时间:2022-09-05 18:55:57
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工程力学论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
1.1以教师为中心的传统教学模式使学生接受和消化知识产生困难在应用型本科院校,大部分学生基础薄弱,学习能力和自我的控制能力差。在传统教学模式中,工程力学课程教学更看重课程的系统性和完整性,对于数学和力学基础的要求较高,使得整个教学过程较为复杂,学生在学习工程力学课程时,产生畏难情绪,学习兴趣不浓,对知识的接受和消化存在困难。
1.2学习过程枯燥,学生缺乏学习兴趣由于工程力学课程所包含的理论力学部分和材料力学部分所涉及到的内容本身就具有抽象性和复杂性,也包含一些难以理解的内容。而且工程力学课程一般开设在第2、第3学期,这个阶段学生很少接触具体的工程问题,缺乏必要的感性认识,因此在学习中往往无法将理论与实际联系起来,出现似乎能听懂,但不知道怎么去用、用到何处的问题,这与学生所感兴趣的实际工程向去甚远,使得学生学习主动性不强,增加了学习难度。此外工程力学课程的概念多,理论性、逻辑性强。理论力学分析问题、解决问题的方法灵活多样;材料力学内容庞杂,实践性强。如果教师不采用适当的方式进行教学,则很难提高学生的学习兴趣。
1.3高校教师一职多能,教学过程无法形成有效的PDCA循环PDCA是英语单词Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查)和Action(处理)的第一个字母,PDCA循环就是按照这样的顺序进行质量管理,并且循环不止地进行下去的科学程序。教学质量的提高和教学目标的完成,贯穿于整个教学过程。教学过程包括教学目标、教学内容、教学方法、教学手段、教学测量、教学评价等等。在教学过程中使用PDCA循环:P-确定教学目标;D-在教学过程中所采用的教学手段和方法;C-教学效果评价;A-对教学过程中存在的问题进行改正,确保教学目标的完成。教师是整个教学过程的组织者,每个部分的完成都离不开教师,但在整个教学过程中由于高校教师一职多能的特点,导致无法有效对教学过程进行组织,在PDCA循环中缺失环节,导致无法对教学质量进行有效控制,达不到预期效果。
2工程力学课程改革的研究
工程力学课程的定位,决定了课程的重要性,作为土木工程专业学生来说需要熟练掌握。所以针对所提出的问题,提出一些改革建议,以供参考。
2.1教学内容的改革工程力学课程是一门应用性较强的课程,是土木工程专业的核心基础课程之一,是连接高等数学、大学物理与结构力学、弹性力学、土力学、混凝土结构设计、钢结构设计、砌体结构设计等课程的桥梁,是土木工程专业学生教学由基础教育向工程实践教育的重要转折点,其在实践教学中的作用越来越明显,但是教学内容过分强调力学作为一门独立学科的系统性和完整性,而忽视力学作为应用学科的实用价值。工程力学的任务是学会如何对力学问题建模、如何将模糊的问题和想法用数学来描述,并培养提出、分析、设计以及解决科学和工程问题的能力。为了能够更好的培养学生分析和解决实际问题的能力,拓宽学生运用力学的方法解决实际的工程问题,应从教学内容上加以优化。一是重视基本概念、原理和方法的更新,增加新的教学内容,如工程力学领域的新技术、新进展、新概念、新实验以及国内外土木工程等领域的实际问题。二是为了使学生对力学课程产生兴趣,在绪论课程中应引入经典力学的发展史。目前,在教材编写中,由于“少而精”的要求,绪论中更多的是介绍课程的研究内容、研究任务、研究方法以及研究目的,而弱化了力学发展史的介绍。从古代墨子“力,形之所以奋也”到牛顿力学《自然哲学原理》的编写,再到哈密顿《一个动力学普遍方程》的发表,经典力学的发展经历的漫长的时间,期间出现了很多促使力学发展的科学家,如牛顿、麦克斯韦、达朗伯、拉格朗日、哈密顿等等。这些历史及历史人物的介绍,可以达到唤醒、激励、鼓舞学生的目的。三是强调概念性和实践性内容的重要性,适当减少计算性内容。工程力学具有基础性和应用性的特点,在教学内容安排中,一方面弱化理论推导过程,另一方面应适量增加一些具有实践性或趣味性的教学素材;例题中,应突出对实际问题的力学模型建立过程的描述,在课后习题中引入基于力学分析的工程实践的综合运用实例,以调动学生的学习积极性和培养学生用力学方法分析问题和解决问题的能力。
2.2教学方法的改革工程力学教学方法的改革,关键在于提高学生的学习兴趣。一方面可以通过制作精美的教学课件增加课堂的趣味性和直观性。现有的课件和通常意义上所说的板书并没有多大区别,只是将原来用在黑板上推导完成的公式,放到了多媒体课件中加以展示。这样的课件在教学过程中,达不到吸引学生的目的,自然无法引起学生的兴趣。考虑到在工程力学课程教学中会用到大量的力学简图和实验结论,如果可以将这些力学简图和试验项目(如在理论力学课程运动学篇中出现的连杆机构,材料力学课程中杆件的各种变形等等)用类似flas的直观方式表现出来,就可以丰富课件的内容,增加学生的兴趣。另一方面是引入课堂试验。力学课程中的基本原理都是建立在实验基础上,但目前力学的教学中,由于条件所限,工程力学课程中的实验部分主要集中在材料力学的一些验证试验中,如金属材料的拉伸压缩试验、梁的弯曲正应力试验、扭转试验等等。这些试验的开设,能在一定程度上提高学生的学习兴趣和动手能力,但要达到力学教学的目的,还有一定的距离。为了改变这一现状,可以借鉴一些国外大学经典力学的教学方法,在这些课程的教学中,教师在每堂课的教学中会会通过随堂实验的方式,验证本堂课所涉及到的相关内容和原理,尽管这些实验的结果大家都是非常熟悉的。此外还可以采用离开教室的现场教学。土木工程专业是应用性较强的一门学科,作为土木工程专业重要的基础课程,应该在在学期中,安排2-4个学时将教学从教室搬到现场,通过利用现场的工程实物,教会学生如何对实际工程问题模型化,并用所学的力学知识进行分析解答。
2.3教学模式的改革传统教学模式是以教师为中心的“填鸭式”教学,教师起主导作用。由于高校教师一职多能的特点,使得教学过程质量控制稍显不足。鉴于这种情况,应对传统教学模式加以改革,形成以学生为中心的教学模式。在这一过程中,应以班级为基础建立4-6人为一组的学习小组进行研讨式教学。研讨课教学是让学生参与教学,教学相长,师生互动,通过专题研讨使学生主动建构和拓展知识,培养学生的发散思维和创新能力。教师可以针对课程重难点问题,设置相关专题讨论课。教师通过引导,教师与学生,学生与学生间通过互动交流,对所学的知识进行拓展。也可以设置一些与学科前沿相关的内容及热点,学生通过课后查阅文献,以小组为单位,通过板书、图片、多媒体、实物模型等灵活的形式展示,并由教师与其他同学进行提问、讨论,最后教师进行总结和点评。此外,在作业形式中也应该改变传统以课后习题为主的作业模式,为了能够更好的培养学生的能力,提高学生的综合素质,可以布置一些研究型的题目,通过查阅文献,以论文的形式的完成。比如通过材料力学课程中梁的合理设计问题,可以提出钢筋混凝土梁的合理设计问题、钢梁的合理设计问题等等,然后将这些题目布置下去,让学生查阅资料,并完成相关论文。总之,要以这种教学形式改变传统的“填鸭式”教学,实现课堂教学从“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变。
3结论和总结
关键词:工程力学;素质教育;工程能力
中图分类号:文献标志码:A文章编号:10052909(2012)06006103工程力学是机械、土建等工科专业重要的专业基础课程,通过该课程的学习培养学生的工程能力,提高综合素质。
一、工程力学课程教学中存在的问题
其一,虽然强调工程力学课程为后续专业课程提供基础,但不重视课程本身与实践的联系。由于教材忽视理论与工程实际之间联系,如果教师仅按照教材讲授,会显得机械和枯燥,学生在学习时就容易把它看作是一门抽象难懂的理论课程。理论与工程实际脱节,难以激发学生的学习兴趣。
其二,课程教学以传授知识为教学目标,学生片面地认为只要会做题就行,忽视课程本身对学生综合素质的培养。
其三,“填鸭式”教学方法忽视了学生的主观能动性,在引导学生主动参与教学、主动探索和思维训练方面有较大的缺陷,不利于学生综合素质的提高。
其四,工程力学教材在内容体系上将理论力学与材料力学两部分内容截然分开。材料力学按照杆件的拉压、剪切、扭转、弯曲4种基本变形分别独立地介绍。这样的编排作为教材内容体系无可厚非,但教学时如果照本宣科,一味孤立地研究某一问题,零散知识点的学习将使学生难以从整体上把握工程力学的全貌,不能形成知识体系,更何况利用工程力学的知识去解决工程实际问题。
工程力学对学生的情感态度、价值观念、工作作风以及综合素质都有着极为重要的影响。在教学过程中,教师要不失时机地引导学生体会工程力学给自己带来的自尊和自信,感悟工程力学给自己带来的智慧和启迪,享受工程力学带来的使自己终生受益的良好习惯,通过工程力学学习提高综合素质。因此,在工程力学课程教学全过程实施素质教育策略,必须改变过去只重视传授知识和技能却忽视素质培养的做法,探索工程力学课程素质教育的具体实施方案,有意识地加强对学生人文素质、科学素质和工程能力培养,提高学生综合素质,为学生今后的学习、工作奠定良好的基础。学生素质教育与能力培养是一项庞大而艰巨的系统工程,工程力学对提高学生的综合能力和素质是相当重要的[1]。
近年来,项目组从对学生工程能力和综合素质培养的角度出发,结合实际的教学工作,对工程力学课程素质教育的具体实施进行了有益的尝试。
二、通过创设教学情境加强理论教学与实践应用的相互渗透
工科专业应用型创新人才的培养,首先要增强学生的实践意识和工程意识。在人才培养过程中应特别注意学生工程能力的培养和训练,在加强基础理论教学,拓宽学生知识面,为学生打下宽厚的工程力学理论基础的同时,加强基础理论的应用,把知识的应用渗透到教学的全过程。
12高等建筑教育2012年第21卷第6期
严慕容,等工程力学课程素质教育探索与实践
由于目前国内大部分的工程力学教材关于工程实例的内容不多,几乎所有的例题和习题均是针对已经简化好的常见几种标准的约束类型和杆、梁、轴、柱等模型,学生感觉课堂理论与工程实践脱节。因此,在讲授理论知识的同时应尽可能创设与工程实际相近的教学情境,将抽象的理论与具体的工程实例结合讲授,使学生感受到工程力学知识在工程实际中的重要作用,体会到所学课程的价值,并有效地激发学生的求知欲,提高课堂教学效果。如在学习了工程上常见的标准约束类型及约束反力之后,介绍工程实际中真实约束的构造和作用,并要求学生在课后观察分析生活和工程实际中各种具体约束,并把它与常见的标准约束类型归类,使学生理解约束这一抽象概念。又如在讲授弯曲强度理论中关于合理截面、合理支承、等强度梁等概念前,要求课前观察实际工程中承受弯曲构件的截面形状、放置方式,并思考:“在截面积相等的前提下,圆管较实心杆在抗弯强度上有何优点?吊运长杆状构件时,其合理的吊点是否应设置在两端?扁担合理的截面形状变化是什么?”问题的设置有助于引发学生观察、思考,带着问题预习,对授课难点可以在在课堂上安排适当的提问和讨论环节。又如讲解轴的合理截面形状的问题时,结合麦杆、动物的骨骼等空心圆截面,说明它们的合理性是自然界长期进化的结果,通过这些直观的事例加深学生对合理截面形状的认识。总之,把工程力学的应用性环节贯穿每一个章节,起到了良好的教学效果。
三、通过探究式教学模式强化学生科学思维能力的培养
课堂教学中应改变传统的以教师为中心的教学模式,采取教师指导下的以学生为中心的探究式教学模式,培养学生主动学习的兴趣和自觉性,掌握自学方法,形成对知识信息的分析、综合和运用能力,促进学生素质的提高。通过不断引导学生寻找各部分知识点的逻辑关联,将课程所有知识点整合成完整的逻辑链图,形成层次化、网络化的工程力学知识体系。如在静力学部分,按照一般的认知规律,按特殊力系到一般力系的顺序讲授后,引导学生整理出从空间一般力系倒推出各种特殊力系合成与平衡的逻辑框图,这样学生就理清一般力系与特殊力系的逻辑关系,形成局部的知识网络。又如讲完轴向拉、压变形后,引导学生归纳、总结出材料力学研究方法的步骤框图,并指出扭转、弯曲等基本变形杆的强度、刚度等问题的分析思路是一致的,这样,看似零散毫无关联的知识点,由于研究方法的统一穿引形成了一条完整的主线。工程力学包含了理论力学与材料力学两部分,内容体系相对独立且各有侧重但又相互关联。如果在教学中不注意引导,学生在学习中就会产生概念模糊、理论零散的感觉,不利于科学思维的培养。因此,教学时要注意这两部分内容之间的联系与渗透,引导学生将这两部分内容连成有机的整体。在教学过程中,从各自研究对象、分析方法、基本概念上引导学生不断地对比、关联。如在讲到位移时,提出位移分为刚性位移和变形位移两类:若物体中任意两点的相对位置没有变化,则这时物体的位移称为刚性位移,理论力学中,当刚体作平动或转动时的位移就是刚性位移;若物体中任意两点的相对位置发生了变化,则这时物体的位移称为变形位移,材料力学中所研究的物移,是与线应变或角应变有关的变形位移。又如在讲解构件内力计算时,引导学生回顾理论力学中关于各种力系的平衡条件,使学生明白截面法其实就是力系平衡理论的应用。此外,关于物体的弹性力势能与构件应变能,刚体的转动惯量与截面惯性矩、桁架内力与拉压杆的轴力等,通过这些相关概念、方法的对比分析,使学生加强课程章节之间和各方法之间的联系,达到知识和方法的融合,起到温故知新、融会贯通、事半功倍的效果。
在习题课中,着重引导学生以一题多解的思路进行分析,强调平时作业中解题步骤表述的严密性和合理性,使学生对知识理解透彻、表达严谨。通过强化学生的逻辑思维训练,改变学生的工程力学知识点零散、系统性不强和理解不透彻的弊端,提升学生的科学思维能力。
四、通过工程事故案例分析培养学生人文素质
事故分析是一门综合性学科,涉及到力学、材料、设计、施工、质量管理等多方面知识。教师在不断优化自己知识体系的同时,平时要多留心收集有关资料作为教学素材,在介绍有关知识点时穿插介绍相关的事故案例[2]。在教学中精选一些与教学内容相关的案例进行研究探讨,如在讲解连接件的强度问题时,介绍近期在中国多个城市发生的几起电梯事故,其原因都是由于扶梯主机固定螺栓松脱或被切断使主机支座移位,造成驱动链条脱离链轮,扶梯在重力的作用下下滑,导致多人伤亡。这样鲜活的案例使学生树立工程安全意识与社会责任感。由于各种原因导致结构丧失承载能力、出现重大工程事故的例子不胜枚举,有些可通过视频等方式给学生直观感受,如:播放1940年11月7日美国华盛顿州的塔科马大桥在风载下倒塌的视频,这起由于对大桥的空气动力学问题和结构分析不严密所致的事故;美国纽约911恐怖袭击事件中高达110层的世贸中心双子塔倒塌的力学原因,可以结合压弯组合、冲击、材料的力学性能等方面进行分析;因核反应堆外壳所承受的蒸汽压力和温度远远超过设计值而发生强度失效,导致了1986年前苏联切尔诺贝利核电站大爆炸的案例。此外还有常见于报端的有关建筑工地棚架失稳、塔吊钢丝断裂等导致的工程事故等。残酷的工程事故造成了重大人员伤亡和经济财产的损失,令学生心灵震撼。工程力学教学中分析一些重大工程事故案例的力学问题,使教材上看似枯燥的力学知识如强度、刚度、稳定性、材料的力学性能等,在事故分析中更显得鲜活而重要,教学中通过重大工程事故分析非常有说服力,使学生从内心深处产生学好材料力学的强大动力,激发学生的学习主动性,在培养学生的工程素质的同时培养学生的人文素质, 即责任意识、安全意识、严谨的工作作风、可持续发展的能力,以使教学达到“传道、授业、解惑”的最高境界,真正实现教书育人[3]。
五、通过课程设计强化学生综合分析问题能力
在工程力学教学中培养学生综合分析问题的能力,可针对不同专业的要求,从强度、刚度、稳定性的观点出发,在工程实际中选取一些较为复杂的构件,要求学生从全面、整体的角度予以解答,并撰写课程设计论文。这样既可以深化课堂内容,使知识系统化,又可培养了学生应用工程力学原理解决实际工程问题的能力,做到学中做、做中用,学用结合,既能系统应用所学过的基础课知识(如高等数学、工程图学、算法语言、计算机和工程力学等),又为后继课程的学习打下基础,使各教学环节和教学内容有机联系。学生在撰写论文的过程中,可以锻炼综合分析和解决问题的能力及独立获取知识的能力,强化学生的综合素质。
参考文献:
[1]胡海岩.对力学教育的若干思考[J].力学与实践,2009,31(1):70-72.
论文摘要: 多媒体教学提供了提供了一种新的、有效的教学手段。本文分析了《工程力学》课程使用多媒体教学的必要性, 并针对教学中出现的问题以及如何提高教学质量与教学效果阐述了一些观点。
引言
《工程力学》是工科类专业一门重要的技术基础课程,主要包括理论力学和材料力学两部分内容。该课程能否学好,对后续课程,如《机械设计基础》、《流体力学》有着比较重要的影响。不同于理论力学或是材料力学的单独学习,学生在学习过程中,普遍感到难学,究其原因,主要有以下几点:第一,《工程力学》内容相对较多,课时相对较短,学生在学习初始就感到很困难;第二,《工程力学》是一门与工程实际联系非常紧密的专业基础课,许多内容有着强烈的工程背景,例如点的合成运动,是解决机构运动中各构件的运动关系,涉及很多后继课程才研究的机构,学生缺少对这些机构的了解和认识,特别在有多个刚体组成的系统运动时,各构件的运动及相互联系难以想像;第三,这门课程的特点是概念公式繁多,并有着独特的思考分析方法,尤其是在材料力学部分的四种基本变形中,涉及很多新的概念,需要有较强的空间想象及分析能力才能很好地理解。笔者结合在该课程课堂教学中引入多媒体教学手段的实践和体会,提出了在工程力学课程教学中采用多媒体电子教案,以提高教学质量和教学效果。
1.多媒体辅助教学的必要性
按照课程教学基本要求,学生要熟练掌握基本概念和基础知识,具备较熟练的计算能力和初步的实验分析能力。《工程力学》课程的教学内容多而时间短。传统的教学模式,即“粉笔+黑板+教师讲述”的方式,其优势在于可以使学生跟随教师的思路,明白逻辑推理的每一个步骤,比较适合人的思维过程。但由于板书、画图、语言说明需要占用大量的课堂时间,教学内容有限,教学效率较低,随着课内教学的计划学时数量的减少,传统的教学模式已不适应课程的教学情况。学生在《工程力学》的学习过程中普遍感到较难,理论力学部分抽象,材料力学部分公式繁多,整体课程单调、枯燥,提不起兴趣。这就要求课堂教学的形式要在活跃性和激发学生学习兴趣上下功夫,避免学生对《工程力学》课的认识误区。因此,改革传统教学模式,引入新的教学方法是非常必要的。
多媒体辅助教学设计是近年来出现的先进教学模式。它集影像、图形、文字、动画、声效于一体,给学生营造了一种全新的、动态的学习情境,使一些抽象的概念、理论变得直观,使一些无法言传的知识具体化、形象化,激发了学生的学习兴趣和积极性。同时可节约大量板书的时间,让大量的工程实例轻松走进课堂,增加课堂的信息量,从而加快教学节奏,增强教学效果。
2.多媒体辅助教学的实践
在现今的工程力学教学实践中,学生普遍认为能较好地把重点、难点及教师难以表达的知识点通过图片、动画等形式生动地表现出来,有助于他们对工程力学基本概念和基本理论的理解,从而达到应用多媒体进行教学的目的。
通过多媒体课件的制作对有关教学重难点分类显示,引导学生深入浅出、系统地掌握有关知识,如:约束的种类,力系的分类,点的运动形式,刚体的运动形式,动力学的求解方法,以及材料的基本变形等。同时也可以利用多媒体的特殊优势将一些平时难以表达的教学内容清楚地展现在学生面前,如:静力学部分约束的解除与受力分析,运动学部分中各种构件的运动形式,材料力学中的杆件的基本变形形式以及其中的内力应力分析等等。通过多媒体中的动画模拟,学生能更真实地获得直观经验,解除学生在传统教学中的凭空想象之苦,激发学习的主动性。再有,工程力学课程中的一些常规实验也可利用多媒体技术在课堂上展示,如:灰口铸铁和低碳钢的拉伸实验,可以清晰地演示出试件在整个过程中的破坏形式及最后的断口形状,绘出相应的σ-ε曲线,标明相应的四个变形阶段,清晰明了;又如铸铁发生扭转变形破坏时的最终断口的螺纹形式,等等。通过多媒体演示实验也填补了力学实验学时少的缺点。
3.多媒体辅助教学的体会和建议
多媒体辅助教学使用了大量的可视性、可比性、可听性教学素材,使学生可以很形象地观察理解物体运动的规律。例如在《工程力学》讲解固定铰链约束中,就可以利用多媒体教学的特点,用动画的形式将销钉、构件及底座分离开,然后再组合成固定铰链,并演示其运动规律及约束条件。似如这种图文并茂、声形辉映、生动逼真、色彩鲜明、表现力强的表现形式,能最大限度地调动学生学习的积极性和主动性,激发学生自主学习的欲望,变被动学习为主动学习,大大提高教学效率,是传统教学模式不能达到的。
对于习惯于满灌式的传统教学的学生来说,逻辑抽象思维能力、分析问题的能力和解决问题的能力都比较欠缺,而工程力学课程教学着重点是培养学生的空间想象力和分析问题的能力,实现从实物到受力简图、从平面力系到空间力系的延伸,从理想模型的受力分析到变形实物的平衡和运动变形规律的总结,提高学生解决实际问题的能力,例如,《工程力学》课一个很大的教学难点是培养学生的受力分析能力,而物体的受力分析又受制于空间想象力,因此,在教学中应以培养学生的空间想象力为突破口。多媒体辅助教学能突出其空间形象的表达,能够充分展示各种约束的受力特点,清晰表达物体的空间受力,让学生能够轻松自如地画出受力图,为更好地学习后续知识打好基础。
多媒体辅助教学的人机界面不等于传统的师生面对面的交流界面,多媒体技术不等于信息量,信息不等于理解,如何把多媒体技术用好,强化多媒体时代的教师作用,将是现代教师面临的较大的难题。在多媒体课堂教学中,教学人员要知道多媒体辅助教学只是一种手段,它既不能代替教师的教,也不能代替学生的学,教、学双方的主观能动性的发挥仍是至关重要的。应该在吃透教材的基础上,利用合理的结构使其形象、生动地突出重点、难点,以达到良好的教学效果。
多媒体辅助教学会给学生带来对教学方式不习惯、视觉易疲劳等问题。在常规教学中,黑板上的文字保留时间相对较长,这为学生自我调节精力集中提供了方便;而多媒体教学则不然,照片、文字一旦放过便不复存在,这就给听课者以压迫感,打乱了学生们头脑的思维惯性。因此,许多学生对多媒体授课存在一些反感情绪。同时由于多媒体教室都配有厚厚的窗帘,课件中的色彩刺激强烈,学生在教室中容易视觉疲劳。所以在课件的制作上应多采用暗色底纹以尽量减少学生视觉疲劳,并适当地用语言语调、手势等形体语言与学生进行直接交流和沟通。特别是配合黑板这个不可代替的媒体,它营造的教育模式以及由此产生的氛围,是多媒体做不到的。例如在点的复合运动教学中,通过黑板教学让学生了解绝对速度、相对速度、牵连速度的概念,推导出速度合成定理,再通过多媒体课件演示这些速度的合成分解与物体运动之间的关系,这样将传统教学与多媒体辅助教学适度地联合起来,能创设最佳的教学情境,从而实现教学结构的最优化。
多媒体辅助教学须防止课堂教学本末倒置。并非所有内容都适合多媒体教学,对于内容多,主要以文字叙述为主的部分,不适用采用多媒体教学,因为这样教学会使教学更加枯燥无味,使得学生对知识点的理解不深刻。也不要一味追求表面上的新颖、动感,过多地运用强烈色彩、图片和动画,看起来热热闹闹,使学生被这种综合刺激所吸引,事实上却对学生造成误导,使他们的注意力过多地集中在多媒体技术的各种展示技巧上,而忽视教学内容、教学目标,造成本末倒置,会不知不觉地使学生把精神愉悦当作学习的最终目的,影响了教学效果。
4.结语
综上所述,现代媒体有它不可抗拒的魅力。面对21世纪高质量工程人才的培养,《工程力学》现代化教学需要合理利用多媒体课件,激发学生创造性思维,调动学生的学习积极性,提高学生的洞察力。可以预见,在课堂上采用多媒体辅助教学前景光明,它的成功运用促使我们在今后的教学改革实践中不断求索,勇于创新,促进教学思想、教学理论及教学手段的改革与发展,为培养国家发展急需的高素质人才做出更多的贡献。
参考文献:
[1]哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学(第6版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
[2]刘鸿文.材料力学(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2004.
[3]范钦珊.工程力学[M].北京:机械工业出版社,2002.
[4]王左辉,徐海燕,高玉华等.《理论力学》多媒体教学的探索和实践[J].合肥工业大学学报,2002,16,(1):34-37.
论文关键词:工程力学;课堂教学;多媒体教学;教学方法
课堂教学是教师与学生之间以知识为媒介的交流过程,是按照教学大纲,通过恰当的教学方法向学生演示教材,培养学生学习能力的环节,是保证教学质量的关键。由于近几年高校扩招,生源素质下降,部分学生文化基础薄弱、学习兴趣较低,再加上《工程力学》这门课理论性强,内容抽象、公式繁多,因此很多学生深感这门课程难学,甚至称之为“天书”。那么如何激发学生的学习兴趣,提高工程力学课程的教学质量,搞好工程力学课堂教学,是每一位一线力学教师所关注的问题。笔者多年从事《工程力学》的教学,现就如何克服上述难题谈几点认识。
1上好第一堂课
工程力学课程一般安排在第三学期,此时的学生对专业课了解甚少,又缺乏工程实践知识,不知道这门课程与他们的专业有什么联系?也不知学习这门课程有什么用处?只听说难学,挂科率高。要解决这些问题,必须上好第一堂课。因为第一堂课学生出勤率最高,每位学生都带着好奇心来了解该课程和授课教师。第一堂课讲解的好坏将决定教师是否能够有效地展示自己的教学水平和教学方式以及是否能够激发学生的学习兴趣。
首先,教师要精心组织授课内容,讲好绪论。通过绪论,使学生了解工程力学课程研究的对象、内容和解决问题的方法。制作课件时可采用结构示意图的形式,让学生对所学知识有一个总的了解。教师要对学生所学专业有所了解,向学生重点介绍工程力学对后续主要专业课程的重要作用,使学生意识到学好这门课程对自己掌握专业知识的重要性,从心底重视这门课程,从而激发学生对本课程的浓厚兴趣。
其次,详细介绍本校学生参加省和全国竞赛所取得的成绩,让学生认识到普通院校的学生也能学好力学课程并取得优异的成绩。
最后,教师要注意个人素质。上课要有精气神,语言要清楚、规范,尽可能生动形象,眼睛要注视学生,和学生有心灵的沟通,从而拉近师生之间的心里距离,使学生对教师产生信任和认同,从而喜爱教师的教学方式。
2采用适当的教学方法和手段,提高教学效室
2.1合理利用多媒体技术
工程力学与工程实际联系紧密,所研究的问题都是工程中最基本的力学问题,而大部分学生缺乏对生活和生产实践的感性认识,单靠教师的口述和板书很难让学生接受和理解这些知识。而采用多媒体辅助教学,可以将书本上静止不动的各种机构、工程实例通过屏幕以动画的形式展现在学生面前,从视觉上让学生接触工程实际,有助于他们接受和理解工程力学中的基本概念和基本理论,从而达到培养分析问题、解决问题能力的目的。例如“点的合成运动”一章,动点、动系的选择是学生学习的难点,传统的教学方式很难向学生演示机构的运动情况,不利于学生对知识的理解与掌握。教师可以用动画演示凸轮机构的运动情况,形象地展示各构件的运动以及它们之间运动的关联点,边播放边引导学生讨论动点的选取。通过直观的体验,学生会发现选择不是常接触点为动点时,无法确定相对运动,从而使学生更深刻的理解选择与动系常接触的点作为动点的选择原则。使用多媒体教学具有传统教学无法比拟的优势,但也存在着不足。比如一张幻灯片显示的内容有限,一堂课所讲的内容需多张幻灯片展示,导致课件内容保留时间短,大部分学生没有充分的时间理解知识,更没有时间记笔记,以至复习时不知道从哪入手,从而影响学习效果。
因此在课堂教学中,教师要注意把传统的教学方法(粉笔+黑板)和多媒体教学有机的结合,对于抽象的、难以直接用语言表达的内容应采用多媒体教学;对一些重点、难点和典型例题,教师应亲自在黑板上边讲边写,引导学生分析解题思路,然后总结,从而提高学生分析问题、解决问题的能力。
2.2多种教学方法相结合
工程力学由理论力学和材料力学两部分组成,内容多、知识面广,教师应引入多种教学方法,如互动式、启发式、对比式、讨论式等组织教学,引导学生独立思考,主动获取知识,提高课堂教学质量。例如在讲平面任意力系的简化时,先在黑板上画出平面任意力系,接着提出问题:
(1)力系中的各力能否等效的平行移动到刚体内任一指定点?
(2)各力平移后的结果如何?
由于力的平移定理、平面汇交力系的合成、平面力偶系的合成等基本理论学生已经掌握,学生很乐意回答,会争先恐后的发言。当得出主矢、主矩的概念后,进一步问学生,主矢、主矩与合力、合力偶相同吗?引导学生分析主矢、主矩的计算过程,再提出问题:
(1)主矢是一个力吗?是整个力系的合力吗?它的大小、方向与简化中心位置有关吗?
(2)主矩是一个力偶吗?是整个力系的合力偶吗?它的大小、转向与简化中心位置有关吗?
以这些问题作为解决主矢、主矩概念难以理解的难关,围绕问题层层深入,启发中有互动,互动中有启发,既激发了学生的参与意识,活跃了课堂气氛,又启迪了学生的思维,还克服了学生长时间观看幻灯片引起的视觉疲劳,明显地提高了课堂教学效率。
讨论式教学一般用于阶段性复习,如在绘制受力图时,可先让学生讨论错误图有哪些错误,然后由一个学生向大家讲述,最后由教师总结绘制受力图时应注意的问题,从而使学生对所学知识记忆深刻。讨论式教学方法既增加了学生的学习兴趣,又密切了师生关系,使教学达到良好效果。
2.3理论联系实际,多举实例
对工程力学中一些抽象的概念、定理和公式,可联系生活实例加以解释,使学生觉得力学并不难学。如讲力偶时,可以汽车方向盘和拧衣服为例:讲光滑接触面约束时,可以讲台上的粉笔盒为例;讲力对轴之矩时,可以教室的门进行演示;讲疲劳极限时,可以反复折铁丝使铁丝断裂为例。通过这些常见的实例,加深学生对基本概念的理解,使学生感受到工程力学并不深奥,而是与生活实际密切联系,觉得学有所用,从而激发他们的学习动力。
3加强教学环节,提高教学质量
3.1重视习题课,精选例题
工程力学课程的教学必须安排一定学时的习题课。习题课应以“讨论”为中心组织教学,内容上应注意基本概念和习题训练并重。教师对例题要精选,要选典型的、学生易出错的、综合性强的题目。讲解时,重点讲分析过程、解决办法,最后讨论一题多变的求解方法,辐射出更多有关的知识点,并加以小结。通过习题训练,加深学生对知识点的理解、记忆和运用,提高学生分析问题、解决问题的能力。
3.2培养学生规范化做作业
教师上完课后要布置一定量的作业,并严格要求学生做题时书写格式和解题步骤要规范化,绘图要正规化。另外光布置不行,教师一定要及时、认真地批改作业。批改作业时,不光是在作业上画钩、画叉,还要纠正错误,要有批语。只有这样严格训练,学生到了课程设计和毕业设计时,才会思路清晰、计算准确、书写工整,绘图质量才会高。
3.3重视评教,自我完善
关键词:工程力学;教学改革;项目式教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)29-0262-02
高等职业院校中工科专业开设的一门主要的技术基础课――《工程力学》,这门课程知识涉及到许多工程应用领域。学习该课程要求学生须掌握基本的力学知识,为日后工程实际中碰到的力学问题的解决提供了理论基础,另外力学知识对培养创新思维也是大有益处的,掌握力学知识的多少是衡量一名工程技术人员发展后劲的主要因素。该课程概念多、理论性强、内容抽象且理解难的特点,增加了教学的难度。据以往整体的教学情况看,相当一部分学生因学起来吃力造成心理惧怕。总结本人多年教学实践经验,就如何提高工程力学的教学质量提一些看法。
一、工程力学课程和教学中存在的问题
(一)从其课程来看,存在的问题主要有两个
1.教材与普通力学的内容重叠较多,且过于繁琐。目前,学生所使用的教材包含理论力学和材料力学两个部分,总共二十多章,每章又有若干小节,而且理论力学部分许多内容是与中学普通力学相似的,加上在教材的编排过程中也没有较好地将各章节内容融会贯通,导致学生在学习过程中出现盲目心理,不知道哪章是重点,学这章干什么,与前后章节有何关联,因此很多学生学习某章节内容时往往感觉不到其重要性,于是不用心学,自然也就难学好了。
2.课时量偏少,学生没有足够的学习时间。相比其他专业课程,许多学校在工程力学的课时安排上都显得偏少,一般只有2~4节课,经常是上一章的内容学生还没来得及消化,新的内容又讲完了。于是,工程力学课程和机械制图课程一起被学生称为是考试通过率最低的两门课程,尤其是对于自考生,工程力学是作为国考科目,而学生自身物理和数学基础又比较薄弱,学起来更是难上加难。
(二)从工程力学的教学情况来看,最突出的问题是:教学方法和手段较为落后,课堂教学无法激起学生的兴趣
1.“填鸭式”的落后教学方法依然占领着主导地位,这种在教学中以教师为主体,学生被动做听众的教学方式,使师生间的互动性差,在这种被动形式下,学生不能表达自己的真实想法及观点,自己的疑问也不能及时反馈给教师。
2.学生因数学基础差而产生抵触心理。力学是由数学演变而来的,是数学的化身。两者紧密相联,只有数学基础学扎实了,工程力学学起来才不费劲。目前,在高职院校中,不少学生在刚开课的工程力学中已了解到它与数学的密切关系,感觉到工程力学的难度,且因考试中通过率低从而给学生造成心理上的压力非常大,特别是数学成绩差的学生,抵触工程力学的心理由此产生。
3.教材内容不足,考核方式单一。因教材是教学中最基本、最重要的依据,所以教学质量的提高首要问题是选好教材,但目前高职院校所用的工程力学教材基本是本科教材的一个压缩版,这些教材基本忽略了高职院校的教学特点,教材内容层次上差别也不大,面对就业渠道多样性的高职院校学生,根本无法满足这些不同层次、专业的学生的学习需求。另教材内容着重理论知识,严重缺乏学生的实际动手实践,更不利于培养学生的实际应用能力。而这种工程力学教材仅以闭卷考试为主,而考试中的内容也多是教材中的理论依据,学生只需死搬硬套教材中的公式即可解决问题,更别说可以将这些公式、概念运用于工程实际中,这样就远离了高职院校培养学生的目标,更脱离了社会对学生的要求。
工程力学课程有一个很大的特点,就是其理论知识简单明了,并且和中学物理多少有些关联,而主观题型却又多为抽象的力学模型。这种情况导致的后果是,学生在理解概念的过程中,往往会认为它就是中学物理,于是没有花工夫去认真琢磨;而解答力学题目时,又因为无法迅速在现实中找到相应的例子,加上理论知识运用得不够熟练,导致束手无策。
二、工程力学教学改革的建议
作为工科专业一门主要的技术基础课工程,力学课程知识涉及的领域广,包括机械类、建筑类在内的许多专业都要开设这门课程。目前,对于这门课程的改革已经有许许多多的模式,相比之下,本人比较认可项目式教学法。
(一)区别项目教学与传统教学
项目教学法是教学活动中师生们共同实施进行的一个完整的项目工作,须满足如下条件:一定教学内容的学习应具有一定的应用价值;教学课题中的理论知识与实际技能应相互结合;与现实商业经营活动或者企业实际生产过程应有直接关系;学生有在一定时间范围内独立制定、实施计划的机会,并有自己自行组织、安排的学习行为;成果展示应明确且具体;在项目工作中遇到的困难、问题,学生能自己克服并处理;项目工作难度要求学生遇到实际问题应运用知识、技能去解决;项目工作成果应在学习结束时师生进行共同评价。
项目教学与传统教学的区别可由下表得知:
(二)实施项目教学法的步骤
教师开展项目活动题目时,应根据课程教学大纲、学生的兴趣及能力、地方资源等条件进行选择,然后初步计划应根据项目活动的基本结构框架来设计。五大关键环节和三个主要阶段的结合形成基本结构框架。实施项目活动时教师要提前做好准备,充分设计好活动的各个环节,实行活动时应根据学生的实际情况进行灵活的安排。
例:在2008-200年的第一学期,依据实际情况,我们给出了力学系实习车间屋顶的强度计算、力学系实习车间吊车梁的强度校核及改进措施、不同支承条件下的弹性薄板的变形计算等多个题目,结合其中一个项目:“力学系实习车间吊车梁的强度校核与改进措施”,下面来阐述一下项目教学法的实施步骤。
1.三个主要阶段。
第一阶段:活动的开始。教师为了解学生的已有经验及对讨论项目的题目的认识,让学生们把他们的已有经验和知识用不同方式的表达出来,就在学生讲述自己的经验,表达自己理解已知概念的同时,学生们的兴趣已在不断增加,在教师的帮助下已能逐步设计自己的活动了,学生在设计项目活动中遇到的问题也在教师的帮助下学会了调查,在教师启发下得以解决。
吊车梁属于常用设备,通过教师的启发学生在讨论中掌握了其构造、使用功能以及存在的问题,进一步了解当前结构情况下的强度校核、初始挠度的作用、对比工字梁与葙形梁的优缺点、问题的存在与措施改进、后梁改进的强度计算等。
第二阶段:活动的开展。为学生走出教室到实地工作创造机会,教师为学生提供资源,帮助他们进行调查并提供各种建议,学生运用自己掌握的基本技能,根据自己的水平选择表达的方式。为使学生能相互了解他们的工作,通过经常讨论自己的工作彼此互提建议和帮助,教师可采用个人展示、汇报和组织小组讨论的方法以取得活动的顺利开展。
明确目标之后,查阅国内外吊车梁的有关资料,学生结合已掌握的力学知识对比分析不同类型吊车梁,针对目前使用的吊车梁中存在的问题,提出相关改进方案,并与教师共同讨论最终确定改进措施。
第三阶段:活动的结束。为让学生总结活动的意义,并让学生表达自己的研究成果,教师可通过集体讨论、集体答辩等的教学形式,帮助学生选择不同方式、内容有目的地将此次活动的全过程及成果分享出来,让学生们回顾、评估整场活动,并用有想象力的方式加强了学生的记忆,由此让学生产生新的想法和发展学生对该项目的新的兴趣,从而转向下一个新的项目活动的开展。
2.五大关键环节。
构成项目活动的基本框架是因为关键环节能灵活穿插在三个阶段中的,其他细节活动也都是围绕这些环节所开展的,这五大关键环节包括:实地考察、调查、表达、讨论和展示,称它为五大关键环节是由于:①仅用三个阶段来做计划根本不够具体;②这五大关键环节给学生们提供了一个清晰的活动框架,帮助学生清楚了解自己需要干些什么。这样极强的结构伸缩性,让学生在这个结构框架的指引下,用独特且灵活的方式通过各种不同努力最终成功地完成各自不同的工作。
总之,项目教学突出优点就在于将实践与研究融入教学过程中,与传统教学有机结合相互补充,所以在工程力学教学中实施项目式教学法是十分有帮助的。
参考文献:
[1]王晶.《理论力学》新体系的探索与实践[J].中国大学教学,1999,(05).
[2]戴玉华,徐思东,罗仙平.工程力学教学改革探讨[J].理工高教研究,2003,(06).
[3]常江.工程力学课程教学改革的探讨[J].辽宁高职学报,2007,(09).
1、机械设计与制造就业方向:可从事计算机辅助设计与制造方面的产品设计、制造与开发、机械系统自动控制等方面的设计工程师、工艺师、CAD/CAM技术员、检测维修、管理及销售人员。
2、机械设计与制造主干学科主学力学、机械工程。 主要课程:工程力学、机械制图、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、机械工程材料、制造技术基础。 主要实践性教学环节:包括军训,金工、电工、电子实习,认识实习,生产实习,社会实践,课程设计,毕业设计(论文)等,一般应安排40周以上。
(来源:文章屋网 )
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关键词 教学示范中心 实验教学 基础力学
中图分类号:G644.6 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.10.005
Research and Practice on the Construction of
National-level Mechanics Experimental Teaching Demonstration Center
JIN Liqiang, XING Huainian, LIU Zengli, LI Da, SUN Kai, LI Shuhui, ZHANG Xiaopeng
(Department of Engineering Mechanics, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024)
Abstract To construct the national-level experimental teaching demonstration center is regarded as the opportunity, combining with the specific cases of the construction and reform of the laboratory of the mechanics experimental center in Dalian University of Technology, the guidelines, the reform of experimental teaching contents and methods, the construction of experimental teaching system, the construction of experimental teaching team, the effect of experiment teaching.
Keywords teaching demonstration center ;experimental teaching; elementary mechanics
0 引言
国家级实验教学示范中心建设是教育部、财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程建设的内容之一,代表了高校实验教学的先进水平,起到引领实验教学改革方向的作用。大连理工大学力学实验教学中心以我校力学重点学科为依托,充分发挥自己的长处,形成了与工程实际、科学研究紧密结合的教学特色,为培养工程型、创新型、复合型人才发挥了非常积极的作用。①②
1 实验教学理念与改革思路
大连理工大学高度重视实验教学,在课程管理、实验教学内容与方法改革、实验教学体系的建设、师资队伍建设以及实验室基础设施、教学条件的建设等方面制定了一系列相应的政策措施,有关政策已经得到配套落实,真正将实验教学作为促进学生个人素质、能力、知识协调健康发展的重要手段。
本中心教学改革立足于面向21世纪培养创新型高层次人才的需要,加强基础实验教学基地建设,提高本科生一、二年级学生的基础力学实验教学水平和质量,培养学生的创新精神和实践能力。同时注意教学与科研相结合,把国内外有关科研和教学的先进方法和实验手段融入到实验教学中,使学生了解到国内外相关领域的最新前沿。努力把实验中心建设成在实验内容、实验方法、实验设备和实验技术等方面都处于国内先进水平的开放型实验教学中心。
2 实验教学内容与方法改革
2.1 改变教学观念
在新的实验教学中,坚持以学生为主体,以教师为指导,改变过去以教师为中心的传统做法,而是要将学生的积极性、主动性和创造性激发出来,让学生自己来动手操作,增强学生的实验技能和动手能力。
2.2 基础力学实验教学内容的改革
(1)长期以来,理论力学和材料力学实验内容简单、缺乏思考性和创新性,学生的学习积极性不高。因此在新体系中对一些纯验证性和缺乏思考性的实验,进行了内容上的更新和改造。
(2)增加了从工程实际中转化而来的工程模拟实验。一直以来,实验课都被认为只是理论课的“附属”,为了改变这一看法,同时也是为了让学生树立起可以通过用实验课上所学到的知识和方法来解决工程实际问题的能力和信心,让同学学好力学实验的积极性得到激发,在实验教材中增加了全新的工程模拟实验。因为这些实验内容贴近工程实际,可以让学生体验一次准真刀真枪的实验,在实验中了解和感受解决实际工程问题的全过程,让学生感受工程、认识工程,从而达到培养学生的工程意识和工程概念。将来自工程实际的模拟实验简化与提炼,使之能够适合在实验室内完成。③
(3)为了培养学生的综合素质,指导学生写研究性论文,直接参与科研课题。经过改革后的实验教学在内容上丰富了,形式上也多样了,这就给学生写研究论文提供了大量的素材。同学们在实验教学中写研究论文的同时,还能感受到理论知识产生和发展的过程,养成求知精神和创新意识,同时还会影响学生的人生观、价值观、思维方式及解决问题的方法和能力,对学生综合素质的培养起到很大的帮助。通过让学生参加课题研究,可以将其所学的理论知识与实验技能相融合,既增强了实验与研究能力,又培养了科学精神,真正实现了多种能力培养和提高。
2.3 教学方法的改革
(1)采用多媒体、电视片、幻灯片及网络等多种形式教学。丰富了实验教学内容,扩大信息量,增强学生的学习兴趣,提高教学效果。开通网上选课系统平台,让学生可以根据自己的时间,灵活选择自己的上课时间,大大方便了学生的学习,提高了教学效率。
(2)在实验教学中,充分发挥实验课的特点,采用“四多”的教学方法,即引导学生“多看、多想、多动、多用”。多看,就是观察实验现象。多想,就是动脑思考,培养思考能力。对观察的现象多问几个为什么,引导学生去联想,启发他们灵感、挖掘创造力。多动,就是培养动手能力。动手操作是实验课的特点之一,让学生操作,自己进行实验。多用,就是练习用学过的原理、技术、和方法解决工程问题。多用的另一含义是通过知识融合、贯通,达到知识创新。采用“四多”的教学方法追求的是对学生多种能力的培养,即观察能力、思考能力、解决实验问题能力和创新能力。
(3)采用组合式教学方法,追求科学性、系统性和融合性。科学性――知识学习由低到高螺旋式上升,学用结合,学以致用;系统性――把实验原理操作、应用和总结提高串起来,形成一个系统性的学习过程;融合性――把知识学习、技能训练、能力培养等融合在一起。
(4)采取开放式的实验教学。实验室采用开放式教学,不仅在时间上开放,而且通过网络信息平台实施教学内容上开放,同时还对大连市兄弟院校开放实验教学。④
3 实验教学体系建设
经过几年的不断改革与探索,通过对实验课程的整体框架的调整,对实验项目和内容的重新设计和改革,我中心已经基本建立起了多层次实验教学体系框架下的基础力学实验新体系,并编写出版了相应的基础力学实验新教材。新体系由四个层次构成:基础实验、综合实验、设计实验和研究型创新实验。⑤
(1)基础实验。根据课程的要求,精选几个基本的实验,对学生进行基本知识、基本概念、基本方法和基本技能的系统训练,包括改进后的拉伸实验、电测法基本原理及技术、弯扭组合应力测试、振动实验等,该部分实验占总实验学时数的30%左右。
(2)综合实验。是基础实验的补充和延续,实验内容涉及面较广,具有一定综合性,学生可按自己的兴趣、特长和条件选做。可扩大学生的知识面,并培养学生综合运用基础知识的能力,该部分实验包括组合梁应力分析实验、综合振动实验等,占总实验学时数的20%左右。
(3)设计性实验。由学生完成整个实验过程,具有设计性和研究性。着重培养学生的想象力、创造力、动手能力和研究能力,有利于他们潜力的开发,该部分实验包括传感器制作、船用脚手架应力测试分析、高强螺栓连接板抗滑移系数测定、设计振动实验等,占总实验学时数的40%左右。
(4)研究型创新实验。主要采用两种方法,其一是新材料,新的结构形式和新实验技术的力学实验,让少数优秀学生完成,具有探索性和研究性。其二是由学生自拟题目和内容,在老师的指导下完成,仍然具有探索性和前沿性。对这两种学生实行导师制,有利于拔尖人才培养。该部分实验占总实验学时数的10%。
新体系包含的四个层次不是孤立的,而是一个有机的整体。在内容上不仅前后融合贯通、互相连接,而且逐步向更高层次上引导学生。例如从基础到综合,是补充和延续,从基础到工程模拟,是应用前面知识来解决工程实际问题。从工程模拟到设计实验则是从“用”又回到更高层次的“学”,包含自主性、研究性和创新性。
有机整体还体现在把素质教育作为一条红线贯彻始终,不仅要具有科学的知识结构,而且还要把塑造学生素质的思想寓于教学之中。例如在每一个实验的前面有一“引子”,或说明问题的提出,或说明实验的工程背景,用以指出每个实验不是凭空想象出来的,使学生了解任何科学知识都源于生产实践并且有其历史发展形成过程,这是一种集成的过程,有益于激发学生对实验的学习兴趣与热情。
4 实验队伍建设
力学实验教学中心教学队伍的建设首先得益于学校对实验师资队伍建设的高度重视。为此,学校根据实验中心教学工作量明确实验教师的编制,有计划地为中心引进高水平人才,提高实验师资队伍的整体水平。在工作量考核、教学酬金的发放、职称评定等政策方面,实验教师都与理论课教师享受同等待遇。政策措施的得力,激励了一大批高水平的教师积极投入到实验教学中来。
本中心的建设在很大程度上得益于我校力学重点学科建设的有力依托与支持。力学实验教学中心承担了世界银行高等教育发展与改革项目,工程力学系有一大批高水平教师积极参与该项目,并得到了学校、系、兄弟院系及大连市部分兄弟高校的大力支持。材料力学、理论力学、工程力学、光弹性力学、流体力学等教研室的授课老师多次与实验室教师一起探讨实验教学的改革及其与理论课程的贯穿与协调问题,使实验课真正成为与理论课相互支持相互印证的重要课程。
为了保障实验教学队伍的建设本中心制定了完善的措施与制度,其中包括专职教师必须参加相关理论课程的听课、考试制度,组织全体教师定期的教学研讨制度,新参加工作人员的培训考核制度及与外校老师定期进行学习交流制度等。实验中心还积极为教师科研创造条件,制定相应奖励政策,并且鼓励中心专职人员参加理论课教学工作,鼓励参与教材、教学参考书的编写以及教学软件的研发等工作,使他们自身的科研能力和教学水平得到不断提高。同时还鼓励新留校工作的年轻教师继续深造,攻读更高的学位,至今已有6人攻读博士、硕士学位。
5 实验教学效果
力学实验教学中心从优化学生的知识,培养学生能力和素质的角度,从加强创新精神,提高实践能力和综合素质的高度,建立了基础力学实验课的新体系,对原有实验项目和内容进行了更新和改造,增加了设计性和研究型的实验,增加了工程模拟实验和工程课题转化实验。实验内容和方法改革的实验项目占总项目的20%以上,新增设的工程模拟实验有4项,转化工程课题实验5项,设计性或综合性的实验达到30%以上,极大地丰富了实验教学内容。
多层次实验教学体系和开放式实验教学模式的实施有效地提高了实验教学质量。学生对实验内容的理解更加深刻了,对实验学习的兴趣提高了,课上所提的问题增多(下转第67页)(上接第11页)了而且思维更加开阔了,学生开始主动学习,学习质量明显提高,对实验中深层次的问题进行探究。从学生的评价和体会中看出教学效果。“以前看老师做实验,现在自己动手做实验,参与设计和操作,体会很深。做完实验似乎有种成就感,使自己更有激情投入到学习当中。”
从学生的实验报告中看到教学效果。通过对动力系三个班级的统计,改革前学生在实验报告中提出自己的想法和观点的占10%左右,而改革后在报告中提出创新见解的占70%;改革以前只有个别同学写小论文,现在写小论文的达30%。
6 结语
根据大连理工大学建设研究型大学的总体目标,结合国家级实验教学示范中心建设标准,配合并依托我校力学重点学科建设目标,以实验教学改革促进实验中心建设,在培养学生能力和提高学生素质等方面实验教学发挥了重要作用,使实验中心在实验教学质量、软硬件建设、管理模式和师资水平等各方面均达到国内同类实验中心一流水平。
在力学实验教学示范中心的建设中,将实验教学与科研课题、工程实际相结合,充分发挥现代教育技术在创新型人才培养中的重要作用,完善开放式实验教学的管理模式和各项规章制度,形成了一整套实验指导教师队伍建设的可供推广的经验。基本技能训练实验和综合性实验以现有的教学内容、师资队伍、管理模式为主体,确保大多数学生的实验教学质量。研究设计性实验和创新性实验以高水平教师为主要指导力量,发挥教研室、科研团体在实验教学中的作用,为优秀学生的成长创造条件。配合学校力学重点学科的建设,充分发挥我校力学学科雄厚的教学与科研师资力量,使我中心的教学与科研工作更上一层楼,为培养现代科研创新型人才提供深厚的土壤。
注释
① 杜明辉,叶朝良,刘鹏.国家级实验教学示范中心建设的研究与实践[J].实验技术与管理,2011(7):130-133.
② 张亦良,张伟.突出地方大学特色,建立“开放创新试验室”[J].实验技术与管理,2008.25(2):16-19.
③ 徐红玉,王彦生,刘宗发,梁斌.工程力学实验教学示范中心建设实践[J].实验科学与技术,2010(12):133-135.
论文关键词: 力学课程 实验环节 科学素养 创新能力
论文摘要: 力学课程是工程技术人才所必须学习的课程之一,由于课程的概念性强、抽象性强、应用性强等特点,课程中实验环节的设置是必不可少的,而且实验对课程的学习有着非常大的促进作用,实验环节是培养工程技术人才科学素养,创新能力的有效途径,我们在教学过程中应当加深对实验环节教学的探索,提高实验环节的课时比率,提高力学教学水平,促进教学方法的改革与创新。
1前言
力学课程作为专业基础课,大部分的工科专业的学生都要进行学习。按照学生层次、专业类别、力学知识深度的不同,力学课程包括《建筑力学》、《工程力学》、《材料力学》、《理论力学》等。对于建筑,机械,航空等这些与工程结合密切的专业来说,力学课程是及其重要的技术基础课,是这些专业学生学好专业课的一个重要前提。力学课程的特点就在于它所研究的问题都是与工程实际相结合的,是在生产生活中实实在在所遇到的问题。我们知道,实验也是解决实际工程问题的方法之一,因此力学课程的学习与实验就有了不可分离的关系。在力学课程中加开实验环节,就成了学好力学课程的有效方法。力学课程的学习离不开实验环节,加入实验环节是学好力学课程的最直观,最有效的方法。所以,实验环节在力学课程中的作用是十分重要的。
2实验环节可以更好的激发学生学习力学课程的兴趣
兴趣是推动人认识活动行为的重要动机,在课堂上,如果学生对所学的知识怀有兴趣,便会抱积极的态度、以愉快的心情去参与进去,从而体验到学习是一种无穷的乐趣。而力学理论的学习是枯燥无味的,课程内含力学相关基本概念和术语,有很多易混淆的名词,力学作用情景抽象,实际应用性强,如果不加以正确有效的引导学生学习,会很容易让学生知难而退,放弃对课程的学习。因此必须针对力学课程概念性强、抽象性强,应用性强等特点对学生进行一步一步的引导,这就需要力学实验的配合进行。力学实验主要包括材料力学实验,结构力学实验,根据课程的重点难点设置不同的实验项目,达到帮助学生学习的目的。比如在材料力学部分,材料的拉伸、压缩、扭转等内力的概念在学生中有很多疑点,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。讲解每一概念后,到实验进行对应的实验项目,对实验过程进行详细的指导,对实验后的试件破坏形式和实验数据进行科学分析,使学生对相关的内力概念有一个深刻的理解。从而解决了力学课程概念性强,情景抽象的问题。对于力学课程实践应用性强这个特点,这就要求在讲课过程中必须加入工程实际问题的举例。比如说,在材料的轴向拉伸和压缩试验中,做实验的目的是什么,在工程实际中的作用是什么,这个实验可以对机械零件,建筑材料进行检测,是研究材料性能,设计新零件等所必须要进行的实验,比如说:起重装置中载重件的设计、减速器中传动轴的设计等都需要进行实验,都需要经过周密的科学的计算才能设计尺寸选取材料。在力学课程的教学中根据课程的这些特点,有针对性的开设实验项目,激发学生们对力学知识的学习兴趣,养成从实验方面解决问题,在快乐中学习的习惯,教师应充分利用力学学科的特点及实验条件为课程服务,来激发学生的学习兴趣,解决学生在力学学习中的问题。
3实验环节可以培养学生的科学素养
科学素养(ScientificLiteracy)主要包括人们对于科学知识达到基本的了解程度;对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度;对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度等三方面,科学素养是公民基本素质的一部分。当今培养学生的科学素养已成为时代呼唤高科技人才的需求,已成为今后社会进步、国家生存发展对公民综合素质的普遍要求。现在努力培养掌握科学技术的新世纪的公民就意味着将来提高国家的国际地位和综合国力。科学教育的目标有两个特点:一方面是把如何学习科学纳人科学教育的目标;另方面是强调学生个性和潜能的发展。因此为了适应国家建设、科技事业发展的需要,创新型人才应该具备良好的科学素养,应该具备必要的科学知识,科学的思维方式,对科学的理解,科学的态度与价值观,以及运用科学知识和方法解决问题的意识和能力 [1] 。力学知识作为工程技术人才的所必须具备的知识,力学课程的教学也就显得格外的重要,在教学过程中,必须要把对学生科学素养的培养和提高作为教育的一个基本目标。学生经过高等学校的学习,理工科的学生应该具备良好的道德品质、丰富的知识和技能、具有创造性思维和分析问题解决问题的能力,具有诚信的态度和健康向上的精神,成为国家建设的栋梁。为了达到教育目标,需要靠教育过程中的各个教学环节来体现,而实验环节对学生科学素养的培养起着重要作用。对于理工类的许多学科和专业,力学是主修骨干课程,它既有一条发展的主线,又与其它课程有着密切联系。 通过对力学专门知识的系统的深入的钻研和专业工程中的应用训练,学生逐步掌握广博深入的力学知识,学会正确的思维方法,获得分析和解决工程中与力学有关问题的能力。实验又在学生科学素养的培养过程中处于承上启下的重要阶段。力学实验对培养学生良好的科学素养至关重要。在实验环节进行过程中让学生对实验内容进行有意义的建构,通过使用先前所学的力学理论去进行有意义的建构当前试验内容,如果遇到问题需要课后找资料自学,这就培养了学生继续学习的能力,即学会学习;同时在实验中,学生通过一个完整的科学研究过程的训练,初步瞳得如何从事科学研究,培养了实践能力,即学会做事;在实验中,与指导老师的沟通,与同组同学的沟通与合作,在全班同学面前的表达能力等,既学会协作;同时,学会力学实验的实践操作技能,掌握技术,适应生存。在这一系列的过程中,学生的科学素养在慢慢的培养起来。
4力学实验与工程实际结合紧密,是培养工程技术人才的必要手段
实验在各个学科中的地位都是十分重要的,科学技术的发展,离不开实验,不经过实验检验的理论,也仅仅是空头理论。力学课程的教学过程更是离不开实验环节,在力学发展的道路上,许多科学家的发明、创造都是靠大量科学实验而得到的结果,因而实验能力在培养现代工程技术人才中,占有重要的地位。在力学知识的学习过程中,肯定会遇到很多困难,结合实验进行学习是一个十分有效的方法。实验教学是一种智力与能力,理论与实践相结合的教学活动。其功能是巩固加深对力学基本概念,基本理论的理解,并使学生在接触和熟悉实验仪器的使用过程中掌握基本测试技能,了解科学的实验方法,培养学生应用所学理论综合分析问题和解决实际问题的能力,有利于养成学生手脑并用,细心观察事物的习惯,让学生了解进行实验是解决工程问题的有效手段。所以,实验教学是整个教学过程的重要环节,与理论教学是相辅相成的。要培养出优秀科技人才,离不开实验教学。
5力学实验是培养学生创新能力的基础
创新能力是能够创造出具有社会价值的新理论和新事物的各种心理特点的综合,是指能独创性解决问题的能力。主要包括创造性思维与创造性想象,而以创造性思维为创造性心理的核心。创造性思维是人类思维的综合,是智力发展的高级表现形式。当人类进入了21世纪,科学技术的发展是日新月异,国家之间,行业之间的竞争越来越激烈,其中,人才的竞争更是愈演愈烈,说到人才的竞争归根结底是创新能力的竞争。在培养工程技术人才的教育过程中,创新能力的培养是十分必要和重要的。创新能力的培养是各个学科教育的重要目的,学科发展,科学技术的发展离不开创新能力[2]。力学学科的教育更是应该注重对学生创新能力的培养,这就要求在教学过程中通过多方面的训练提高学生的思维能力,发挥学生的自主学习能力,激发学生的求知欲,更好地培养学生的创新能力。力学实验就是一个很好的训练手段。工程力学实验作为工程力学课程的组成部分,它对学生实际操作技能的训练,动手能力的培养,创新思维的形成等都有重要作用。在力学实验包括基础实验、综合性实验、开放性实验等,学生通过基础实验熟练掌握了仪器、设备的使用方法和工作原理,完成教学大纲要求的基本实验技能。之后,再通过进行综合性实验,让学生把相关的知识用实验的方法结合起来去解决问题,提高学生对知识的综合认知水平。最后,发挥学生的主观能动性,指导学生进行设计性,创新性实验,此类实验才是实验环节的关键所在,实验者的设计思想和动手能力将在这一阶段集中地体现出来。让学生自己设计实验方案,包括实验所用仪器,实验步骤,实验原理等,在设计性实验中,学生将成为实验研究的主角,通过专业基础知识与工程实际相结合,一定能激发出学生的创造性,尤其是提供了所学知识的纵向和横向扩展与创新的舞台,既加深了学生对所学知识的理解和应用又训练了学生解决问题,处理问题的能力,提高了学生的创新思维和实践能力。
6小结
力学教学具有理论性、工程实践性强的特点,实验环节是教学过程中必不可少的,实验对教学的作用也是十分明显的,但是,现阶段我们的实验教学环节还不是很成熟,有些院校对力学实验课时比率设置较低,或者借课改减少其所占比率。我希望广大的力学教育工作者继续加深对力学教学方法的探索,尤其是对实验教学环节的创新,充分发挥实验教学的特点,提高力学教育的水平,多多培养出具有良好科学素养,创新能力强的新时代工程技术人才!
参考文献
[论文摘要]论文结合教学实践,提出了以传统教学模式为主、以现代化教学手段为辅的教学方法。结合实例讲清楚基本概念,够用为度重点突出理论公式的应用是常规教学应遵循的模式,并与多媒体辅助教学手段有机地结合起来,力求课堂教学的形式和方法多样化,既能保证课堂信息量大,又能避免单纯多媒体授课的不足,达到提高教学效果、提升教学质量的目的。
一、前言
《流体力学》是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学,它建立在现场观测、实验室模拟、经典理论分析、数值计算基础上,具有严谨的理论性、原理的抽象性、概念多、方程推导繁杂等特点,对学生具备高等数学知识及综合分析与处理问题能力的要求较高,因而大部分学生觉得该课程抽象、枯燥、难懂,普遍缺乏对流体力学理论的感性认识,都有某种程度的畏惧感,导致教师难教、学生难懂成为较普遍的现象。
我校机械设计制造及自动化、过程装备与控制工程、土木工程、安全工程、采矿工程、环境工程、矿物加工工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的学生都须具备不同程度的流体力学知识和技能,它是各专业后续课程如:液压传动、水力学、流体机械、空气调节、传热学等课程的基础。
为此,作者通过教学实践,就多样化的教学方法、更新的教学内容、引入高科技的教学手段等方面进行探讨,以期提高《流体力学》的教学质量。
二、以传统课堂教学为主
《流体力学》的课程体系分为基本理论、基本应用和专门课题三大知识模块,它要求学生具备扎实的微积分知识、力学知识等。学生在接触流体力学课程伊始,对抽象的理论理解速度慢,对枯燥的公式及其推导过程容易厌烦,因而《流体力学》的教学应该以传统教学方法为主。因为在传统的课堂教学中,学生获取知识主要是听教师讲课,通过板书教师细致耐心地阐述概念、推导公式、突出重点、强调难点,以学生容易接受的讲课速度,留给学生更多的思考和消化的时间,再配合上教师的表情、手势、师生之间的互动,会达到很好的教学效果。
(一)结合实例,讲清楚基本概念
流体力学的概念多、现象多,且很多概念和现象比较抽象,难以理解,诸如:拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线、边界层等。因而利用身边的实例对这些抽象的概念进行讲解,例如在讲授描述流体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法时,学生们很难理解。为了将概念通俗化,上课时笔者以城市公共交通部门统计客运量所采用两种方法为例:①在每一辆公交车上安排记录员,记录每辆车在不同时刻(站点)上下车人数,此法类似于拉格朗日法的质点跟踪,它与迹线的定义对应;②在每一公交站点安排记录员,记录不同时刻经过该站点车辆的上下车人数,此法等同于欧拉法,与流线的定义对应。
在讲解伯努利方程原理的时候,例举1912年“豪克”号铁甲巡洋舰与同行疾驶“奥林匹克”号远洋轮相撞的船吸现象,让学生清楚掌握流体的压强与它的流速有关,流速越大,压强越小;反之亦然。
概念是公式推演的基石,没有准确的概念,后续的公式推演几乎难以为继,清晰的概念会使公式的讲解和推演变得更加简易。利用浅显易懂的生活实例来阐述抽象的概念及其之间的内部联系和区别,教师易教、学生易懂,将会达到事半功倍的效果。
(二)以用为度,重点突出理论公式的应用
伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体应用,是流体静力学和流体动力学的基础,始终贯穿着整篇教材。在讲解该理论公式的时候,先从容易理解的静力学平衡微分方程推导开始,强调公式所依据的原理是牛顿第二定律,假设条件是平衡、理想、静止的流体,重点引导学生如何理解公式各项的几何意义和物理含义,掌握公式的实际应用。这样学习到后面的动力学伯努利方程时,先易后难、循序渐进,学生就觉得不会那么深奥。在讲解相对平衡的流体压强分布规律时,就要求学生必须掌握推导过程,因为它在解决一般平衡流体内部的压强分布规律及其对固体壁面的作用力问题时非常重要。而对于连续性方程和动量方程的学习,只强调记住结论和理解公式中各个物理量的含义。这样做,有效地避免了大量公式繁琐的推导给学生带来的畏难情绪,也能够做到以用为度、重点突出。
不可否认,依靠粉笔与黑板的教学条件、以教师为主体的传统教学模式,教学形式单一,教学手段不先进,教学效率不高,适应不了课程教学学时少、受教育学生数增加的情况。
三、以现代化的教学手段为辅
当前以计算机多媒体技术为主的现代化教学手段已经普遍地应用于高校的教学中。制作教学用的视频、多媒体软件、电子课件等素材,作为课堂教学有力的辅助教学手段,可以在有限的时间内,利用图文并茂的信息传播方式,将课程内容及有关背景资料以影像、图片等形式,直观地传播给学习者,将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化,激发学生学习兴趣,使得学生能够从感性认识开始,逐步上升到理性认识,进而能够达到运用知识解决问题的能力。
结合流体力学精品课程的建设,教学团队制作了流体力学多媒体电子教案,并在教学过程中不断完善,逐步取得了良好的教学效果。在设计与制作多媒体课件时,遵循课堂教学的基本规律,既发挥传统板书教学中容易带动学生思路、逐条在黑板上书写的特点,在课件制作中根据讲解的进度逐条展现公式条目等内容,同时又将难以理解、难以用语言描述的拉格朗日法和欧拉法、流线、边界层和紊流等抽象概念和流动现象,以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来,帮助学生建立清晰的印象。教学团队收集、制作了大量的多媒体素材,例如在讲解雷诺判据的时候,制作了雷诺实验的FLIASH素材,以动画的形式向学生展示了流体流动的两种不同状态,以及流态判据—雷诺数与流动速度、管径、流体种类有关系。运用多媒体辅助手段表达后,能够帮助学生很好地理解课程的重、难点,提高教学效率。利用多媒体技术,还可以制作需占用大量时间板书和不易通过板书表述的内容,提高了教学效率。
多媒体教学的内容一定要做到提纲挈领、重点突出,有所为有所不为。多媒体技术没有好坏之分,只有合理使用与不当使用之别。但是实践应用中,发现有的教师完全抛弃以往的黑板式教学模式,离开多媒体手段就上不了课;有的教师将教材内容全部照搬到了课件中,自己就成了的幻灯片放映员,“照机宣科”;有的教师制作的多媒体课件过分追求课件的美观性,界面过于华丽,淡化了教学重点;也有的教师忽略学生对课件内容理解消化的时间,致使学生的思维跟不上教师讲解的速度,降低了教学效果。上述现象将会造成一种新形式的“满堂灌”,只不过是由“人灌”变成“机灌”而已。
四、总结
流体力学作为一门专业基础课程,其重要性不言而喻。传统教学模式能够将前后知识贯通,突出重点,化烦就简、引入实例形象阐述概念原理,促进知识的系统化进程;多媒体教学能将难于理解的知识通过图文、音像生动地显现出来,帮助学生理解性记忆。借助于先进的教学手段,将多媒体辅助教学手段与传统教学方法有机地结合起来,力求课堂教学的形式和方法多样化,既能保证课堂信息量大,又能避免单纯多媒体授课的不足,才能提高教学效果、提升教学质量。以上是笔者在流体力学教学实践中的体会,愿与同行共同切磋。
基金项目:2009年安徽省教育厅《流体力学》精品课程
[参考文献]
[1]许贤良,王传礼,张军等.流体力学[M].北京:国防工业出版社,2006.
勤于锻炼,增强体质
每天清晨天刚微亮,在清华大学南面的中老年网球场上,就有不少老同志开始打网球,如此的运动,他们风雨无阻地已经坚持了几十年。在这个健康、团结、快乐的集体中,有一位白发长者:他是这个老年团队中年龄最大(82岁)、球龄最短(10年)、球艺进步最快(这是球友们公认的)、坚持最好的(几乎不请假)的好队员。要问这位长者是谁?他就是中国科学院院士,清华大学工程力学系教授黄克智先生。
黄克智院士今年82岁,他从40岁开始坚持每天清晨跑步,一跑就跑了26年,累计里程估计已绕地球好几圈了。当他66岁时,有人劝他老年人锻炼方式以太极拳最适宜,于是他66岁开始学习太极拳,并把杨氏、陈氏等各式太极拳都学了一遍,这样坚持了几年,他又发现太极拳对他来说运动量不够,虽然自己已到70高龄,但精力还是非常充沛,体力也比一般同龄人要好。于是黄克智又想给自己加码,换个运动量大些的锻炼方式――在古稀之年,他参加清华大学初级游泳班,和一批孙子辈的小学生们在同一个游泳池内接受从零开始的训练;游了2年,他又感到不满意,这次可不是锻炼的方式,而是时间不合适(因为清华游泳池只有中午对老年人开放),游泳一次几乎要花掉他3个小时的工作时间,这让他觉得时间上付出太多,必须另找出路。于是在72岁高龄时,黄克智又干了一件让人吃惊的事―学习打网球。从那时起,他每天坚持,至今已10年有余。按照黄克智自己的说法:“这是我最后一次选择,网球给了我极大的快乐,那就是健康与友谊。打网球,这也是我最满意的一次选择。”
自从坚持打网球以来,黄克智自己觉得受益匪浅。体重减轻了,大肚子消失了,原有的三高老年病(高脂血症、高血压,高血糖)都控制住了。虽已82高龄,但他精力充沛,目前仍在教学、科研第一线满负荷地工作。当黄克智尝到了坚持锻炼的甜头,他就觉得必须把这件事告诉年轻人,让他们认识到坚持锻炼,注重健康要从年轻时做起。于是他一方面教育自己在国外的两个儿子,要求他们每天锻炼。现在在美国当教授的儿子,也和他一样带着妻子每天坚持锻炼1小时;黄克智自己早晨和夫人(77岁)每天打网球1小时,他们真可称得上模范的锻炼之家了。另一方面,黄克智动员工作组里的年轻人参加锻炼。介绍他们参加网协,帮助他们联系球场;起步时,帮他们配置球拍、网球;亲自上场检查他们出席情况,有时他自己也会充当教练。
自从打网球以来,黄克智夫妇感到晚年生活十分充实。这是一个非常快乐、和谐的团队。真如他自己所说:“打球增强了我的体质,增加了快乐,增进了友谊,保证了我精力充沛的一天工作。”
健康是工作成就的保证
现在许多同志,人未老,心先老,只要一退休,就认为自己的一切都快结束,手脚懒了,不愿动了,头脑懒了,不再考虑问题了,于是真的很快出现老态了,并且各种老年病也相继而来了。在黄克智身上永远看不到“老的心态”――他自己从不服老。黄克智的一生,是不停学习、不停研究新科学技术的一生。
他的生活十分规律:清晨4点半起床就开始工作1.0~1.5小时,然后迎着晨曦前往球场锻炼1小时。出一身大汗,回家洗澡,吃早点,然后休息半小时,上午9~12时开始工作。午睡1.0~1.5小时后,下午3~6时工作,傍晚6~7时散步。晚上除了特别任务,黄克智一般不工作,弹1小时钢琴,晚10点开始准备休息。目前他的生活非常单一,除了工作就是打球,对于社会上的花花绿绿新闻,从不关心。他常劝有些年轻人,要看准目标,努力地、安心地工作;要做到功到自然成,不要太刻意地去追求回报,否则自己活得很累,别人还不见得对你很认可。
由于黄克智一生不懈地努力,他的工作成绩显善培养了77位研究生(两位已当上中科院院士,两个学生获百篇优秀博士论文奖),获得过40余项国内外学术奖;出版过7部教材与专著,300多篇学术论文。他自己在学习上从不满足,永远要向新的学科领域进军。平均每10年他都要更换一个新的学科方向(而且在每一个学科方向都作出了出色的成果),紧紧跟上国际先进水平。在上世纪60年代,黄克智主要研究壳体理论;70年代研究压力容器;在改革开放后,他主要研究断裂力学、宏细观力学等新领域;80年代黄克智研究智能材料相变力学,成功地与他的学生根据热力学、细观力学和材料相变物理机制提出了一个新的相变本构模型,解释了屈服应力依赖于温度曲线在转变温度处的异常现象,并应用于陶瓷的相变增韧。70岁以后,他转向了微米力学和纳米尺度力学的研究,并在这两个领域的研究中,与合作者发现或创造了很多新的知识和理论。他在国际顶级力学杂志中发表的论文,多次在每年超过9000篇力学论文中被引用率位列前10名,获得美国机械工程师协会(ASME)2004年唯一Melville大奖。80岁以后的他,又开始转向可伸展电子元件的力学,我们相信他在这方面也一定会取得好的成果!
由于在科研和教学过程中的突出表现,黄克智连续获得了多项奖励,包括清华大学2004―2005年度首届突出贡献奖,“首届孺子牛金球杰出奖”,“国家普通高校优秀教学成果特等奖”,“国家自然科学二等、三等奖(各两项)”等奖项。在80华诞之际,黄克智荣获“2007年中国十大教育英才”称号,2008年11月5日,黄克智又荣获第四届全国老教授协会“科教兴国贡献奖”。
以上提到的是他个人的一些成果,但正如黄克智自己说的:“我认为我最主要的成果是我以一生的努力,和其他老师一起,带出一支老中青相结合的高水平、团结向上的学术骨干队伍,在清华大学形成了一支实力比较雄厚的固体力学博士生指导力量。”