结合工程力学教学谈如何培养学生创新意识和实践能力

    正确领会学科思想,将有利于促进思维能力的提高;创新意识是思维能力的升华,是实践能力的最高体现;面对21世纪技术革命的挑战,必须重视对学生创新意识和实践能力的培养。

    1　注重学科知识的同时,突出学科思想方法教学

　　任何一门学科的内容都是由学科知识和蕴含于知识中的思想方法两部分组成,概念、定理、公式是学科内容的外在表现形式,只具有一定的特殊性,而思想方法则是学科的精髓,更具有普遍性。

    1.1　剖析基本理论的思想渊源,重视学科历史发展的教育[1]

　　通过学科发展历史的教育,帮助学生准确把握学科的思想方法。

　　纵观力学发展史,它是众多科学家伟大创造的积淀,是整个人类文明智慧的结晶。其思想方法上的每次突破,必然会带来整个学科知识的变革与进展。牛顿的时空、质量绝对化及物体运动“因果律”的思想方法,建立了牛顿力学;拉格朗日用位形空间描述力学系统的思想方法,建立了优于牛顿力学的分析力学;哈密顿“最优化”的思想方法,形成了继往开来的哈密顿力学;爱因斯坦的时空、质量非绝对化及“引力几何化”的思想方法,创立了划时代的相对论力学等等。

　　人的智慧和能力不仅在于拥有知识,而且在于拥有获取知识、应用知识和解决问题的能力,“授人以鱼,不如授人以渔”,培养学生的创新意识,学会科学的思想方法就显得尤为重要。基于上述思考,我们在教学过程中,从以下两方面突出了学科思想方法的教学。

    1.1.1　以科学家的伟大创造为主线,介绍学科发展历史,帮助学生从历史轨迹中,把握学科发展的脉络,认识学科思想方法形成的规律。

　　我们在工程力学绪论教学中,将力学的发展历史划分为五个时期予以重点介绍[2]。①力学的起源与萌芽:从中国古代的墨翟、鲁班到亚里士多德,从中国夏朝制造的第一辆木车到古希腊金字塔等;②静力学的奠基与创立:从阿基米德关于静力学的基本理论到静力学体系的基本建立;③动力学的形成与发展:从伽利略加速度概念的提出到牛顿、达朗贝尔、哈密顿经典力学体系的形成;④近代力学的发展与应用:从中国的钱学森到德国的普朗特、冯卡门等,他们以航天工程为动力,创立了边界层、机翼、湍流、超音速等许多新的理论,形成了以密切结合实际为主要特征的近代力学体系;⑤现代力学的现状与趋势:以计算机为手段,方法上创立了有限元,理论上提出了非线性的混沌问题,并出现了两大突出特点:一是渗透与综合,标志着生物力学和理性力学的建立;二是宏观与微观结合,其成就是断裂力学的迅速发展。