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1、工程力学教学中渗透文史知识案例探索 摘要：工程力学是工程专业本科教学中一门重要的专业基础课。为了提高学生学习爱好，在力学教学中融入文史素材案例，不仅能增加课堂趣味性，提高学生的求知欲，而且可以在潜移默化中培育学生工程科学精神，从而提高教学质量和学生素养。 关键词：工程力学；文史学问；学习爱好 中图分类号：G642.4 文献标记码：A 文章编号：1674-932439-0215-02 一、引言 现代科学技术迅猛发展，要求高校教化树立素养教化的观念，从偏重学问传授转变到重视实力素养培育上来。工程力学是高校工科类专业教化中一门重要的专业基础课，它包括静力学和材料力学两部分。通过本课程的学习，培育学生
2、应用力学理论解决工程问题的实力，同时也是结构力学、弹性力学、钢结构等后继课程的理论基础。在2022年我校“卓越工程师教化培育安排”中，工程力学是轮机工程、热能与动力工程、工业工程等专业的学科基础必修课程，占有重要的地位。目前，高校生本科力学课程教学现状并不乐观。主要体现在学生对课程学问感到味同嚼蜡，缺乏学习爱好，自主学习实力弱，特殊是学生欠缺主动发觉问题和解决问题的动力和实力。自主学习实力弱等。这些问题严峻影响了工程力学教学质量的提高。 现代自然科学是从力学起先的1，力学探讨成果对自然科学、工程技术的发展和社会进步做出了突出的贡献，其发展历史中蕴含着丰富的人文素养教化素材。假如能在实际教学中结
3、合相关学问点，介绍杰出科学家人生奋斗的历程，穿插好玩、在益的文史学问案例，一方面可活跃课堂气氛，激发学生的学习爱好；另一方面，将执着追求、求实创新的科学精神在潜移默化中传输给学生，提高学生科学素养。在我校工程力学教学过程中，通过引用一些代表性的典型力学文史学问案例，将学问传授与人文素养培育渗透融合，已经取得了较好的教学效果。下面以中国古代力学成果介绍和魁北克大桥垮塌事故为例说明。 二、引古论今，激发学生爱国热忱和历史责任感 读史可以明智。力学教材中，绝大部分力学原理都是以外国人名命名的，介绍我国古代力学成就的资料很少。教学中穿插介绍中国古代力学成果2，3，往往会产生让学生耳目一新的效果。例如：
4、讲到力的概念时，可顺势引用春秋时代墨家代表人物墨翟在墨经中对力的定义：“力，形之所以奋也”。根据字面理解，“形”指物体，“奋”即运动变形，也就是说力是物体产生运动变形的缘由。这与牛顿经典力学对力的看法基本一样。材料弹性变形定律是力学基本定律之一，由英国闻名科学家胡克于1678年提出。东汉闻名经学家郑玄，在为春秋时期文献考工记马人“量其力，有三钧”一句作注解中写到：“弓力胜三石，引之中三尺，弛其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺”。即测量弓力时，先将弓的弦松开，用绳子松松地套住弓的两端，然后加重物测量；重量每增加一石，则弓弦就伸长一尺。可以看出，郑玄已经正确描述了力与变形成线性正比的关系，比胡
5、克足足早了1500多年。中国尽管没有发展出现代科学，但劳动人民在实践中总结出了许多暗含力学原理的珍贵阅历，确定横梁高宽比就是中国古代重大力学成就之一4。早在公元前5000年，浙江河姆渡遗址中梁木与木枋的高度比大约是41，已经相识到增大梁木断面的高度对于承重的重要性。宋代李诫在其所著营造法式中写道：“凡梁之大小，各随其广分为三分之二为厚。”意思是房梁要从圆木中截取高宽之比为32的矩形最合理。这个比值与理论计算值1.414很接近，兼顾了梁抗弯强度和刚度因素，科学而规范，对后世营造起了重大影响。在讲到梁弯曲应力强度条件时，就可以引用这一素材。凡如此类，结合课程内容，追溯中国古代力学辉煌成就，体会到了
6、古代中国人民的才智，将爱国主义教化融入教学之中，激发民族自强心和历史责任感，从而提高学生对力学课的学习爱好。 三、以史为鉴，培育学生工程科学素养 力学是一门应用性实践性很强的学科，不仅要求学生驾驭公式定理的推导，更要通过习题练习培育严谨求实的科学看法。通过引用一些典型工程案例，可进行学生工程科学素养培育。例如，可引用闻名的加拿大魁北克大桥垮塌事故案例。1900年，魁北克大桥起先修建，横贯加拿大圣劳伦斯河，是当时世界上最长的桥梁。主设计师库帕为了节约成本，没有经过细致验算，轻率延长了大桥主跨的长度，由500米增长到了600米。1907年8月29日，当桥梁即将竣工之际，发生了垮塌事故，75人死亡，
7、多人受伤。事故调查表明，正是由于库帕的过分自信，忽视了对桁架重量的精确计算，而导致悲剧的发生。1913年，大桥的设计建立重新起先，可血的教训没有被吸取，1916年9月重建过程中，悲剧再一次重演：由于某个支撑点的材料指标不到位，中间最长的桥身突然塌陷，造成10名工人死亡。该事故被Engineering news称为“有史以来的最大工程灾难”，也被认为是悬臂结构的最大灾难，还被评为20世纪10大工程技术悲剧之首5。库帕所毕业的加拿大工学院也因此声誉扫地，但是学校并没有掩饰、隐瞒这次事故。相反，为了牢记这个教训，它联合倡议七所工程学院筹资买下了大桥的钢梁残骸，打造成一枚枚指环，分发给每年从工程系毕业
8、的学生，取名“耻辱戒指”，又名“工程师之戒”。这枚戒指代表着工程师的傲慢、责任、义务以及谦逊。从那以后，该校的毕业生被授予毕业证的同时，都会领到一枚耻辱戒指。毕业生们把大桥残骸制成的耻辱戒指戴在左手小拇指上，告诫自己恒久不要遗忘历史的教训与耻辱，激励自己奋勉图强，随时提示着工程师对他人生命和财产的责任。通过这个案例的介绍，学生心灵上受到震撼。深切体会到作为一名将来的工程师，应常存敬畏之心，敬重自然科学规律，严谨求实，才能保证工程不出质量问题。 工程力学是一门强调逻辑性和理论性的工程专业基础课程，在教学过程中适当引入力学文史学问案例，可以起到多重效果。首先丰富了力学教学内容，激发学生由被动应付转
9、变为主动求知，提高学习主动性。更重要的是，通过这些鲜活的事实案例，培育这些将来工程师提高科学素养，树立历史社会责任感，以严谨求实的科学看法面对自身学习、工作遇到的种种问题，从而为他们终生学习和今后发展打下坚实的基础，达到了高校素养教化的目的。同时，也可以显著提升老师教学水平。通过力学学问案例的搜集整理，拓宽学问领域，增加了老师自身的学问积累，对学科理论有了更深刻的理解。同时，老师也能从学生提问和探讨中得到启发，真正做到教学相长。在实际教学中，案例搜集要留意丰富典型，与时俱进，可选取近期发生的国内外有重大影响的工程案例。另外，如何选择合适的时机，从而将教学学问点与这些案例亲密结合，还须要在教学实
10、践中不断探究。 总之，将文史学问案例融入基础力学教学中，可以发挥主动作用，提高学生的学习爱好，培育学生的工程实践实力和创新实力，努力实现传授学问、培育实力和提高素养“三位一体”。 参考文献： 1武际可.力学史M.北京：高等教化出版社，2022. 2戴世强，张文，冯秀芳.古今力学思想与方法M.上海：上海高校出版社，2022. 3老亮.中国古代材料力学史M.长沙：国防科技高校出版社，11011. 4戴念祖.中国力学史札记：螺旋与横梁高宽比J.力学与实践，19101，：67-68. 5肖峰.从魁北克大桥垮塌的文化成因看工程文化的价值J.自然辩证法通讯，2022，28：12-17. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页