李静 郑华升

摘要：教育是强国之本，是全民关注的重点问题之一，如何提高教学质量、培养创新型人才是学校和教师工作的重要任务与职责。力学建模能力对于学生应用力学的基本理论和方法分析解决工程实际问题，尤其是新问题具有重要意义，但其教学效果却往往不能尽如人意。为了提高力学建模教学效果，培养出创新型人才，通过观察和对比力学建模与幼儿搭积木的学习历程，从学生的需求出发，采用对比分析的方法，得出了关注学生的学习状态、遵循循序渐进的原则、突出实际工程背景、采用多样化授课方式的教学原则。

关键词：创新型人才；力学建模；教学效果；搭积木

中图分类号：G642.0文献标识码：A

随着社会、经济、文化的迅猛发展，人们对儿童健康成长发育的重视程度不断提高，对早期教育的认识不断深入，越来越多的人开始关注早期教育，[1]其中“搭积木”由于能够帮助孩子提高空间想象能力、动手能力、创造力等各项能力，受到了不少家长的追捧。

早期教育要抓，大学教育更是不能放松。力学课程作为工科专业的学科基础课，是学生今后学习专业课不可或缺的坚实基础，而力学建模是其精髓。我国著名力学家郑哲敏院士曾经指出：“20世纪以来，应用力学发展了自己一套行之有效的方法论，就是在捕捉主要影响因素的基础上，发展了多种有效的解法，或用于求得解析解或用于求数值解。”其中“有效的解法”其关键是建立合理的力学模型。[2]因此，要想学好力学课必需要学好力学建模。但由于学生对工程实际并不了解，对工程结构单从教材上的平面图形上来看无法建立空间形体，而新结构形式的出现，对学生抽象简化为力学模型的能力提出了更高要求，[3]所以如何教好力学建模，培养出培养具有创新能力的人才，是高等教育面临的新课题。[4]

1 “搭积木”与力学建模的类比分析

俗语有“一理通，百理明”，知识的学习过程是有相通之处的，如果观察幼儿学习搭积木的过程，你会发现，毫无基础的幼儿学习搭积木的过程，与学生们学习力学建模的过程十分相似。幼儿搭积木通常是从“了解”积木开始的，他们会一边看、一边抓、甚至是一边啃，犹如力学建模的教学过程中最初是认识构件和约束。接着幼儿将进入按照图纸拼搭积木的阶段，同时逐步提升案例的难度，直到能够随心搭出自己想要的新模型，这一系列的举动，不正与力学建模教学中介绍完了理论知识，讲解例题、做练习，甚至运用所学解决新的实际问题的过程相符吗！

老话说的好“三岁看到老”，如果继续观察幼儿搭积木，就会发现就结果也惊人相似。一部分幼儿完成不了任务，放弃拼搭，一部分幼儿仅能完成简任务，或只能按图搭建，无法自行创新，还有一部分幼儿则成了积木高手，还能独立设计各种造型。同样的，一部分学生学习力学建模效果不佳，甚至连建模的基本知识都没有理解便想放弃，一部分学生即使具备较强的理论基础，也很难解决实际问题，尤其是新问题，就像是没有图纸无法拼搭积木的孩子，还有一部分学生不仅出色的完成了各项任务，取得好了成绩，还能将所学知识运用到实际工程中，并在今后的运用中发展创新。为何在相同的條件下却“结”出了不同的果，除了“孩子”本身的智力或者天赋之外，还有什么因素在影响着结果呢？要知道大学生本就是在高考这个“大筛子”之中筛选过的，同一个学校相同专业的学生差距并不会太大，同一起跑线，相同的“指导教练”，但结果却是很多学校的学生仍会出现成绩上的差距，甚至是大差距。

2 教学过程的反思

让我们回到最初，通过那些内心世界毫无遮掩的幼儿来分析原因，仔细想想，当孩子因为缺乏兴趣或者反复拼搭不成功要放弃的时候，家长们是怎么做的，有的家长觉得不喜欢就算了，总能找到孩子喜欢的，于是孩子放弃了不再尝试；有的家长会强制孩子继续学习，部分孩子可能因为内心抵触，学习效果不佳，这部分孩子像极了那些被辅导员“逼到”教室却又无心学习的学生，而挂科的学生往往也来自于他们当中；还有一部分家长鼓励孩子，帮助孩子找到正确的方法，取得成功，获得自信，享受乐趣，同时也帮助孩子在今后的人生中建立了不畏难，不怕苦，敢于解决问题并不断创新的品质。

3 对策分析

由此可知，在力学建模的教学过程中应注重以下环节，具体而言有：

3.1 关注学生的学习状态

教师应该是鼓励学生学习、鼓励各种创新和尝试，帮助学生建立学习的信心，培养创新意识，让学生从心里上消除对学习力学建模的抵触或者轻视心理，学生只有在不抵触，以及足够重视的情况下，才能够正常的进入学习状态，这是最重要，也是最难的一步，因为每个学生都是独立的个体，教学却不是一对一进行的，要做到这一点，就要求教师对学生有足够的了解，而在学生人数众多，教师任务繁重的情况下是很难做到的。因此，小班教学、将教师的工作重心从繁琐的事务性工作中解放出来，让跟多的精力投入到教学工作中去，都是十分有必要的。

3.2 遵循循序渐进的原则

任务的难度也是影响结果的重要因素之一，通常任务难度越大时放弃的人也会越多。教师利用图片，视频、教具等各种资源帮助学生理解知识、运用知识，通过逐步提高难度，减少学习困难，让学生不断挑战新任务，发现新的乐趣，是解决力学建模教学效果不佳的重要手段，而资源的筛选和讲解都是对教师业务水平的考验。

3.3 突出实际工程背景

随着数值分析软件的不断发展和广泛应用，力学课程教学的重点不应再强调复杂的计算和推导，而应以解决实际问题为目的，侧重于讲解针对实际问题的基本方法的应用。所以，力学建模的教学应强调实际工程背景，通过调研收集工程实例，提炼出问题的主要因素，提升学生的知识储备，以帮助学生明确力学建模概念、掌握力学建模要点。

3.4 采用多样化授课方式

力学建模的教学，以工程实际问题为对象，因而其教学方式应区别于传统的理论教学，但也不同与实践教学，而是一种突出将实际问题抽象成理论问题的能力的教学方式。力学建模的教学应综合开展理论授课、工程现场参观、实际操作实验和数值模拟实验等教学环节，多方位地培养学生的建模意识和建模能力，使学生真正做到理论紧密联系实际。同时，教师的教学过程要能吸引学生的注意，激发学生的兴趣，让学生主动学习，主动思考，才能事半功倍。例如目前常用的案例教学和讨论式教学法，通过趣味、生动、贴近实际生活的案例吸引学生投入其中，全员参与，提高学生团队意识，帮助学生找准自身的定位，发挥所长，并且培养学生分析问题、思考问题、不断创新、解决新问题的能力，这也是素质教育的根本，是力学建模教学最终要达到的目标。

4 结语

在各种教学方法和教学手段的不断改革，教授回归课堂，重视本科教学质量的社会背景下，要想得到好的教学效果这个果，离不开教师业务能力的不断提升，以及良好的职业道德水平。要牢记教育不是老师一个人的舞台，教学过程是教师与学生相交互的过程，教师一个人是无法完成的。“老吾老以及人之老，幼吾幼以及人之幼”，教师要像关心自己的孩子一样，帮助学生完成心灵上的成长。教师要不断提升业务能力，帮助学生完成学业上的进步，将每一个学生都能培育成合格的大学生。这才是学好力学建模真正的方法与目的。

参考文献：

[1]兰岚.早期教育与人的发展研究[D].延安：延安大学，2015.

[2]钱丽娟，张竞.工程力学建模能力的多方位培养[J].中国科教创新导刊，2013（28）：153.

[3]付明春.工程力学中的建模必要性分析[J].新课程（下），2013（9）.

[4]张淑云，邱继生，代慧娟，侯丕吉.建筑工程专业方向创新性人才培养研究与实践[J].教育教学论坛，2018（48）：111112.

基金项目：武汉华夏理工学院校级教学研究项目（1716）

作者简介：郑华升（1981），男，副教授。