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地质工科力学课程研究性教学中力学史知识的融入 摘要：以培养学生的实践和创新能力为核心，本文从引入力学史的角度，探讨如何将模块化力学课程体系讲活，激发学生的学习兴趣，启发创新思维，培养科学精神。 关键词：力学教学;力学史;创新思维;科学精神 力学已经广泛应用在地质工程、材料、土木和机械等工程领中，同时也是这些专业的本科生和研究生的必修课程。结合我校地质特色的实际情况以及力学课程自身的应用基础特点，且满足不同专业和不同层次学生对力学课程的需求，以培养学生的创新和实践能力为核心，讲究教学方法，优化组合模块化的力学课程教学体系，突破传统模式，实现相关内容的融合、贯通，形成一个新的思维体系，可以达到提高教学效率的目的[1]。但力学类课程公式推导比较烦琐、计算结果比较复杂，学生往往陷入一个个概念和公式的包围中，不知道这些概念和公式在历史上是怎么产生和演变的，也不能灵活运用这些知识解决实际问题，最终导致很多学生对此类课程产生厌学情绪。如何在讲授力学课的过程中，引发学生学习兴趣，激发学生的学习热情，同时灵活掌握该门课程，是一个具有挑战性的问题，需要高校教师有一套合适的授课方法和授课技巧。 一、寓教于史，激发学习兴趣 力学源于人们对自然界各种现象的观察及生产生活中实践经验的，而力学史可以记载人类从自然现象、生产和生活中认识、观察和应用物体的机械运动规律。要想了解一门学科的过去和现在，或者正确评价一门学科的教学和研究成果，或者预测一门学科的发展，都需要认真学习该门学科的历史，掌握它的发展变化规律。 在模块化力学课程教学中，讲解力学史可以使学生增长知识、开阔视野，还会让学生认识到课程的地位和重要性，也能够激起学生的学习兴趣。早在远古时代，人们通过使用简单工具或者机械的一些实践活动，就逐渐出一些力学经验。公元前2～3世纪前后，静力学得到了发展，亚里士多德（Aristotle）和阿基米德（Archimedes）是这个时期的两个典型代表人物。伽利略（Galileo）奠定了动力学的基础，经哥白尼（Copernicus）和开普勒（Kepler）对行星运动规律的研究，到后来牛顿三大力学定律的建立，逐渐完善了力学学科的科学体系。随着工业时代的来临，出现了刚体力学以及拉格朗日（Lagrange）建立了分析力学的体系。后来，大型的建筑结构以及桥梁结构，逐渐要求人们了解可变形体系的运动规律，于是柯西（Cauchy）、纳维（Navier）、欧拉（Euler）等人构建的弹性体的平衡和运动开始进行研究。随着水管流动、沟渠的建设与改进、船舶等需要，研究流体的平衡、流动引起的阻力等问题变得非常现实和迫切。近代社会特别是航空航天的发展，出现了以普朗特（Prandtl）、卡门（vonKarman）为代表的应用力学学派。计算机的问世使力学得到了长足的发展，一些数值模拟，如有限差分和有限元等开始逐步出现。这样，需要研究的力学模型越来越复杂，进而需要考虑的物理因素越来越多，主要表现为力、热、电、磁、声、光、化学等多场耦合，由宏观、细观、微观到纳观，不同尺度下力学行为及其跨尺度链接，从而形成了断裂力学、生物力学、智能材料力学、纳米力学和物理力学等一批有学科交叉特点的新学科[2-4]。 通过力学发展史的简单综述，将各个模块化的力学知识链接起来，让学生了解社会发展的不同阶段必然催生相应的力学理论，力学理论的发展必然带有社会和经济发展的印记;同时让学生了解所要学习的力学知识所处的地位和作用。除了讲授力学学科的发展和应用历史，还应让学生了解杰出力学科学家的人生奋斗历程，提高学生学习的积极主动性，培养他们学习的兴趣。 讲授流体静力学时，总会向学生们介绍阿基米德的贡献。阿基米德在古希腊西西里的叙拉古出生，他的父亲是天文学家，父亲本想让阿基米德学医，但是他却痴迷上了数学。当阿基米德在思考问题或演算的时候，他习惯于在沙土上写写画画。在公元前212年，罗马人攻入叙拉古，当时阿基米德正在沙地上画数学图形，罗马大兵向他寻问，可是正陷入沉思中的阿基米德当时并没有理会罗马大兵问的是什么问题，自己只是警告罗马战士别动他的这些图，于是罗马大兵将阿基米德给捅死了。也就是说，阿基米德忠诚于科学，为全神贯注于数学而丧生。又如讲授材料力学、弹性力学和流体力学时，经常会介绍欧拉的学术贡献。欧拉是力学史上非常杰出的学者，同时也是有史以来的四大数学家之一。他13岁时入读巴塞尔大学，15岁大学毕业，16岁获得硕士学位，26岁成为圣彼得堡科学院院士;然而在他28岁时，右眼失明，56岁时，欧拉的左眼也失明，可以说他在黑暗中整整拼搏了20年，并且他一生所有的作品中，有一半是凭着惊人的记忆和心算进行写作和研究的。后来，由于圣彼得堡科学院发生火灾，64岁的欧拉险些葬身火海。据统计，欧拉发表的著作和论文达560部，且还留下了大量未发表的手稿。所以