前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的力学思维和创新能力养成教育过程，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
0引言
工程力学课程是许多工科类专业的重要基础课程，主要包括理论力学、材料力学和结构力学3部分内容。其中，理论力学研究的主要内容是物体机械运动的一般规律［1］;材料力学主要研究材料的刚度、强度和稳定性的计算方法;结构力学主要研究结构的组成规则及结构在受到不同作用时的内力和位移的计算。工程力学课程与实际工程问题有着密切的联系，为了培养出解决实际问题能力较强的高素质创新型人才，教师在课程教学过程中，应充分重视人才培养的全过程［2］，重点关注学生创新意识、创新思维、创新能力等创新素质的培养，探索“力学思维”的养成教育过程与培养考核方法，推进课程的教学改革进程。
1知识取自网络
1．1网络教学，大势所趋
工程力学课程是许多工科专业的基础课，学生人数较多，这就要求课程教学应适应学科发展的需要，以力学知识为载体，以课堂为主阵地，以科学的教学设计为方法，达到学生既能扎实地掌握理论知识，又能灵活地运用理论知识来分析、解决实际问题的目标［3］。力学网络MOOC和SPOC教学就是一种新型的教学方式，其基本流程为:教师把视频教学资料作为课后作业分配给学生，学生通过观看视频自己理解知识，并完成教师布置的考核习题来达到掌握知识的目的。若学习期间有疑问，还可在网站上提出问题，并进行讨论。此外，教师可根据需求，自由调整课程的进度和评分规则，使教学达到同步性，也可在此过程中培养学生思维的发散性、独立性和创新性。
1．2浅学易懂，深奥难学
在网络教学中，因信息量大、讲课速度较快，容易出现学生进度滞后的情况;且学生因PPT变化速度快，对所讲内容难以完全理解、消化、吸收，特别是对于一些基础较差的同学，思维跟不上老师的节奏，笔记来不及记，甚至干脆不做任何笔记［4］;再者学生的自觉性也难以保证。所以有时太深入讲解会使学生失去耐心与兴趣，而被网络或身边的一些娱乐事物所吸引。浅学易懂，深入难明，这是网络教学的劣势。因此在网络教学中，可将易懂的内容展现在学生面前，而过于深奥的知识点还是留给实体课堂。
1．3扎实基础，适当留白
网络教学无法保证所有学生都可以学会高深的知识，那其存在的价值就该更倾向于巩固基础知识。“拿起笔，划重点，做归纳”之类的事情，都可以在网络教学中完成，从而节省实体课堂的时间。一味地灌输知识并不可取，此时便需要适当地留白。在书画艺术中“留白”常用来制造以无胜有、意在境外的效果，从而给观赏者带来美的感受，教学中恰到好处的“留白”也会给学生留下广阔的创造和思考的空间，这是教学设计的最高境界［5］。留下几个疑问，指明几个方向，然后在实体课堂上为之讲解，既给了学生充足的思考时间，也不会扼杀学生们的创造性。
2思维授自课堂
2．1解决疑难，思维通畅
实体课堂的主要作用是解决学生的疑难问题，疏通思维，同时实体课堂也能发挥网络课堂所没有的解惑与互动的作用，一答一问之间往往能培养学生的创新意识。科学的发展就是不断对奥秘的提问和对问题的解答。学习力学的过程，其实也是一个先生疑，再质疑，再解疑的反复循环过程。就如同各种力的发现过程，科学家们就是在未知与疑惑中，不断实验与寻找，最终将这些力找到并一一命名。教学过程中的照本宣科、一味灌输束缚着学生们的思维。知识在学习中沉淀，也在思考中活跃，教师应善于引导学生独立思考问题，使学生有自己的想法，不迷信、盲从，敢于质疑。培养学生的问题意识，并为他们解决疑难，不仅可以疏通其思维，也有助于培养学生独立思考问题的能力，从而培养其创新思维。
2．2反向思维，求其本源
如果说网络课堂是获取知识的工具，那么实体课堂不仅需要教会学生如何使用工具，而且要教会如何制作工具，这样才可以更加熟练地使用它。当学习到一个公式时，就该引导学生思考“如何推导”。反向思维的本质在于究其本源，就如同牛顿面对砸到头上的苹果，若不深究力的来源，又如何认识到无处不在的万有引力。站在巨人的肩膀上，享用前人研究成果的同时也需要思考知识的本源。只知享用而不去思考，又何谈创新型人才!
2．3发散思维，求其应用
在力学问题中，不同条件下所用到的力学知识不尽相同，而相同条件下能够使用的解题方法也往往不止一种，此时就需要发散的思维模式。发散思维是引导学生打破思维定式，让学生多思路、多层次、多方面、多结果地思考问题，一个公式，多种应用;一个结果，多种求法，而不局限在标准答案之中。它是培养学生创造性思维的重要途径，也是拓宽学生思路的主要手段。同时发散思维也可以让学生的思路不受局限，有时候一种方法无法求解的问题，结合另一种方法便会迎刃而解。例如:假设某一定轴转动刚体的质点系的受力情况已知，求解该质点系的运动规律。针对这一问题可引导学生进行多向思维，学生经过认真思考后提出此题既以可用质点系的动能定理来求，也可以利用刚体定轴转动的微分方程来解［6］。打破思维定式，创造多种可能，这便是发散思维对学习的影响。
3创新源于实践
3．1实践教学，注重应用
目前的力学课程具有高度的抽象性和概括性，而学生在接触力学课程之前，基本没有实习、实践的经历。因此，在教学过程中加入实践教学尤为必要。实践教学不仅加快了学生理解理论知识的进程，而且培养了其思维能力，让学生在实践中拓展思维。通过从理论到实践，从实践再到理论的教学过程，使学生将理论知识应用于实际生产、生活中，培养了学生的实践动手能力和工程应用能力，而高素质人才培养的重要环节之一就是培养其工程应用能力［7］。
3．2力学模型，协助教学
一个好的力学教学模型十分珍贵，它是许多基础教育工作者经过反复实践提炼总结出来的。在教学中，典型模型教学的效果往往是其它方式难以取代的。模型教学有许多优点:其一，吸引学生的兴趣，使学生更认真、专注地听讲;其二，学生可从中学习如何建模;其三，通过模型学生可以直观地观察到力学现象，使其更深入地理解相应的力学知识;其四，使原本枯燥乏味的课堂氛围变得轻松活泼。教学中发现，许多学生对结构的构成及机构的运动等与力学模型有关的问题感到困惑。如今网络教学已经极为普遍，借助网络教学平台，可以进行生动有趣的动态化力学模型教学，许多晦涩难懂的机构运动情况可以以动画模拟的方式清晰地展现在学生面前，给学生一目了然之感［8］。
3．3自建模型，学以致用
理论结合实践尤为重要，学生不应该只局限于课堂的应试教育，更应结合所学知识，提高实践动手能力，将学习与生活融会贯通。力学模型包含着深刻的内涵、蕴含着丰富的力学原理，且形式多样，对学生综合能力的提高有着积极的影响。在模型制作的过程中既可以增进同学们彼此间的友谊，又可以使同学之间相互激励，实现共同进步。以桥梁模型设计为例，可引导学生利用有限的材料，通过计算剪力、弯矩等数值，制作出承重量最大的模型。在此过程中，学生通过自制模型了解了力学的应用，同时可以将所学的梁的内力计算的知识运用到实物计算中去，真正做到了学以致用。
3．4新式教学，育己育人
在传统形式的教学过程中，教师始终是最为重要的角色，然而力学课程理论性过强，学习起来较为枯燥乏味，即使采用PPT、网上视频教学等手段也收效甚微。再者学生在学习过程中容易存在急躁、应付的心理，对知识不求甚解，不善于认真思考问题，所以需要引入一种新式教学方式———助教式学习。让学生参加和组织新教学内容助讲、习题课助讲、作业批改、力学问题讨论等各种教学活动，形成一种助教式教学模式，以小组形式划分班级同学，在选定好的可以由学生助讲的课程中，轮流安排一组成员进行讲课，每个成员皆需要进行讲解以及示范教学。通过助教式学习，大部分学生都能参与进来，学习过程由被动变为主动，不仅学习兴趣提高了，同时分析、解决问题的能力也有所提升，学生的胆量得到了锻炼。在这种教学模式下，学生不止是听老师讲，还有更多的实际行动，可以有效地、主动地接受知识，这样才有助于培养学生的创造性思维。老师也可以从中获取到学生的知识盲区，以及他们忽略的重点，方便之后自己串讲的时候有的放矢地讲课，而不是笼统地复习。甚至可以让学生自行批改作业，或者教授习题课，助教成员由于必须“身体力行”，因此他们往往学得比较认真，对学习中遇到的问题能主动思考、探讨，在探索学习的过程中也能带动其他同学共同学习。
4灵感出自交叉
4．1不拘一格，多向发展
《论语》有言:“举一隅不以三隅反，则不复也。”从这句话可以感受到要通过一件事情类推出其他许多事情的重要性。我们不止要学习力学，而且要将力学延伸到各个学科，使知识融会贯通，促进共同进步。钱伟长先生曾提出“应用数学和力学相结合”的重要研究观念，当别人问起“上海市应用数学和力学研究所”名字的由来时，他是这样回答的:“就是要推动数学与力学继续结缘，以先进的数学工具来研究力学，以力学的进展来推动现代数学的发展［9］。”其实不止数学，生物、化学、材料等学科都可以与力学结合，多向发展既推动了力学的进展，也拓展了力学的应用范围。
4．2知识交叉，寻找共鸣
力学是一门基础学科，在其他各学科上的应用广泛，因此在解决各种学科的问题时所采用的解题思路、方法、技巧都可以应用在解决力学问题中，将所学知识交叉使用，碰撞出新的火花。例如，数学中的化繁为简与力学上所说的化简，究其根源，二者同为一体。遇到复杂的问题时，首先会想到的就是将这个问题分成几个简单的小问题，把不能解决的问题转化为可以解决的问题，然后分别解决，这样，实际上这个复杂的问题也就被解决了。这与解决力学问题时将复杂的力分解成简单的力的做法是异曲同工的。反证法在数学中占据着举足轻重的地位，有时正向思考起来较为棘手的问题，用逆向思维解决却容易很多。应用于力学中就是在分析力学问题时，不能确定的力用反证的方法去验证以此确定物体的受力情况，假设力不存在时验证作用效果是否合理，能则假设成立，反之则假设不成立。
4．3学科交叉，产生灵感
力学不仅是一门基础学科，也是一门应用学科。正是因为力学在生活中无处不在，所以可以和许多学科产生交集，如力学与交通工程学的交叉、力学与材料科学的交叉、力学与生命科学的交叉等。当学习力学的同时有了其他学科知识的辅助，知识的应用前景便被拓宽了，灵感也随之而来。不管在过去还是未来，复合型人才都是人们争相追捧的，也是社会所需要的人才。在学习中巧妙地将其他学科与力学结合起来，将力学的逻辑思维运用到其他学科问题中去，加强彼此的交叉运用，潜移默化中也将其他学科的思想渗透并应用于力学中，有助于开阔思维、产生灵感。
5结语
学习力学是一个从易到难的过程，在电脑屏幕上学习一维和二维的知识，课堂上理解三维立体的知识，在生活实践中接触多维的知识，再与其他的多维知识交叉融合产生灵感，从而达到培养力学思维、提升创新能力的目的。若将基础知识比作工具，那么学生可以在网络上获取工具，在课堂上学会使用，在实践中进行优化，在碰撞中得到升华。注重力学思维和创新能力的“养成教育”有助于培养适应新时展要求的应用创新型高素质人才，是未来力学教学的大势所趋。
参考文献:
［1］哈尔滨工业大学理论力学教研室．理论力学(第8版)［M］．北京:高等教育出版社，2016．
［2］冯辉荣，陈建湟，窦博．力学课程全过程考核与评价模式［J］．绿色科技，2019(24):299－302．
［3］刘静，周晓玲，汪中厚．浅谈工程力学教学中实践与创新能力的培养［J］．上海理工大学学报(社会科学版)，2013，35(2):177－180．
［4］聂丽华，陈华，冯辉荣．试析传统教学与多媒体教学的优势互补［J］．福建农林大学学报(哲学社会科学版)，2006(6):88－90．
［5］王丽．“留白”理念在现代教学设计中的应用［J］．教育评论，2013(5):42－44．
［6］乔元栋．在力学教学中学生创造性思维的培养［J］．河北能源职业技术学院学报，2005(4):81－82．
［7］陈卫增，徐洪．理论力学中工程实体简化力学模型的教学实践［J］．经济研究导刊，2010(29):249－250．
［8］顾铁凤，王晓君，郭美卿．依托网络教学平台设计力学模型动态化教学新体系［J］．实验技术与管理，2014，31(11):177－179．
［9］嵇醒．应用数学和力学的结合:弹性力学建模和解法［J］．力学与实践，2014，36(3):367－371．
作者:冯辉荣 窦博 游鑫 王国金 单位:福建农林大学
