(材料力学教学中对学生创新能力培养的探讨.docVIP

《材料力学》教学中对学生创新能力培养的探讨 摘要：如何在材料力学的教学中培养学生的创新能力，本文认为通过讲述材料力学发展史、教学紧密联系实际和运用多种教学方法，既可以引导学生学习材料力学的基本理论和基本内容，又可以培养他们的创新能力。 关键词：材料力学；创新能力；教学方法 一、引言 材料力学是高等学校理工科专业的一门技术基础课，在工程教育中占有相当重要的地位。材料力学课程里面的基本概念和基本定理可直接用来解决工程实际问题，在科技发展日新月异的今天，仍在很多领域得到广泛应用，是联系学生基础课和专业课的桥梁，起着承上启下的作用。因此在其教学中，不仅要教育学生学习、掌握其基本概念基本理论，而且还要培养学生灵活运用知识的能力和创新的能力。 二、讲述材料力学发展史 以史为镜，可以知兴替。在材料力学的教学中，通过简要讲述力学发展史，帮助学生了解力学的发展历程，并通过历史中生动有趣的创新故事，激发学生的学习热情，培养他们的创新精神。弹性定律是材料力学一个非常重要的基础，一般认为它是由英国科学家胡克(1635～1703)首先提出来的，所以通常叫做胡克定律。其实，在胡克之前1500年，我国早就有了关于力和变形成正比关系的记载。东汉经学家郑玄(127—200)对《考工记?弓人》中“量其力，有三均”作了这样的注释：“假令弓力胜三石，引之中三尺，弛其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺”，“每加物一石，则张一尺”，和胡克定律所讲的完全是同一个意思，但他比胡克早1500年就记录下这种正比关系。第二次世界大战期间，全世界有40k桥梁，在事先未见任何异常现象的情况下突然断裂坍塌；美国有1000多艘全焊接轮船发生低应力脆断事故。传统的材料力学的理论已不能妥善地解释和解决这些矛盾。于是，一门新的力学分支断裂力学便形成和发展起来了。通过介绍材料力学发展史，使学生理解到力学发展的历程就是不断创新的历程。正如北京大学陈耀松教授说的那样，“力学的本质就在于创新”。所以，在材料力学的教学中，通过力学发展史，将前人创新过程再现在学生面前，能激发学生的创新热情，培养其创新精神和创新兴趣。 三、教学紧密联系实际 材料力学在工科专业的教学体系中处于承上启下的地位，概念多，理论性强，抽象而难于理解，并且应用性极强，因此，教学必须紧密联系实际，在联系实际的过程中，培养学生用创新思维去思考问题，从而达到解决实际问题的目的。在日常生活和工程实践中，学生必然会对一些问题产生疑问，并对这些疑问有自己的看法。此时，教师带着问题引导学生思考，提供或者是讨论一个思考的框架，“创新”地将材料力学知识运用过来，建立材料力学基本理论，通过进一步建立力学数学模型来解决问题。如果讨论结果符合实际要求则问题得到解决，否则将继续引导学生思考，对思考框架的界定、创新思维的合理等进行再分析，通过试错法来达到解决问题的目的，解答学生的疑惑。整个创新思维流程如图1所示。 例如，在学习到梁的强度时，提出生活实例：“为什么扁担中间粗两头细”，根据学生的思考框架，他们可能认为这是天经地义的，中间粗就不容易断。此时，引导学生讨论，引人梁的强度设计内容来解决这个问题，引导学生建立起等强度梁的概念，再进一步思索到工程中的“鱼肚梁”等构件，说明它们的设计就是遵循这个原理。通过一个实例，使学生从简单的生活常识中认识到工程中的创新能力。通过对实际问题的思索、解答和引导，增强学生的求知欲，拓宽学生的思维领域，使其实际运用能力得以提高，从而培养他们的创新能力。 四、多种教学方法的运用 “创造力人皆有之”是20世纪心理学的重大成果之一。创新能力是一种潜在能力，是每个人都具有的一种自然属性，必须通过开发才能得到发展。因此，在材料力学的教学过程中，需要运用多种教学方法来培养学生的创新能力，提高他们创造性思维能力。 1.启发式教学 学生普遍反映，材料力学课程学习起来比较枯燥，不像有些课程那样生动有趣。的确，材料力学重在逻辑思维和工程实际，难以吸引学生的注意力。但是如果在材料力学的教学中采用启发式教学方法，承认学生是学习的主体，调动他们的学习主动性，进行生动活泼的教学，引导他们独立思考、积极探索，就能培养他们分析解决问题的能力和创新能力。例如在讲到压杆稳定问题时，通过笑傲江湖中的“冲灵剑法”最后一招“同生共死”引入压杆稳定，由于学生一般都比较熟悉这个典故，因此就容易吸引他们的注意力，课堂上将出现令人兴奋、活跃有趣的生动局面。然后，因势利导地引人压杆稳定的概念，使学生的认识逐步深入，并启发其思考，为什么令狐冲和岳灵珊的剑会断，怎样才能不断呢?当场就有学生说把剑变粗、减小用剑的力气，可以达到这一效果，其实他们已经意识到提高压杆稳定性的方法了。通过这种启发式教学，既调动了学生的学习主动性，启发了他们的思维，激励了他们的创新欲望，也有利于他们创新能力的