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淺析力學課程中實驗環(huán)節(jié)的重要性論文
論文關(guān)鍵詞：力學課程實驗環(huán)節(jié)科學素養(yǎng)創(chuàng)新能力
論文摘要：力學課程是工程技術(shù)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(huán)節(jié)的設(shè)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(huán)節(jié)是培養(yǎng)工程技術(shù)人才科學素養(yǎng),創(chuàng)新能力的有效途徑,我們在教學過程中應當加深對實驗環(huán)節(jié)教學的探索,提高實驗環(huán)節(jié)的課時比率,提高力學教學水平,促進教學方法的改革與創(chuàng)新。
1前言
力學課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課,大部分的工科專業(yè)的學生都要進行學習。按照學生層次、專業(yè)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(jié)合密切的專業(yè)來說,力學課程是及其重要的技術(shù)基礎(chǔ)課,是這些專業(yè)學生學好專業(yè)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(jié)合的,是在生產(chǎn)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(guān)系。在力學課程中加開實驗環(huán)節(jié),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(huán)節(jié),加入實驗環(huán)節(jié)是學好力學課程的最直觀,最有效的方法。所以,實驗環(huán)節(jié)在力學課程中的作用是十分重要的。
2實驗環(huán)節(jié)可以更好的激發(fā)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(tài)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(nèi)含力學相關(guān)基本概念和術(shù)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(jié)構(gòu)力學實驗,根據(jù)課程的重點難點設(shè)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(zhuǎn)等內(nèi)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(yǎng)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(shù)據(jù)進行科學分析,使學生對相關(guān)的內(nèi)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(shè)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(shè)計、減速器中傳動軸的設(shè)計等都需要進行實驗,都需要經(jīng)過周密的科學的計算才能設(shè)計尺寸選取材料。在力學課程的教學中根據(jù)課程的這些特點,有針對性的開設(shè)實驗項目,激發(fā)學生們對力學知識的學習興趣,養(yǎng)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(fā)學生的學習興趣,解決學生在力學學習中的問題。
3實驗環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)
科學素養(yǎng)(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(shù)對社會和個人所產(chǎn)生的影響達到基本的了解程度等三方面,科學素養(yǎng)是公民基本素質(zhì)的一部分。當今培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)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(fā)展對公民綜合素質(zhì)的普遍要求�，F(xiàn)在努力培養(yǎng)掌握科學技術(shù)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(diào)學生個性和潛能的發(fā)展。因此為了適應國家建設(shè)、科技事業(yè)發(fā)展的需要,創(chuàng)新型人才應該具備良好的科學素養(yǎng),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(tài)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(shù)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(yǎng)的培養(yǎng)和提高作為教育的一個基本目標。學生經(jīng)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(zhì)、豐富的知識和技能、具有創(chuàng)造性思維和分析問題解決問題的能力,具有誠信的態(tài)度和健康向上的精神,成為國家建設(shè)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(huán)節(jié)來體現(xiàn),而實驗環(huán)節(jié)對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)起著重要作用。對于理工類的許多學科和專業(yè),力學是主修骨干課程,它既有一條發(fā)展的主線,又與其它課程有著密切聯(lián)系。通過對力學專門知識的系統(tǒng)的深入的鉆研和專業(yè)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(guān)問題的能力。實驗又在學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)過程中處于承上啟下的重要階段。力學實驗對培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)至關(guān)重要。在實驗環(huán)節(jié)進行過程中讓學生對實驗內(nèi)容進行有意義的建構(gòu),通過使用先前所學的力學理論去進行有意義的建構(gòu)當前試驗內(nèi)容,如果遇到問題需要課后找資料自學,這就培養(yǎng)了學生繼續(xù)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(yǎng)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(xié)作;同時,學會力學實驗的實踐操作技能,掌握技術(shù),適應生存。在這一系列的過程中,學生的科學素養(yǎng)在慢慢的培養(yǎng)起來。
4力學實驗與工程實際結(jié)合緊密,是培養(yǎng)工程技術(shù)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(shù)的發(fā)展,離不開實驗,不經(jīng)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(huán)節(jié),在力學發(fā)展的道路上,許多科學家的發(fā)明、創(chuàng)造都是靠大量科學實驗而得到的結(jié)果,因而實驗能力在培養(yǎng)現(xiàn)代工程技術(shù)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(jié)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(jié)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(yǎng)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(yǎng)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(huán)節(jié),與理論教學是相輔相成的。要培養(yǎng)出優(yōu)秀科技人才,離不開實驗教學。
5力學實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)
創(chuàng)新能力是能夠創(chuàng)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(chuàng)性解決問題的能力。主要包括創(chuàng)造性思維與創(chuàng)造性想象,而以創(chuàng)造性思維為創(chuàng)造性心理的核心。創(chuàng)造性思維是人類思維的綜合,是智力發(fā)展的高級表現(xiàn)形式。當人類進入了21世紀,科學技術(shù)的發(fā)展是日新月異,國家之間,行業(yè)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(jié)底是創(chuàng)新能力的競爭。在培養(yǎng)工程技術(shù)人才的教育過程中,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是十分必要和重要的。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是各個學科教育的重要目的,學科發(fā)展,科學技術(shù)的發(fā)展離不開創(chuàng)新能力[2]。力學學科的教育更是應該注重對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),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(fā)揮學生的自主學習能力,激發(fā)學生的求知欲,更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)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(yǎng),創(chuàng)新思維的形成等都有重要作用。在力學實驗包括基礎(chǔ)實驗、綜合性實驗、開放性實驗等,學生通過基礎(chǔ)實驗熟練掌握了儀器、設(shè)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(guān)的知識用實驗的方法結(jié)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(fā)揮學生的主觀能動性,指導學生進行設(shè)計性,創(chuàng)新性實驗,此類實驗才是實驗環(huán)節(jié)的關(guān)鍵所在,實驗者的設(shè)計思想和動手能力將在這一階段集中地體現(xiàn)出來。讓學生自己設(shè)計實驗方案,包括實驗所用儀器,實驗步驟,實驗原理等,在設(shè)計性實驗中,學生將成為實驗研究的主角,通過專業(yè)基礎(chǔ)知識與工程實際相結(jié)合,一定能激發(fā)出學生的創(chuàng)造性,尤其是提供了所學知識的縱向和橫向擴展與創(chuàng)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(chuàng)新思維和實踐能力。
6小結(jié)
力學教學具有理論性、工程實踐性強的特點,實驗環(huán)節(jié)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(xiàn)階段我們的實驗教學環(huán)節(jié)還不是很成熟,有些院校對力學實驗課時比率設(shè)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(xù)加深對力學教學方法的探索,尤其是對實驗教學環(huán)節(jié)的創(chuàng)新,充分發(fā)揮實驗教學的特點,提高力學教育的水平,多多培養(yǎng)出具有良好科學素養(yǎng),創(chuàng)新能力強的新時代工程技術(shù)人才!
參考文獻:
[1]鐘啟泉.國外科學素養(yǎng)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(yǎng)學生的工程素質(zhì)與創(chuàng)新能力[J]高等建筑教育,2003,(4):83-84.
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