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力学为什么不好学?

2020-12-21 13:06| 发布者: weixin| 查看: 119| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 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。
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。
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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。

工程学培养直观的想象能力;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!

来源:力学酒吧微信公众号(ID:Mechanics-Bar),作者:张伟伟 太原科技大学。

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