力學課程中實驗環節的重要性
論文關鍵詞： 力學課程 實驗環節 科學素養 創新能力
論文摘要： 力學課程是工程技術人才所必須學習的課程之一,由于課程的概念性強、抽象性強、應用性強等特點,課程中實驗環節的設置是必不可少的,而且實驗對課程的學習有著非常大的促進作用,實驗環節是培養工程技術人才科學素養,創新能力的有效途徑,我們在教學過程中應當加深對實驗環節教學的探索,提高實驗環節的課時比率,提高力學教學水平,促進教學方法的改革與創新。
1前言
力學課程作為專業基礎課,大部分的工科專業的學生都要進行學習。按照學生層次、專業類別、力學知識深度的不同,力學課程包括《建筑力學》、《工程力學》、《材料力學》、《理論力學》等。對于建筑,機械,航空等這些與工程結合密切的專業來說,力學課程是及其重要的技術基礎課,是這些專業學生學好專業課的一個重要前提。力學課程的特點就在于它所研究的問題都是與工程實際相結合的,是在生產生活中實實在在所遇到的問題。我們知道,實驗也是解決實際工程問題的方法之一,因此力學課程的學習與實驗就有了不可分離的關系。在力學課程中加開實驗環節,就成了學好力學課程的有效方法。力學課程的學習離不開實驗環節,加入實驗環節是學好力學課程的最直觀,最有效的方法。所以,實驗環節在力學課程中的作用是十分重要的。
2實驗環節可以更好的激發學生學習力學課程的興趣
興趣是推動人認識活動行為的重要動機,在課堂上,如果學生對所學的知識懷有興趣,便會抱積極的態度、以愉快的心情去參與進去,從而體驗到學習是一種無窮的樂趣。而力學理論的學習是枯燥無味的,課程內含力學相關基本概念和術語,有很多易混淆的名詞,力學作用情景抽象,實際應用性強,如果不加以正確有效的引導學生學習,會很容易讓學生知難而退,放棄對課程的學習。因此必須針對力學課程概念性強、抽象性強,應用性強等特點對學生進行一步一步的引導,這就需要力學實驗的配合進行。力學實驗主要包括材料力學實驗,結構力學實驗,根據課程的重點難點設置不同的實驗項目,達到幫助學生學習的目的。比如在材料力學部分,材料的拉伸、壓縮、扭轉等內力的概念在學生中有很多疑點,必須給予明確而有說服力的解釋,否則不利于培養學生的分析、思維能力。講解每一概念后,到實驗進行對應的實驗項目,對實驗過程進行詳細的指導,對實驗后的試件破壞形式和實驗數據進行科學分析,使學生對相關的內力概念有一個深刻的理解。從而解決了力學課程概念性強,情景抽象的問題。對于力學課程實踐應用性強這個特點,這就要求在講課過程中必須加入工程實際問題的舉例。比如說,在材料的軸向拉伸和壓縮試驗中,做實驗的目的是什么,在工程實際中的作用是什么,這個實驗可以對機械零件,建筑材料進行檢測,是研究材料性能,設計新零件等所必須要進行的實驗,比如說:起重裝置中載重件的設計、減速器中傳動軸的設計等都需要進行實驗,都需要經過周密的科學的計算才能設計尺寸選取材料。在力學課程的教學中根據課程的這些特點,有針對性的開設實驗項目,激發學生們對力學知識的學習興趣,養成從實驗方面解決問題,在快樂中學習的習慣,教師應充分利用力學學科的特點及實驗條件為課程服務,來激發學生的學習興趣,解決學生在力學學習中的問題。
3實驗環節可以培養學生的科學素養
科學素養(ScientificLiteracy)主要包括人們對于科學知識達到基本的了解程度;對科學的研究過程和方法達到基本的了解程度;對于科學技術對社會和個人所產生的影響達到基本的了解程度等三方面,科學素養是公民基本素質的一部分。當今培養學生的科學素養已成為時代呼喚高科技人才的需求,已成為今后社會進步、國家生存發展對公民綜合素質的普遍要求�，F在努力培養掌握科學技術的新世紀的公民就意味著將來提高國家的國際地位和綜合國力�？茖W教育的目標有兩個特點:一方面是把如何學習科學納人科學教育的目標;另方面是強調學生個性和潛能的發展。因此為了適應國家建設、科技事業發展的需要,創新型人才應該具備良好的科學素養,應該具備必要的科學知識,科學的思維方式,對科學的理解,科學的態度與價值觀,以及運用科學知識和方法解決問題的意識和能力 [1] 。力學知識作為工程技術人才的所必須具備的知識,力學課程的教學也就顯得格外的重要,在教學過程中,必須要把對學生科學素養的培養和提高作為教育的一個基本目標。學生經過高等學校的學習,理工科的學生應該具備良好的道德品質、豐富的知識和技能、具有創造性思維和分析問題解決問題的能力,具有誠信的態度和健康向上的精神,成為國家建設的棟梁。為了達到教育目標,需要靠教育過程中的各個教學環節來體現,而實驗環節對學生科學素養的培養起著重要作用。對于理工類的許多學科和專業,力學是主修骨干課程,它既有一條發展的主線,又與其它課程有著密切聯系。通過對力學專門知識的系統的深入的鉆研和專業工程中的應用訓練,學生逐步掌握廣博深入的力學知識,學會正確的思維方法,獲得分析和解決工程中與力學有關問題的能力。實驗又在學生科學素養的培養過程中處于承上啟下的重要階段。力學實驗對培養學生良好的科學素養至關重要。在實驗環節進行過程中讓學生對實驗內容進行有意義的建構,通過使用先前所學的力學理論去進行有意義的建構當前試驗內容,如果遇到問題需要課后找資料自學,這就培養了學生繼續學習的能力,即學會學習;同時在實驗中,學生通過一個完整的科學研究過程的訓練,初步瞳得如何從事科學研究,培養了實踐能力,即學會做事;在實驗中,與指導老師的溝通,與同組同學的溝通與合作,在全班同學面前的表達能力等,既學會協作;同時,學會力學實驗的實踐操作技能,掌握技術,適應生存。在這一系列的過程中,學生的科學素養在慢慢的培養起來。
4力學實驗與工程實際結合緊密,是培養工程技術人才的必要手段
實驗在各個學科中的地位都是十分重要的,科學技術的發展,離不開實驗,不經過實驗檢驗的理論,也僅僅是空頭理論。力學課程的教學過程更是離不開實驗環節,在力學發展的道路上,許多科學家的發明、創造都是靠大量科學實驗而得到的結果,因而實驗能力在培養現代工程技術人才中,占有重要的地位。在力學知識的學習過程中,肯定會遇到很多困難,結合實驗進行學習是一個十分有效的方法。實驗教學是一種智力與能力,理論與實踐相結合的教學活動。其功能是鞏固加深對力學基本概念,基本理論的理解,并使學生在接觸和熟悉實驗儀器的使用過程中掌握基本測試技能,了解科學的實驗方法,培養學生應用所學理論綜合分析問題和解決實際問題的能力,有利于養成學生手腦并用,細心觀察事物的習慣,讓學生了解進行實驗是解決工程問題的有效手段。所以,實驗教學是整個教學過程的重要環節,與理論教學是相輔相成的。要培養出優秀科技人才,離不開實驗教學。
5力學實驗是培養學生創新能力的基礎
創新能力是能夠創造出具有社會價值的新理論和新事物的各種心理特點的綜合,是指能獨創性解決問題的能力。主要包括創造性思維與創造性想象,而以創造性思維為創造性心理的核心。創造性思維是人類思維的綜合,是智力發展的高級表現形式。當人類進入了21世紀,科學技術的發展是日新月異,國家之間,行業之間的競爭越來越激烈,其中,人才的競爭更是愈演愈烈,說到人才的競爭歸根結底是創新能力的競爭。在培養工程技術人才的教育過程中,創新能力的培養是十分必要和重要的。創新能力的培養是各個學科教育的重要目的,學科發展,科學技術的發展離不開創新能力[2]。力學學科的教育更是應該注重對學生創新能力的培養,這就要求在教學過程中通過多方面的訓練提高學生的思維能力,發揮學生的自主學習能力,激發學生的求知欲,更好地培養學生的創新能力。力學實驗就是一個很好的訓練手段。工程力學實驗作為工程力學課程的組成部分,它對學生實際操作技能的訓練,動手能力的培養,創新思維的形成等都有重要作用。在力學實驗包括基礎實驗、綜合性實驗、開放性實驗等,學生通過基礎實驗熟練掌握了儀器、設備的使用方法和工作原理,完成教學大綱要求的基本實驗技能。之后,再通過進行綜合性實驗,讓學生把相關的知識用實驗的方法結合起來去解決問題,提高學生對知識的綜合認知水平。最后,發揮學生的主觀能動性,指導學生進行設計性,創新性實驗,此類實驗才是實驗環節的關鍵所在,實驗者的設計思想和動手能力將在這一階段集中地體現出來。讓學生自己設計實驗方案,包括實驗所用儀器,實驗步驟,實驗原理等,在設計性實驗中,學生將成為實驗研究的主角,通過專業基礎知識與工程實際相結合,一定能激發出學生的創造性,尤其是提供了所學知識的縱向和橫向擴展與創新的舞臺,既加深了學生對所學知識的理解和應用又訓練了學生解決問題,處理問題的能力,提高了學生的創新思維和實踐能力。
6小結
力學教學具有理論性、工程實踐性強的特點,實驗環節是教學過程中必不可少的,實驗對教學的作用也是十分明顯的,但是,現階段我們的實驗教學環節還不是很成熟,有些院校對力學實驗課時比率設置較低,或者借課改減少其所占比率。我希望廣大的力學教育工作者繼續加深對力學教學方法的探索,尤其是對實驗教學環節的創新,充分發揮實驗教學的特點,提高力學教育的水平,多多培養出具有良好科學素養,創新能力強的新時代工程技術人才!
參考文獻:
[1] 鐘啟泉.國外科學素養說與理科課程改革[J].比較教育研究,1997(1):16—21.
[2]唐曉雯.改革材料力學實驗教學注重培養學生的工程素質與創新能力[J]高等建筑教育,2003,(4):83-84.
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