工程力学教学中培养学生的创新能力

2023-01-30

力学知识是工程技术人员必须具备的基础知识, 但中技《工程力学》教学中面临着学生学习兴趣减退, 学习效果欠佳, 实践操作中难以抽象出力学模型进行分析、解决实际问题。这就要求教师改变教学观念和教学方式, 通过多方面训练学生的思维能力, 发挥学生的自主学习, 激发学生的求知欲, 更好地培养学生的创新能力。本人主要从以下三方面入手。

1 分析课程特点, 引导学生科学思维

《工程力学》课程内含大量的基本概念、基本术语如约束与约束反力中就有很多易混淆的名词, 概念性强是力学的一个重要特点, 如果死记硬背, 必然会东挪西借, 一团雾水。讲解每一概念时, 科学分析, 实物举例加以正确引导。抽象性强是本课程的又一特点, 尤其在材料力学篇, 如材料的拉伸、剪切变形等内力的概念, 学生中有很多疑点, 必须给予明确而有说服力的解释, 否则不利于培养学生的分析、思维能力。实践应用性强是它的第三个特点, 各种起重装置的设计、减速器中传动轴的设计等都离不开力学知识, 都需要经过周密的科学的计算才能设计尺寸选取材料。教学中根据课程的这些特点, 运用科学的方法, 模拟教学情景, 设置问题情境, 引导启发学生科学思维, 增强创新意识。如学生能用拉伸强度计算的方法, 经过自主学习学会扭转强度计算, 将他人的方法原理正确合理地应用于不同的问题上或是生活实践中就是创新。

2 变换课堂教学方式, 促成学生的创新意识、创新能力

教师的课堂教学方式应富有伸缩性、灵活性, 多样性, 使课堂教学生动、形象, 提高学生的积极性和趣味性, 教学中以学生为主体, 强调学生的自主学习, 多给学生独立思考的机会、多给学生表达和交流的机会、多给学生动手实践的机会, 多给学生相互评价的机会, 机会中有所发现和有所创造, 促成学生的创新意识、创新能力。

2.1 营造开放式课堂, 拓展学生的创新思维

开放式课堂是针对过去教学的封闭性而言的, 包括空间上的灵活性, 能传授知识的地方就是课堂。静力学中为使学生了解某些机构运动、梁的受力, 机械装配车间就是一个生动的的课堂, 学生通过对机构运动的过程, 理解构件的受力, 对构件的力学模型自然产生, 并形成自己的思维。开放式课堂还包括学习材料的丰富性, 课程内容的综合性。从课堂题材及学习材料来说, 它不仅可以来自教材, 也可以来自生活, 来自学生。在讲约束与约束反力时, 要求学生通过预习后准备些约束装置, 结果学生从家带来了铰链、三脚架、皮筋、彩色玻璃球和竹签等等, 课堂顿时丰富活跃起来, 自主讨论相互合作也积极起来。

2.2 创设情境式课堂, 启发吸引学生, 激发创新能力

一个有利于学生生动活泼、主动发展的教学环境, 能给学生提供充分的想象, 从而促进学生积极主动的探索, 激发他们的创新能力。创设问题情境, 能激活学生的求知欲, 唤起好奇心。材料力学中, 内力、应力的概念非常抽象, 学生对空洞的讲授很是费解。教学中, 创设问题情境:取出杆件实施拉压, 问学生:杆件有否变化?学生回答否。取出弹簧实施拉压, 问学生:弹簧有否变化?学生肯定。继而要求学生拿出自己准备的弹簧、牛筋做拉压动作, 问学生:弹簧拉压时是否产生抵抗力, 阻止拉压?学生肯定。从而阐述拉压时产生的抵抗力就是内力。通过创设情境让学生实践、感受、启发层层深入帮助学生理解创新内力的概念。另外加强计算机网络、多媒体技术的学习和利用, 创设虚拟的教学情境, 对提高课堂教学效果, 培养学生的创新能力服务。

2.3 开展引导型、讨论式课堂, 发挥学生主体, 培养创新意识

行为引导、讨论式课堂与以往单纯的课堂传授式教学不同。组织教学前, 教师分组选组长, 列提纲布置任务书, 周密地考虑课堂中学生可能提问的问题, 引导学生自主学习大胆讨论。

如:学完弯曲变形章节后, 将全班分成四组, 将扭转和弯曲强度计算的过程进行课堂讨论。从两种变形的内力名称着手布置任务: (1) 两种变形中内力名称分别叫什么?用何种符号表示?与拉压变形中的轴力有何区别?要求学生每组派代表提问回答。 (2) 如何计算得到它们的内力?每组学生自行精选不同生活实例抽象出力学模型进行内力计算, 选两组代表在黑板上画图演示计算方法、计算过程并分析讲解。 (3) 请代表讲出扭矩图和弯矩图的作图步骤指出它们的异同处, 在例题中作出图形并演示。 (4) 寻找危险截面。 (5) 得出强度条件, 请学生代表上台书写并讲解。 (6) 教师点评, 鼓励优胜组。两堂课学生讨论、交流、互助, 教师仅是一个导演, 巡视于课堂间帮助理思路、释难点、抓重点。这类课堂形式充分发挥以学生为主体的教学导向, 改变了教师单向教学的陈旧模式, 让学生大胆实践, 勇于探索, 激发学生的学习潜能, 营造民主、平等、和谐、宽松的师生共享的课堂氛围, 有利于培养学生的创新意识和创新发现。

3 情感激励, 合理评价, 建立融洽的师生关系, 打开学生创新之门

建立新颖的师生关系, 多关心他们的学习和生活, 了解他们的思想动态、情感及成长规律, 不断调整教学方法和管理策略, 多渠道给学生表现自我的机会, 让他们感到成功的喜悦, 让他们树立一种成功的心理定势, 鼓励他们挑战自我, 超越自我, 不断创新。

教师的有效评价, 能促进学生的学习, 促进学生健康和谐地成长。如力学单元测验、作业评价等, 可以让学生知晓自己学习付出的结果, 使学生了解自己的成就和不足, 明确下阶段学习的目标和方向。当学生的情感受伤或出现缺点、错误的时候, 教师中肯的评价能使学生学会如何认识、调整自己, 形成及时的自我评价和心理疏导;会让学生感受到老师对自己的关注、尊重、期待;学生也会认识到教师的认真负责, 从而融洽师生关系, 使评价化为成长的动力, 促进学生学习。课堂上对于学生的回答和发问, 教师应作出恰当的评价, 以规范学生的思维, 充分调动其思维的积极性。教师对学生学习结果的评价不仅是认知层面的, 还涉及到师生间的情感、态度、品性等成长性需要。除了教师的评价, 在教学中同样开展学生间的相互评价, 课堂讨论中学生的互评可以让学生学会尊重别人, 学会评价别人, 也可以活跃课堂气氛, 锻炼学生相互质疑, 敢于创新的能力。

评价不是将学生评出好坏, 是使评价对象在得到肯定或否定中探究问题的实质, 明确成长的方向, 努力提高自身素质。我们要强调知识与技能、方法与过程、情感与态度等“立体”评价, 评价项目多元化, 方式多样化, 既关注结果, 更重视过程, 获得全面、真实、客观的学生信息, 提高教学水平, 打开学生创新之门, 使学生跨入创新成才之路。

面对学生的需求、时代的特点, 教师应提高自己的专业素养, 改善力学抽象、枯燥的负面特点, 探讨适合学生成长规律的多种教学方式, 多方面发挥学生自主学习的潜能, 激励学生主动参与、认真思考、积极探索, 培养学生的创新意识和创新能力。

摘要：近年来科学技术迅猛发展, 学生思维灵活多样, 现代教学更需注重训练学生的科学思维方式, 激发学生的学习兴趣, 培养学生的科学态度、创新意识和创新能力。

关键词：力学教学,创新意识,创新能力