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0引言

工程力學(xué)課程是許多工科類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，主要包括理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)3部分內(nèi)容。其中，理論力學(xué)研究的主要內(nèi)容是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律［1］;材料力學(xué)主要研究材料的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性的計(jì)算方法;結(jié)構(gòu)力學(xué)主要研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則及結(jié)構(gòu)在受到不同作用時(shí)的內(nèi)力和位移的計(jì)算。工程力學(xué)課程與實(shí)際工程問題有著密切的聯(lián)系，為了培養(yǎng)出解決實(shí)際問題能力較強(qiáng)的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，教師在課程教學(xué)過程中，應(yīng)充分重視人才培養(yǎng)的全過程［2］，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力等創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)，探索“力學(xué)思維”的養(yǎng)成教育過程與培養(yǎng)考核方法，推進(jìn)課程的教學(xué)改革進(jìn)程。

1知識取自網(wǎng)絡(luò)

1．1網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，大勢所趨

工程力學(xué)課程是許多工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，學(xué)生人數(shù)較多，這就要求課程教學(xué)應(yīng)適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的需要，以力學(xué)知識為載體，以課堂為主陣地，以科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)為方法，達(dá)到學(xué)生既能扎實(shí)地掌握理論知識，又能靈活地運(yùn)用理論知識來分析、解決實(shí)際問題的目標(biāo)［3］。力學(xué)網(wǎng)絡(luò)MOOC和SPOC教學(xué)就是一種新型的教學(xué)方式，其基本流程為:教師把視頻教學(xué)資料作為課后作業(yè)分配給學(xué)生，學(xué)生通過觀看視頻自己理解知識，并完成教師布置的考核習(xí)題來達(dá)到掌握知識的目的。若學(xué)習(xí)期間有疑問，還可在網(wǎng)站上提出問題，并進(jìn)行討論。此外，教師可根據(jù)需求，自由調(diào)整課程的進(jìn)度和評分規(guī)則，使教學(xué)達(dá)到同步性，也可在此過程中培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性、獨(dú)立性和創(chuàng)新性。

1．2淺學(xué)易懂，深?yuàn)W難學(xué)

在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，因信息量大、講課速度較快，容易出現(xiàn)學(xué)生進(jìn)度滯后的情況;且學(xué)生因PPT變化速度快，對所講內(nèi)容難以完全理解、消化、吸收，特別是對于一些基礎(chǔ)較差的同學(xué)，思維跟不上老師的節(jié)奏，筆記來不及記，甚至干脆不做任何筆記［4］;再者學(xué)生的自覺性也難以保證。所以有時(shí)太深入講解會(huì)使學(xué)生失去耐心與興趣，而被網(wǎng)絡(luò)或身邊的一些娛樂事物所吸引。淺學(xué)易懂，深入難明，這是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的劣勢。因此在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，可將易懂的內(nèi)容展現(xiàn)在學(xué)生面前，而過于深?yuàn)W的知識點(diǎn)還是留給實(shí)體課堂。

1．3扎實(shí)基礎(chǔ)，適當(dāng)留白

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)無法保證所有學(xué)生都可以學(xué)會(huì)高深的知識，那其存在的價(jià)值就該更傾向于鞏固基礎(chǔ)知識。“拿起筆，劃重點(diǎn)，做歸納”之類的事情，都可以在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中完成，從而節(jié)省實(shí)體課堂的時(shí)間。一味地灌輸知識并不可取，此時(shí)便需要適當(dāng)?shù)亓舭住Ｔ跁嬎囆g(shù)中“留白”常用來制造以無勝有、意在境外的效果，從而給觀賞者帶來美的感受，教學(xué)中恰到好處的“留白”也會(huì)給學(xué)生留下廣闊的創(chuàng)造和思考的空間，這是教學(xué)設(shè)計(jì)的最高境界［5］。留下幾個(gè)疑問，指明幾個(gè)方向，然后在實(shí)體課堂上為之講解，既給了學(xué)生充足的思考時(shí)間，也不會(huì)扼殺學(xué)生們的創(chuàng)造性。

2思維授自課堂

2．1解決疑難，思維通暢

實(shí)體課堂的主要作用是解決學(xué)生的疑難問題，疏通思維，同時(shí)實(shí)體課堂也能發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課堂所沒有的解惑與互動(dòng)的作用，一答一問之間往往能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。科學(xué)的發(fā)展就是不斷對奧秘的提問和對問題的解答。學(xué)習(xí)力學(xué)的過程，其實(shí)也是一個(gè)先生疑，再質(zhì)疑，再解疑的反復(fù)循環(huán)過程。就如同各種力的發(fā)現(xiàn)過程，科學(xué)家們就是在未知與疑惑中，不斷實(shí)驗(yàn)與尋找，最終將這些力找到并一一命名。教學(xué)過程中的照本宣科、一味灌輸束縛著學(xué)生們的思維。知識在學(xué)習(xí)中沉淀，也在思考中活躍，教師應(yīng)善于引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考問題，使學(xué)生有自己的想法，不迷信、盲從，敢于質(zhì)疑。培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，并為他們解決疑難，不僅可以疏通其思維，也有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力，從而培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。

2．2反向思維，求其本源

如果說網(wǎng)絡(luò)課堂是獲取知識的工具，那么實(shí)體課堂不僅需要教會(huì)學(xué)生如何使用工具，而且要教會(huì)如何制作工具，這樣才可以更加熟練地使用它。當(dāng)學(xué)習(xí)到一個(gè)公式時(shí)，就該引導(dǎo)學(xué)生思考“如何推導(dǎo)”。反向思維的本質(zhì)在于究其本源，就如同牛頓面對砸到頭上的蘋果，若不深究力的來源，又如何認(rèn)識到無處不在的萬有引力。站在巨人的肩膀上，享用前人研究成果的同時(shí)也需要思考知識的本源。只知享用而不去思考，又何談創(chuàng)新型人才!

2．3發(fā)散思維，求其應(yīng)用

在力學(xué)問題中，不同條件下所用到的力學(xué)知識不盡相同，而相同條件下能夠使用的解題方法也往往不止一種，此時(shí)就需要發(fā)散的思維模式。發(fā)散思維是引導(dǎo)學(xué)生打破思維定式，讓學(xué)生多思路、多層次、多方面、多結(jié)果地思考問題，一個(gè)公式，多種應(yīng)用;一個(gè)結(jié)果，多種求法，而不局限在標(biāo)準(zhǔn)答案之中。它是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的重要途徑，也是拓寬學(xué)生思路的主要手段。同時(shí)發(fā)散思維也可以讓學(xué)生的思路不受局限，有時(shí)候一種方法無法求解的問題，結(jié)合另一種方法便會(huì)迎刃而解。例如:假設(shè)某一定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的質(zhì)點(diǎn)系的受力情況已知，求解該質(zhì)點(diǎn)系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。針對這一問題可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多向思維，學(xué)生經(jīng)過認(rèn)真思考后提出此題既以可用質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理來求，也可以利用剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的微分方程來解［6］。打破思維定式，創(chuàng)造多種可能，這便是發(fā)散思維對學(xué)習(xí)的影響。

3創(chuàng)新源于實(shí)踐

3．1實(shí)踐教學(xué)，注重應(yīng)用

目前的力學(xué)課程具有高度的抽象性和概括性，而學(xué)生在接觸力學(xué)課程之前，基本沒有實(shí)習(xí)、實(shí)踐的經(jīng)歷。因此，在教學(xué)過程中加入實(shí)踐教學(xué)尤為必要。實(shí)踐教學(xué)不僅加快了學(xué)生理解理論知識的進(jìn)程，而且培養(yǎng)了其思維能力，讓學(xué)生在實(shí)踐中拓展思維。通過從理論到實(shí)踐，從實(shí)踐再到理論的教學(xué)過程，使學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)、生活中，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和工程應(yīng)用能力，而高素質(zhì)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一就是培養(yǎng)其工程應(yīng)用能力［7］。

3．2力學(xué)模型，協(xié)助教學(xué)

一個(gè)好的力學(xué)教學(xué)模型十分珍貴，它是許多基礎(chǔ)教育工作者經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐提煉總結(jié)出來的。在教學(xué)中，典型模型教學(xué)的效果往往是其它方式難以取代的。模型教學(xué)有許多優(yōu)點(diǎn):其一，吸引學(xué)生的興趣，使學(xué)生更認(rèn)真、專注地聽講;其二，學(xué)生可從中學(xué)習(xí)如何建模;其三，通過模型學(xué)生可以直觀地觀察到力學(xué)現(xiàn)象，使其更深入地理解相應(yīng)的力學(xué)知識;其四，使原本枯燥乏味的課堂氛圍變得輕松活潑。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生對結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)等與力學(xué)模型有關(guān)的問題感到困惑。如今網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已經(jīng)極為普遍，借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，可以進(jìn)行生動(dòng)有趣的動(dòng)態(tài)化力學(xué)模型教學(xué)，許多晦澀難懂的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況可以以動(dòng)畫模擬的方式清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前，給學(xué)生一目了然之感［8］。

3．3自建模型，學(xué)以致用

理論結(jié)合實(shí)踐尤為重要，學(xué)生不應(yīng)該只局限于課堂的應(yīng)試教育，更應(yīng)結(jié)合所學(xué)知識，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，將學(xué)習(xí)與生活融會(huì)貫通。力學(xué)模型包含著深刻的內(nèi)涵、蘊(yùn)含著豐富的力學(xué)原理，且形式多樣，對學(xué)生綜合能力的提高有著積極的影響。在模型制作的過程中既可以增進(jìn)同學(xué)們彼此間的友誼，又可以使同學(xué)之間相互激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。以橋梁模型設(shè)計(jì)為例，可引導(dǎo)學(xué)生利用有限的材料，通過計(jì)算剪力、彎矩等數(shù)值，制作出承重量最大的模型。在此過程中，學(xué)生通過自制模型了解了力學(xué)的應(yīng)用，同時(shí)可以將所學(xué)的梁的內(nèi)力計(jì)算的知識運(yùn)用到實(shí)物計(jì)算中去，真正做到了學(xué)以致用。

3．4新式教學(xué)，育己育人

在傳統(tǒng)形式的教學(xué)過程中，教師始終是最為重要的角色，然而力學(xué)課程理論性過強(qiáng)，學(xué)習(xí)起來較為枯燥乏味，即使采用PPT、網(wǎng)上視頻教學(xué)等手段也收效甚微。再者學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易存在急躁、應(yīng)付的心理，對知識不求甚解，不善于認(rèn)真思考問題，所以需要引入一種新式教學(xué)方式———助教式學(xué)習(xí)。讓學(xué)生參加和組織新教學(xué)內(nèi)容助講、習(xí)題課助講、作業(yè)批改、力學(xué)問題討論等各種教學(xué)活動(dòng)，形成一種助教式教學(xué)模式，以小組形式劃分班級同學(xué)，在選定好的可以由學(xué)生助講的課程中，輪流安排一組成員進(jìn)行講課，每個(gè)成員皆需要進(jìn)行講解以及示范教學(xué)。通過助教式學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生都能參與進(jìn)來，學(xué)習(xí)過程由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，不僅學(xué)習(xí)興趣提高了，同時(shí)分析、解決問題的能力也有所提升，學(xué)生的膽量得到了鍛煉。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生不止是聽老師講，還有更多的實(shí)際行動(dòng)，可以有效地、主動(dòng)地接受知識，這樣才有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。老師也可以從中獲取到學(xué)生的知識盲區(qū)，以及他們忽略的重點(diǎn)，方便之后自己串講的時(shí)候有的放矢地講課，而不是籠統(tǒng)地復(fù)習(xí)。甚至可以讓學(xué)生自行批改作業(yè)，或者教授習(xí)題課，助教成員由于必須“身體力行”，因此他們往往學(xué)得比較認(rèn)真，對學(xué)習(xí)中遇到的問題能主動(dòng)思考、探討，在探索學(xué)習(xí)的過程中也能帶動(dòng)其他同學(xué)共同學(xué)習(xí)。

4靈感出自交叉

4．1不拘一格，多向發(fā)展

《論語》有言:“舉一隅不以三隅反，則不復(fù)也。”從這句話可以感受到要通過一件事情類推出其他許多事情的重要性。我們不止要學(xué)習(xí)力學(xué)，而且要將力學(xué)延伸到各個(gè)學(xué)科，使知識融會(huì)貫通，促進(jìn)共同進(jìn)步。錢偉長先生曾提出“應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)相結(jié)合”的重要研究觀念，當(dāng)別人問起“上海市應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所”名字的由來時(shí)，他是這樣回答的:“就是要推動(dòng)數(shù)學(xué)與力學(xué)繼續(xù)結(jié)緣，以先進(jìn)的數(shù)學(xué)工具來研究力學(xué)，以力學(xué)的進(jìn)展來推動(dòng)現(xiàn)代數(shù)學(xué)的發(fā)展［9］。”其實(shí)不止數(shù)學(xué)，生物、化學(xué)、材料等學(xué)科都可以與力學(xué)結(jié)合，多向發(fā)展既推動(dòng)了力學(xué)的進(jìn)展，也拓展了力學(xué)的應(yīng)用范圍。

4．2知識交叉，尋找共鳴

力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，在其他各學(xué)科上的應(yīng)用廣泛，因此在解決各種學(xué)科的問題時(shí)所采用的解題思路、方法、技巧都可以應(yīng)用在解決力學(xué)問題中，將所學(xué)知識交叉使用，碰撞出新的火花。例如，數(shù)學(xué)中的化繁為簡與力學(xué)上所說的化簡，究其根源，二者同為一體。遇到復(fù)雜的問題時(shí)，首先會(huì)想到的就是將這個(gè)問題分成幾個(gè)簡單的小問題，把不能解決的問題轉(zhuǎn)化為可以解決的問題，然后分別解決，這樣，實(shí)際上這個(gè)復(fù)雜的問題也就被解決了。這與解決力學(xué)問題時(shí)將復(fù)雜的力分解成簡單的力的做法是異曲同工的。反證法在數(shù)學(xué)中占據(jù)著舉足輕重的地位，有時(shí)正向思考起來較為棘手的問題，用逆向思維解決卻容易很多。應(yīng)用于力學(xué)中就是在分析力學(xué)問題時(shí)，不能確定的力用反證的方法去驗(yàn)證以此確定物體的受力情況，假設(shè)力不存在時(shí)驗(yàn)證作用效果是否合理，能則假設(shè)成立，反之則假設(shè)不成立。

4．3學(xué)科交叉，產(chǎn)生靈感

力學(xué)不僅是一門基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門應(yīng)用學(xué)科。正是因?yàn)榱W(xué)在生活中無處不在，所以可以和許多學(xué)科產(chǎn)生交集，如力學(xué)與交通工程學(xué)的交叉、力學(xué)與材料科學(xué)的交叉、力學(xué)與生命科學(xué)的交叉等。當(dāng)學(xué)習(xí)力學(xué)的同時(shí)有了其他學(xué)科知識的輔助，知識的應(yīng)用前景便被拓寬了，靈感也隨之而來。不管在過去還是未來，復(fù)合型人才都是人們爭相追捧的，也是社會(huì)所需要的人才。在學(xué)習(xí)中巧妙地將其他學(xué)科與力學(xué)結(jié)合起來，將力學(xué)的邏輯思維運(yùn)用到其他學(xué)科問題中去，加強(qiáng)彼此的交叉運(yùn)用，潛移默化中也將其他學(xué)科的思想滲透并應(yīng)用于力學(xué)中，有助于開闊思維、產(chǎn)生靈感。

5結(jié)語

學(xué)習(xí)力學(xué)是一個(gè)從易到難的過程，在電腦屏幕上學(xué)習(xí)一維和二維的知識，課堂上理解三維立體的知識，在生活實(shí)踐中接觸多維的知識，再與其他的多維知識交叉融合產(chǎn)生靈感，從而達(dá)到培養(yǎng)力學(xué)思維、提升創(chuàng)新能力的目的。若將基礎(chǔ)知識比作工具，那么學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)上獲取工具，在課堂上學(xué)會(huì)使用，在實(shí)踐中進(jìn)行優(yōu)化，在碰撞中得到升華。注重力學(xué)思維和創(chuàng)新能力的“養(yǎng)成教育”有助于培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)展要求的應(yīng)用創(chuàng)新型高素質(zhì)人才，是未來力學(xué)教學(xué)的大勢所趨。

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作者:馮輝榮 竇博 游鑫 王國金 單位:福建農(nóng)林大學(xué)