改為每兩年舉行一次,目前已舉行了十屆,賽事規(guī)模和參賽人數(shù)也不斷擴(kuò)大,從第一屆1988年12所高校62人參賽到如今近百所高校數(shù)萬名學(xué)生參加。可見,該競賽符合我國科學(xué)技術(shù)和教育事業(yè)發(fā)展,是一項(xiàng)大學(xué)生喜歡的賽事。隨著考試題目實(shí)用性、趣味性、靈活性、創(chuàng)新性的提高,其規(guī)模和影響力還在不斷擴(kuò)大,越來越多的高校將周培源大學(xué)生力學(xué)競賽作為培養(yǎng)優(yōu)秀力學(xué)人才的目標(biāo),越來越多的用人單位也將力學(xué)競賽的獎(jiǎng)項(xiàng)列入了招聘時(shí)考察的條件?；谌珖芘嘣创髮W(xué)生力學(xué)競賽理論性與實(shí)用性并存的特點(diǎn),引發(fā)了對基礎(chǔ)力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)方法的思考。

一、用新的教學(xué)模式加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)

從歷屆競賽試題可以發(fā)現(xiàn)題目的創(chuàng)新性不斷提高,比如剛剛舉辦的第十屆競賽中的第三題,要求考生自己設(shè)計(jì)貼片方案來測定構(gòu)件單位長度質(zhì)量和切向作用力,如何能根據(jù)題意設(shè)計(jì)出最佳方案,這對參賽學(xué)生的創(chuàng)新思維能力有了更高的要求。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)手段以灌輸為主,經(jīng)常都是教師一人講,學(xué)生坐下聽。為了加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng),我們會將學(xué)生分成幾個(gè)興趣小組,針對本次課堂講解的重要理論提出幾個(gè)相關(guān)的工程問題,讓大家分組討論,分析問題所在,歸納事故可能原因,提出可行的解決手段,本著“討論出真知”、“三人行必有我?guī)煛钡脑瓌t,真正做到讓學(xué)生參與進(jìn)來,這樣不僅可以使課堂氣氛更加活躍,而且往往會有意想不到的結(jié)果,比如在討論過程中,每個(gè)同學(xué)思考問題的角度不同,會得出更加全面的分析方法,許多創(chuàng)新性的想法就是在這個(gè)過程中迸發(fā)的。

二、用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式提高學(xué)生解決問題的能力

從歷屆競賽試題可以發(fā)現(xiàn)題目的實(shí)用性也在不斷提高,比如剛剛舉辦的第十屆競賽中的第一題涉及到貨箱的運(yùn)輸。因此建議課堂教學(xué)不要一味講理論,必須依據(jù)“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的原則,即從同學(xué)們感興趣的工程事故引出本次要講的知識點(diǎn),在理論講解結(jié)束后再去分析事故原因及解決方法。比如我們在理論力學(xué)里講到碰撞這一章時(shí),可以先向同學(xué)介紹衛(wèi)星的對接、汽車的追尾等實(shí)際問題,激發(fā)起學(xué)生興趣后引入碰撞理論,最后說明這些事例都是可以用該理論去分析的。在材料力學(xué)中講彎曲變形這一章時(shí),可以將吊車梁引入進(jìn)來,吊車梁常見的影響正常工作的現(xiàn)象是使吊車在行駛過程中發(fā)生較大的振動,另一方面使得吊車出現(xiàn)下坡和爬坡現(xiàn)象,究其原因就是吊車梁發(fā)生了彎曲變形,因此在設(shè)計(jì)時(shí)要提高它的彎曲剛度。還有就是為什么出現(xiàn)越來越多的斜拉橋,用大量的拉索代替橋墩,減少橋墩的數(shù)量,這樣做的目的就是從構(gòu)件的穩(wěn)定性考慮的,使受壓構(gòu)件變?yōu)槭芾瓨?gòu)件,不會出現(xiàn)壓桿失穩(wěn)。這些工程實(shí)例的分析,不僅可以讓學(xué)生們清晰認(rèn)識到基礎(chǔ)力學(xué)的重要性,也可以提高他們學(xué)習(xí)的積極性,同時(shí)再遇到類似的競賽題目時(shí)也可以更得心應(yīng)手。

三、注重各相關(guān)學(xué)科知識點(diǎn)的融合,尋求最佳解題途徑

通過對歷屆競賽試題的分析發(fā)現(xiàn)有些題目的求解方法不是唯一的,也有一道題目要綜合幾門學(xué)科進(jìn)行分析的情況。比如第十屆競賽中的第二題求猴子在裝置中某一位置時(shí)桿件的平衡位置,該題既可以用剛體靜力學(xué)求解,也可以采用分析靜力學(xué)的方法。而各學(xué)科知識的關(guān)聯(lián)性及融合性的掌握恰恰是目前大學(xué)生欠缺的,他們在步入大學(xué)校園后,不斷在接觸新的課程,很多時(shí)候他們并不清楚這些課程開設(shè)的目的以及開設(shè)課程的先后順序有何講究,就更不要提知識的綜合應(yīng)用了。這對我們?nèi)握n教師提出了更高的要求,在同學(xué)們剛剛接觸這門新課程時(shí),教師就必須讓他們清楚所學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用范圍,可解決哪類工程實(shí)際問題,并分析與已經(jīng)學(xué)過的課程的關(guān)系,同時(shí)在講解過程中如遇到超出該學(xué)科研究范圍的內(nèi)容,一定要告訴學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中可以用哪門課程所學(xué)來進(jìn)行求解,務(wù)必使學(xué)生形成一條完整的知識鏈,只有這樣才能使他們遇到問題時(shí)迸發(fā)出不同的解決思路,或者才會考慮用不同學(xué)科的知識點(diǎn)綜合求解。

四、采用科學(xué)方法論,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

興趣是最好的老師,是學(xué)習(xí)新知識的關(guān)鍵,也是接受新事物的基礎(chǔ)。所以教師的首要任務(wù)就是要讓同學(xué)們對力學(xué)學(xué)科產(chǎn)生興趣,而近幾屆周培源大學(xué)生力學(xué)競賽題目的趣味性也在增加,這也吸引了更多的同學(xué)參加此項(xiàng)賽事。經(jīng)過不斷的研究和驗(yàn)證,將常用的邏輯方法“歸納與演繹結(jié)合”、“分析與綜合結(jié)合”引入基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,而且可以達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。歸納是從個(gè)別性的前提推論出一般性結(jié)論的推理方法。先擺事實(shí),后求結(jié)論,這是從個(gè)別到一般,尋求事物普遍特征的認(rèn)識方法。優(yōu)點(diǎn)是能體現(xiàn)眾多事物的根本規(guī)律,且能體現(xiàn)事物的共性。它有兩種功能,一是概括一般情況,二是推測將來結(jié)果,缺點(diǎn)是容易犯不完全歸納的毛病。演繹是從一般性的前提推論出個(gè)別性結(jié)論的推理方法。先假說,后求證,這是從一般到個(gè)別,推論和判斷個(gè)別事例的認(rèn)識方法。優(yōu)點(diǎn)是由定義根本規(guī)律等出發(fā)一步步遞推,邏輯嚴(yán)密,結(jié)論可靠,且能體現(xiàn)事物的特性,缺點(diǎn)是縮小了范圍,使根本規(guī)律的作用得不到充分的展現(xiàn)。歸納法和演繹法在應(yīng)用上并不矛盾,有些問題可采用前者,有些則采用后者,而更多情況將兩者結(jié)合著應(yīng)用,則能收到更好的效果。分析是把事物分解為各個(gè)部分、側(cè)面、屬性,分別加以研究,是認(rèn)識事物整體的必要階段。綜合是把事物各個(gè)部分、側(cè)面、屬性按內(nèi)在聯(lián)系有機(jī)地統(tǒng)一為整體,以掌握事物的本質(zhì)和規(guī)律。分析與綜合是互相滲透和轉(zhuǎn)化的,一切論斷都是分析與綜合的結(jié)果。在基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)中,

五、注重力學(xué)基礎(chǔ)及綜合求解能力的培養(yǎng)

強(qiáng)調(diào)力學(xué)基礎(chǔ)的重要性,要求學(xué)生在理論力學(xué)和材料力學(xué)的學(xué)習(xí)中不僅要熟背理論公式,而且要加強(qiáng)對一些基本概念的理解,進(jìn)而思考出具有個(gè)人特點(diǎn)的理解方式。萬丈高樓平地起,如果根基不扎實(shí),不可能取得更高的成就。在扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)上也要注重綜合求解能力的培養(yǎng),在平時(shí)的練習(xí)中,我們會給同學(xué)布置一些與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的題目,在具體安排中要注意實(shí)驗(yàn)一定要與理論課緊密配合,使理論成為實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo),實(shí)驗(yàn)成為理論的驗(yàn)證和開拓,并鍛煉學(xué)生對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象用理論知識做出合理的解釋,培養(yǎng)他們理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的求解能力。也就是說在基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)中,應(yīng)該更加注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法和動手能力的培養(yǎng),不要單一的認(rèn)為所有問題都要用理論公式分析。

隨著全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽影響力的不斷擴(kuò)大和社會對高素質(zhì)力學(xué)人才需求的不斷增加,基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)方法的改革已經(jīng)成為力學(xué)教師必須探索和思考的課題,希望在廣大力學(xué)工作者的共同努力下,能探索出更好、更適合現(xiàn)代大學(xué)生的教學(xué)方法,為社會輸送更多的優(yōu)秀人才,為周培源大學(xué)生力學(xué)競賽輸送更強(qiáng)的參賽選手。

(作者單位：安徽理工大學(xué)理學(xué)院)

項(xiàng)目來源：安徽省教育廳振興計(jì)劃重大教研項(xiàng)目《基礎(chǔ)力學(xué)教改中的“以賽促進(jìn)”》

參考文獻(xiàn)：

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