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力学为什么不好学?

已有 8668 次阅读 2016-11-17 06:53 |个人分类:教学体会|系统分类:教学心得

很多同学在学习力学中表现出很大的畏难情绪,力学为什么不那么好学?这需要从力学的内容所要求在思维培养方面的特点说起。一般来讲,力学有两个基础:一是工程,二是数学。力学是建立在工程与数学基础上的,同时力学的责任要肩负起工程与数学之间的沟通桥梁。因此,力学有两个任务,把纯粹的数学变成工程,或者把工程变成纯粹的数学,做好工程与数学之间相互翻译、相互解读工作。为此,学习力学首先要求对工程有一定的了解;其次,要有扎实的数学推理能力,最后能在工程与数学之间自由穿行、相互解读。

力学是连接数学与工程的沟通桥梁

在思维方式培养上,工程学科,如土建、水利、桥隧、航空航天、铁路、材料等,要求学生具有直观的想象能力,属于具象思维;而数理推导,则培养学生抽象思维方式,并养成严密的逻辑推导能力。这是两种明显不同的思维方式,具象思维把抽象的东西变成工程实际,而抽象思维要把工程实际变成抽象的方程;有时具象思维并不需要严密的逻辑推理,例如工程师未必需要了解规范中那些参数是怎么来的,而只是记住规范、应用规范;抽象思维有时并不关心是否满足实际情况,例如纯粹的数学可以不关心方程或函数有没有实际意义,只管把它当成游戏,多一项少一项演绎不同的解;而力学要调节这两种思维方式,要让工程和数学成为同一事物、反应同一真实世界。这就体现了力学学习在思维培养上的难点。

第一、理解实实在在的东西容易,而建立抽象思维、严密的逻辑能力较难。这很显然,例如要理解一个工程现象,拉到现场一看,工程是什么样学生就学什么样,这种直观的学习比较容易接受。但是如果要把工程抽象成数学,这就很难了,再进行逻辑演绎就更难了!

第二、具象思维和抽象思维难以较好的融合工程学培养直的想象能力;而数学推导则恰好是要求养成抽象能力。我们见到直观想象能力很强的学生,也见过数学推理很强的学生,但同时具有较强的动手能力和数理推理能力的学生并不多见,这主要在于这两者培养的思维方式不同,养成一种思维习惯的同时,有可能丢掉另外一些思维习惯。

第三、除了具备具象思维和抽象思维之后,还需要具备工程和数学互相翻译的能力力学学习者则不仅需要能把两种思维进行调和,还需要能够利用力学原理能对其互相表述,互相翻译。力学学习者,要求能见着工程能抽象出它的数学模型,而见到数学也能对应出它在工程中的实际。

这对于我们的启示是,既然力学在思维方式培养上属于混合思维,在教学和学习中就有必要针对于知识点进行划分,将每一知识点划分为工程、数学、力学三个内容。工程的归工程,数学的归数学,对于教师要求能够掌握工程和数学的教学方法,以便与前期的课程相衔接,力学的讲解重点在于能利用力学原理将工程和数学进行相互翻译、解读。实际上,在教学中,如果把一个知识点的工程背景和所需的数学工具,都讲解清楚了,力学部分的讲解就非常轻松。对于力学专业的学生而言,要有宽广的视野,力学不仅仅是专业内的课程,同时还需要有深厚的工程和数学涵养,在有学习工程和数学的相关机会时,不能带有偏见,如果自己能有很好的工程意识,并有坚实的数学功底,力学的学习就会事半功倍!


(附言:近日上课有感,请各位老师批评指正!)


11月17日首发,原标题:力学思维培养难点。今日重改了一下,标题为《力学为什么不好学?



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