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淺談工程力學(xué)教學(xué)中滲透文史知識(shí)案例
工程力學(xué)是一門(mén)強(qiáng)調(diào)邏輯性和理論性的工程專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過(guò)程中引入力學(xué)文史知識(shí)案例，可以起到多重效果，下面是小編為你們搜集整理的一篇探討工程力學(xué)融入文史知識(shí)論文范文，供大家閱讀參考。
摘要：工程力學(xué)是工程專業(yè)本科教學(xué)中一門(mén)的專業(yè)基礎(chǔ)課。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在力學(xué)教學(xué)中融入文史素材案例，不僅能增加課堂趣味性，提高學(xué)生的求知欲，而且可以在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生工程科學(xué)精神，從而提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生素質(zhì)。
關(guān)鍵詞：工程力學(xué);文史知識(shí);學(xué)習(xí)興趣
一、引言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，要求大學(xué)教育樹(shù)立素質(zhì)教育的觀念，從偏重知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變到能力素質(zhì)培養(yǎng)上來(lái)。《工程力學(xué)》是大學(xué)工科類專業(yè)教育中一門(mén)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它包括靜力學(xué)和材料力學(xué)兩。本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用力學(xué)理論解決工程理由的能力，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)等后繼課程的理論基礎(chǔ)。在2012年我校“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”中，《工程力學(xué)》是輪機(jī)工程、熱能與動(dòng)力工程、工業(yè)工程等專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，占有的地位。目前，大學(xué)生本科力學(xué)課程教學(xué)目前狀況并不樂(lè)觀。主要體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)課程知識(shí)感到枯燥無(wú)味，缺乏學(xué)習(xí)興趣，自主學(xué)習(xí)能力弱，特別是學(xué)生欠缺主動(dòng)發(fā)現(xiàn)理由和解決理由的動(dòng)力和能力。自主學(xué)習(xí)能力弱等。這些理由嚴(yán)重影響了《工程力學(xué)》教學(xué)質(zhì)量的提高。
現(xiàn)代自然科學(xué)是從力學(xué)開(kāi)始的[1]，力學(xué)研究成果對(duì)自然科學(xué)、工程技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步做出了突出的貢獻(xiàn)，其發(fā)展歷史中蘊(yùn)含著豐富的人文素質(zhì)教育素材。如果能在實(shí)際教學(xué)中結(jié)合相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，介紹杰出科學(xué)家人生奮斗的歷程，穿插有趣、在益的文史知識(shí)案例，一方面可活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;另一方面，將執(zhí)著追求、求實(shí)創(chuàng)新的科學(xué)精神在潛移默化中傳輸給學(xué)生，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。在我校《工程力學(xué)》教學(xué)過(guò)程中，引用一些代表性的典型力學(xué)文史知識(shí)案例，將知識(shí)傳授與人文素質(zhì)培養(yǎng)滲透融合，已經(jīng)取得了較好的教學(xué)效果。下面以中國(guó)古代力學(xué)成果介紹和魁北克大橋垮塌事故為例說(shuō)明。
二、引古論今，激發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)熱情和歷史責(zé)任感
讀史可以明智。力學(xué)教材中，絕大力學(xué)原理以外國(guó)人名命名的，介紹我國(guó)古代力學(xué)成就的資料很少。教學(xué)中穿插介紹中國(guó)古代力學(xué)成果[2，3]，會(huì)產(chǎn)生讓學(xué)生耳目一新的效果。例如：講到力的概念時(shí)，可順勢(shì)引用春秋時(shí)代墨家代表人物墨翟在《墨經(jīng)》中對(duì)力的定義：“力，形之所以?shī)^也”。按照字面理解，“形”指物體，“奮”即運(yùn)動(dòng)變形，也就是說(shuō)力是物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)變形的理由。這與牛頓經(jīng)典力學(xué)對(duì)力的看法基本一致。材料彈性變形定律是力學(xué)基本定律之一，由英國(guó)著名科學(xué)家胡克于1678年提出。東漢著名經(jīng)學(xué)家鄭玄，在為春秋時(shí)期文獻(xiàn)《考工記·馬人》“量其力，有三鈞”一句作注解中寫(xiě)到：“弓力勝三石，引之中三尺，弛其弦，以繩緩擐之，每加物一石，則張一尺”。即測(cè)量弓力時(shí)，先將弓的弦松開(kāi)，用繩子松松地套住弓的兩端，然后加重物測(cè)量;重量每增加一石，則弓弦就伸長(zhǎng)一尺�？梢钥闯�，鄭玄已經(jīng)正確描述了力與變形成線性正比的關(guān)系，比胡克足足早了1500多年。中國(guó)盡管沒(méi)有發(fā)展出現(xiàn)代科學(xué)，但勞動(dòng)人民在實(shí)踐中總結(jié)出了暗含力學(xué)原理的寶貴經(jīng)驗(yàn)，確定橫梁高寬比就是中國(guó)古代重大力學(xué)成就之一[4]。早在公元前5000年，浙江河姆渡遺址中梁木與木枋的比大約是4∶1，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到增大梁木斷面的對(duì)于承重的性。宋代李誡在其所著《營(yíng)造法式》中寫(xiě)道：“凡梁之大小，各隨其廣分為三分之二為厚。”意思是房梁要從圓木中截取高寬之比為3∶2的矩形最合理。這個(gè)比值與理論計(jì)算值1.414很接近，兼顧了梁抗彎強(qiáng)度和剛度因素，科學(xué)而規(guī)范，對(duì)后世營(yíng)造起了重大影響。在講到梁彎曲應(yīng)力強(qiáng)度條件時(shí)，就可以引用這一素材。凡如此類，結(jié)合課程內(nèi)容，追溯中國(guó)古代力學(xué)輝煌成就，體會(huì)到了古代中國(guó)人民的智慧，將愛(ài)國(guó)主義教育融入教學(xué)之中，激發(fā)民族自強(qiáng)心和歷史責(zé)任感，從而提高學(xué)生對(duì)力學(xué)課的學(xué)習(xí)興趣。
三、以史為鑒，培養(yǎng)學(xué)生工程科學(xué)素質(zhì)
力學(xué)是一門(mén)應(yīng)用性實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，不僅要求學(xué)生掌握公式定理的推導(dǎo)，更要習(xí)題練習(xí)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。引用一些典型工程案例，可進(jìn)行學(xué)生工程科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)。例如，可引用著名的加拿大魁北克大橋(Quebec Bridge)垮塌事故案例。1900年，魁北克大橋開(kāi)始修建，橫貫加拿大圣勞倫斯河，是當(dāng)時(shí)世界上最長(zhǎng)的橋梁。主設(shè)計(jì)師庫(kù)帕(Theodore Cooper)為了節(jié)省成本，沒(méi)有經(jīng)過(guò)細(xì)致驗(yàn)算，輕率延長(zhǎng)了大橋主跨的長(zhǎng)度，由500米增長(zhǎng)到了600米。1907年8月29日，當(dāng)橋梁即將竣工之際，發(fā)生了垮塌事故，75人死亡，多人受傷。事故調(diào)查表明，正是由于庫(kù)帕的過(guò)分自信，忽略了對(duì)桁架重量的精確計(jì)算，而導(dǎo)致悲劇的發(fā)生。1913年，大橋的設(shè)計(jì)建造重新開(kāi)始，可血的教訓(xùn)沒(méi)有被吸取，1916年9月重建過(guò)程中，悲劇再一次重演：由于某個(gè)支撐點(diǎn)的材料指標(biāo)不到位，中間最長(zhǎng)的橋身突然塌陷，造成10名工人死亡。該事故被Engineering news稱為“有史以來(lái)的最大工程災(zāi)難”，也被認(rèn)為是懸臂結(jié)構(gòu)的最大災(zāi)難，還被評(píng)為20世紀(jì)10大工程技術(shù)悲劇之首[5]。庫(kù)帕所畢業(yè)的加拿大工學(xué)院也因此聲譽(yù)掃地，但是學(xué)校并沒(méi)有掩飾、隱瞞這次事故。相反，為了銘記這個(gè)教訓(xùn)，它聯(lián)合倡議七所工程學(xué)院籌資買下了大橋的鋼梁殘骸，打造成一枚枚指環(huán)，分發(fā)給每年從工程系畢業(yè)的學(xué)生，取名“恥辱戒指”(Iron Ring)，又名“工程師之戒”。這枚戒指代表著工程師的驕傲、責(zé)任、義務(wù)以及謙遜。從那以后，該校的畢業(yè)生被授予畢業(yè)證的同時(shí)，都會(huì)領(lǐng)到一枚恥辱戒指。畢業(yè)生們把大橋殘骸制成的恥辱戒指戴在左手小拇指上，告誡自己永遠(yuǎn)不要忘記歷史的教訓(xùn)與恥辱，激勵(lì)自己奮發(fā)圖強(qiáng)，隨時(shí)提醒著工程師對(duì)他人生命和財(cái)產(chǎn)的責(zé)任。這個(gè)案例的介紹，學(xué)生心靈上受到震撼。深切體會(huì)到作為一名未來(lái)的工程師，應(yīng)常存敬畏之心，尊重自然科學(xué)規(guī)律，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，才能保證工程不出質(zhì)量理由。
《工程力學(xué)》是一門(mén)強(qiáng)調(diào)邏輯性和理論性的工程專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過(guò)程中引入力學(xué)文史知識(shí)案例，可以起到多重效果。豐富了力學(xué)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生由被動(dòng)應(yīng)付轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)求知，提高學(xué)習(xí)積極性。更的是，這些鮮活的事實(shí)案例，培養(yǎng)這些未來(lái)工程師提高科學(xué)素養(yǎng)，樹(shù)立歷史社會(huì)責(zé)任感，以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度面對(duì)自身學(xué)習(xí)、工作遇到的種種理由，從而為他們終生學(xué)習(xí)和今后發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，達(dá)到了大學(xué)素質(zhì)教育的目的。同時(shí)，也可以顯著提升教師教學(xué)水平。力學(xué)知識(shí)案例的搜集整理，拓寬知識(shí)領(lǐng)域，增強(qiáng)了教師自身的知識(shí)積累，對(duì)學(xué)科理論有了更深刻的理解。同時(shí)，教師也能從學(xué)生提問(wèn)和討論中啟發(fā)，真正做到教學(xué)相長(zhǎng)。在實(shí)際教學(xué)中，案例搜集要注意豐富典型，與時(shí)俱進(jìn)，可選取近期發(fā)生的國(guó)內(nèi)外有重大影響的工程案例。另外，如何選擇合適的時(shí)機(jī)，從而將教學(xué)知識(shí)點(diǎn)與這些案例密切結(jié)合，還在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索。
總之，將文史知識(shí)案例融入基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中，可以發(fā)揮積極作用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，努力實(shí)現(xiàn)傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)“三位一體”。
參考文獻(xiàn)：
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[2]戴世強(qiáng)，張文，馮秀芳.古今力學(xué)思想與策略[M].上海：上海大學(xué)出版社，2005.
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[4]戴念祖.中國(guó)力學(xué)史札記：螺旋與橫梁高寬比[J].力學(xué)與實(shí)踐，1997，(19)：67-68.
[5]肖峰.從魁北克大橋垮塌的文化成因看工程文化的價(jià)值[J].自然辯證法通訊，2006，28(5)：12-17.
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