学海网

一堂趣味力学课程中创新思维的培养

  　[摘要]本文根据创新思维过程设计了代写论文一堂趣味力学课程，通过对照分析创新思维过程与教学过程各阶段之间的关系。在讲授和验证课程内容的基础上，又对学习内容进行了一定程度的完善和拓展。取得了良好的教学效果。说明了将创新思维的培养恰当的引入到日常教学工作中，不仅可以提高学生的素质，也会取得较好的教学质量。
　　[关键词]趣味力学 创新思维 教学质量
　　
　　本文通过对照创新思维的过程，设计了一次课堂趣味力学实验，在讲授力学课知识的同时，对培养和锻炼学生的创新思维方面进行了一定的探索，从而在一定程度上提高了教学质量。

　　1 理论依据
　　自然辩证法中指出，创新思维的过程包括“准备，孕育构思，潜伏顿悟和验证完善”四个阶段。它的基本特征包含有人类认识思维的一般特点，即以实践为基础，从问题出发并且是现实的反映和概括，正是这样的特征决定了创新思维其实与科学认识是可以相容的。同时创新思维还具有整体性、综合性、突跃性和独创性的特征。
　　如何将科学认知过程与力学知识讲授相结合从而在力学课程教学中培养学生的创新思维能力，是摆在每个力学教师面前的重大任务。基于两者的相容性，不难得出结论：如果课堂教学设计合理，教师完全能够在讲授力学课知识（即引导学生完成力学认知）的过程中培养和锻炼学生的创新思维。进而激发学生的学习兴趣和热情。
　　2 课程设计
　　《建筑力学》课本第九章最后一节内容为“提高梁弯曲强度的主要途径”。这一节内容在过去教学上存在一些问题：一方面，以前的课程内容安排只是介绍了从理论公式推导而来的三种主要途径，并没有明确在工程实际中应用该理论公式是存在着适用范围的。这一点说明，该节课的内容并不完善，不利于学生形成完整全面的科学认知。另一方面，以前在讲这一节课的内容时，大多是按照课本的内容来讲述，学生被动的接受知识的灌输，从而形成一种固定的概念，这种教学会形成定式思维，不利于学生在创新活动中进行思维的发散和演绎。针对以上的问题，结合创新思维的理论，课堂教学具体设计如下：
　　2.1教学过程的设置
　　参考“创新思维过程”，根据课程内容和教学目的，将教学课程分为三段：讲解、实验、分析结论。它们的对应关系，如图1。
　　2.2教学开展情况及分析
　　2.2.1讲解阶段
　　这段教学过程，完成了创新思维的第一阶段，提出了问题并且为创新思维提供准备。这个阶段需要引导学生发现和确定目标，形成问题情境。把已成型的思路和结果（主要途径）讲述给学生，完成目标信息的搜集，使解决问题的欲望变成了一种强烈的内在动机，刺激学生将思维发散。
　　2.2.2实验阶段
　　将学生分为六组，用教师提供的一张A4打印纸来做梁。限定梁的跨度等于纸的宽度。经讨论每组推荐一款纸梁，由各组代表解释该梁设计思想，考虑了哪些提高梁强度的措施。然后在学生自己设计的支座上进行加载，模拟跨中集中荷载的形式。学生做的纸梁如图2所示。

 
　　

　　实验结果：（1）在荷载同样大小的情况下，选取三种不同截面的纸梁（实心圆截面、空心圆截面、空心矩形截面），比较三者的弯曲变形程度：实心圆形截面的纸梁弯曲变形最明显；壁厚相当的空心圆形和矩形纸梁中，空心圆形弯曲变形较明显；矩形纸梁弯曲变形不明显（如图3所示）。（2）继续加载，空心纸梁受力处纸壁凹陷或凸起，不能维持平面，纸梁弯折，不能继续承载，壁越薄的纸梁这种现象出现越早。
　　这一段教学过程中，当学生设计出自制纸梁的形式时，他们已经完成了创新思维的“孕育构思阶段”和“潜伏顿悟阶段”。如图1所示。“孕育构思阶段”需要思维的广阔性、灵活性和深刻性。由于个体差别，有的学生在这个阶段就获得了比较满意的设想（即纸梁形式），就可以跳过“潜伏顿悟”阶段。但是有的学生由于思维定式的束缚，会得不到满意的设想。因此通过分组讨论，使个人思维模式转化为集体思维，使得广阔性、灵活性和深刻性思维得到满足，加快完成这两个阶段。另外，在进行实验并得出结果的过程中，实际上也进入了“验证完善”阶段中的“验证”部分。这个阶段中，学生需要对自己的创新设想进行检验和证明，以期待得出肯定或否定的结论来修正或完善自己的创新设想。
　　2.2.3分析阶段
　　在教师的引导下，集体针对实验结果进行分析，得出结论：
　　结果（1）说明：内力相同的各种纸梁，弯曲变形量不同则截面最大弯曲正应力的大小不同。根据弯曲正应力强度理论公式来分析，恰恰是由于各个纸梁的弯曲截面系数不同：矩形的最大，空心圆形次之，实心圆形最小。这刚好是课本的第一种主要途径。（形成对课本内容的验证。）
　　结果（2）说明，如果继续加载，空心纸梁发生的是一种局部失稳的现象，在后续的课程中会陆续学习。空心纸梁是一种开口薄壁构件，它的最终承载能力不单靠梁的弯曲强度理论来决定。今后学生在应用弯曲强度理论公式来分析和解决问题的时候要注意情况的适用性。加厚梁壁，保证梁壁不发生平面外的变形，对薄壁梁的强度提高有着很重要的保证作用。（形成对课本内容的完善。）
　　通过教师的启发、引导使学生得出这些实验结论，可以使学生对梁强度的认知得到较多的拓展，开阔思路。这一阶段相当于完成了创新思维“验证完善”阶段中的“完善”部分。
　　
　　3 体会
　　
　　本次课程的课堂气氛活跃，学生学习兴趣很高，普遍反映学习效果好。既学习了课本的基本知识，又拓展了对它的应用和理解。以上分析研究说明，将创新思维的培养恰当的引入到日常教学工作中，不仅可以提高学生的素质，也会取得较好的教学质量。
　　
　　参考文献:
　　
　　[1]陈昌曙.自然辩证法概论新编.沈阳:东北大学出版社，2001.
　　[2]李前程，安学敏，赵彤.建筑力学.北京:高等教育出版社，2004.
　　[3]尚作萍，杜成斌，陈定圻等.理论力学创新思维启发教育的探索与实践.力学与实践，2007，（29）:80-81.
　　[3]刘云庭，王俊英.在理论力学教学中培养大学生创新能力的思考.力学与实践，2003，（25）: 67-68.
　　[4]蒋持平.材料力学教学中的科学思维方式培养.力学与实践，2001，（23）:52
　　[5]原海霞.浅谈心理学教学中的激趣策略.太原大学教育学院学报，2006，（03）:78-80.