抽象力学模型的能力培养研究

抽象力学模型，即把工程中存在的实际问题简化为用力学专业符号表示的受力图。本文针对这一现象在当前教学中的现状进行研究，发现存在一些问题，如忽视学生工程意识培养，专业课教师的实际工程经验较少，等等。

通过对这些问题的分析，最终找到针对忽视抽象力学模型能力培养的相应措施，加强力学概念与工程实际相联系的教学，提高教师的专业素养，充分运用现代教育教学方法，在学习中做出大量解决工程实际问题的训练，等等。经研究这一系列措施大大增强了学生学习力学的兴趣，从而使得学生抽象简化力学模型的能力得以加强。

力学是人们对生活中的实际问题的分析研究、不断总结经验而逐步发展起来的一门自然学科理论。力学是要求理论和实际相结合，必须以专业理论去解决生活中和工程中遇到的问题。目前国内现行教学模式，教师侧重围绕课本知识进行课堂教学，注重基本理论及解题方法的讲授，而忽视了基本理论在工程实践中的应用。毕业生在工作中，往往遇到问题不知道怎么解决，即使知道用什么知识解决，也不知道解决到什么程度合适。

一般学生通过大学的学习，能够根据力学简图和计算模型来解题，但也仅仅是会解题，一旦遇到实际问题，根本无法想象出书本上的力学简图和计算模型，更别说怎么计算了。本文就如何培养学生抽象力学模型能力进行论述。

　　一、培养抽象力学模型能力所面临的一些问题及其重要性

　　1.忽视学生工程意识的培养。现今大学生刚刚步入大学，对生活中的实际工程接触相对较少，对于力学的了解也仅限于高中物理中的力学，对于他们今后所要求掌握的力学知识也很模糊，至于力学简图就更不用提了，也是一知半解。故而，学生在大学中学习专业力学更是困难重重，经常遇到一些接触较少的工程问题。在面对这些实际问题时学生不能熟练地把所学专业知识与具体事物相结合。但是当今很多教学中都忽视了培养学生的工程意识，这就导致了学生在面对实际问题时很难做到抽象简化力学模型，也成为培养学生得到这方面能力的一大障碍。

　　2.教师的实际工程经验较少。目前在各所高等院校普遍存在一个问题，很多专业课教师对理论了解的比较多，工程施工经验比较少，这样就会导致教师在讲解力学专业知识时，使学生感到艰涩、难以理解，更不要说学以致用了。

3.抽象力学模型能力培养的重要性。抽象力学模型是学生在学习力学课程时，加强学生运用力学系统化理论从生活、工程或实验中观察各种现象，找出反映事物本质的主要因素，略去次要因素，经过简化来分析实际问题的过程。

在将工程实际问题抽象简化为力学模型过程中，学生运用专业性理论分析处理该工程的重难点及其方案等一些问题，来增加自身对工程问题的了解和今后自身所工作的领域，并且有助于力学本质理论和科研能力的掌握。抽象简化力学模型是学生养成良好力学习惯所不可缺少的环节，而且此过程对在工程实例中灵活运用所学知识起着重要的推动作用。

　　二、培养抽象力学模型能力的必要措施

　　1.注重力学概念与工程实际相联系的教学。对于力学教学中那些比较抽象专业性较强的理论知识，可以配合生活或者工程中的实例对其加以解释，帮助学生理解。如在讲滚动制作时可举例简支桥梁的例子，允许桥梁跨度随温度变化伸长或缩短;讲到材料力学性质和材料强度时，可适当提及当前的科研发展动态，针对各种性质不同的材料，实际工程设计中如何选用材料;并可提起“豆腐渣”工程中的偷工减料现象有一部分就是价格相对便宜强度较低的材料，从而使结构物达不到设计强度而过早损坏。通过列举一些现实生活中常见的例子来更加形象化的教授那些专业性相对较强的理论知识，让学生乐在其中，这样会使学生更容易接受，对于他们灵活运用课堂上的知识也有很大的帮助。

　　除此之外，对于在后续专业课和实际工程中可能会经常用到的理论或结论，要通过列举实例加深记忆，与专业课的一些知识点建立起联系。例如通过计算不同截面形状的梁在相同条件下所耗材料的用量，说明工字截面较为省料，继而通过工程照片向学生介绍工字钢截面在工程中的广泛应用，这样可以使学生在工作中遇到类似的问题时能够更快地找到与自身学到的知识的结合点，从而可以轻送地将其力学模型抽象简化出来。类似的教学也可以为学生在抽象力学模型时奠定基础。

　　2.提高教师的专业素养。在当今的教育形式中，对教师自身的专业素养有很高的要求。“工欲善其事，必先利其器”，现如今的力学专业教师不仅要具有多元化的专业知识储备，而且还要有多方面的专业能力以及丰富的现场施工经验。教师只有自身有过硬的专业素质才能加强学生本身的专业能力。首先，教师要掌握当前时代建筑行业的施工工艺，可以经常去施工现场进行实践，利用自己所掌握的专业知识解决一些实例问题，增强自身的专业业务能力，不要只是“纸上谈兵”。其次，利用自己所积累的现场经验来进行教学，这样可以使学生对专业的理论更容易理解和掌握。最后，教师可利用课余时间收集一些工程实例和力学发展史料，在课上潜移默化的讲给学生听，来加强学生的工程意识。

3.提高施工课程的教学质量。目前，各大高校基本都开设了施工课程，但是课程质量却马马虎虎，并没有达到开设这门课程的目的。施工课程一般以讲授施工工艺和施工方案为主，如何对施工方案进行设计和计算几乎不讲，因为很多教师的专业素养不达标，缺少工程施工经验，教学大纲对这一部分的要求也不到位。因此，很多学生都对这门课不够重视，感觉这门课可上可不上。

其实，这门课对学生力学模型抽象简化能力培养至关重要。首相施工课程不仅仅是为了讲授施工工艺、方案，而最主要的还是课上针对工程临时结构简化成力学模型的大量练习。也就是说，要充分利用这门课程，尽可能的去提高此课的教学质量，让抽象力学模型能力的培养有迹可循，对学生进行有目的、有方法的教学。

4.结合工程实例教学。对于理工类大学生来说，力学课程的开展是为了在以后工作中碰到实际性的问题时能够利用专业知识来解决这些问题，因此训练学生如何从工程中抽象简化出力学模型也就成为了力学课程教学中的重点、难点。然而力学中许多计算例题基本上来源于工程实例，但教材中往往忽略了这些力学模型的原型，所以这就需要在力学教学的过程中，根据学生专业将其课上的经典例题及课后作业习题与实际工程紧密相联，培养学生将实际工程问题与力学模型相联系的能力。

例如：在桥梁施工中支架所用到的力学知识，支架是长细杆，这时我们就可以考虑到运用材料力学压杆稳定性那一章节的内容来解决问题。首先我们建出支架的力学模型来，然后注明它的施工状况，然后利用刚刚讲过的压杆稳定知识去解决这个工程实际问题。

　　通过这样加强在学生平时力学课堂上对实际工程的认知力，与其课堂上所学专业理论的一一对应，使他们在不知不觉中将理论与实际相结合，从而增强他们力学模型的抽象简化能力，为其将来能够顺利解决实际工程问题做出良好的铺垫。

　　5.运用现代教学方法。充分利用计算机教学，开展软件建模课程。在教学过程中教师可以根据大量施工经验寻找出需要利用力学知识解决的问题，并详细说明施工状况，然后让学生运用所学知识通过软件操作建出仿真模型。通过建模过程，让学生充分体会真实结构物的各部分的处理与力学理论中质点、刚体、变形体、基础与地面的接触面、铰链、集中力及分布力的一一对照。在这个过程中不仅大大加强了学生独立自主地思考、解决实际问题的能力，而且充分体现了力学模型抽象简化的重要性。因此，加强高校对学生抽象力学模型能力的要求已经刻不容缓。

　　三、结语

　　通过对现在教学中存在的不重视抽象力学模型能力培养的一些问题的分析，采取注重力学概念和工程实际相结合、提高教师专业素养、运用现代教学方法等一系列措施，可以进一步促使学生抽象简化实际工程力学模型的能力得以提高，使得学生具有更高的专业知识素养，更好地适应社会经济的发展。

　　作者：于玲 秦翔 包龙生 来源：教育教学论坛 2016年24期