如何培养科学思维方法,如何运用科学思维方式( 四 )
二、力学课程的特点有利于创新思维的培养
现代科学起源于西方 , 而力学课程体系的理论性与严密性更是西方科学的典型代表 。 尽管中国古代在力学领域做出了许多重要的贡献 , 如郑玄关于弓受力与变形呈正比关系的描述 , 但应该清醒地认识到 , 这些成果几乎都属于“经验总结”性的结论 , 缺少了严密的逻辑推理以及由此而发展的更深层次的科学探索 。 这也正是中国古代文明迅速被西方现代文明超越并被远远甩在后面的原因 。 力学课程是工科的专业基础课 , 相对于基础课又具有一定的专业性 , 理论性强、逻辑严密 , 并且紧密联系实际 , 其特点十分利于学生科学思维的培养 。
1.力学课程具有深厚的数学基础 。 数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学 , 是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具 。 力学课程具有很强的理论性 , 其大量的定理都来自于严密的数学推导 。 因此 , 力学课程的学习要求学生具有扎实的数学基础 , 踏实、严谨的学习作风 , 按照科学的思维方式处理每一个力学问题 , 而不是仅凭经验总结去直觉、模糊、意会地认识问题 。
2.力学课程与工程实际紧密相连 。 力学知识起源于人类对自然现象的观察和在生产劳动中的经验 , 力学与人类生活和工程实际是密不可分的 。 这就可以在力学课程的教学中利用各种实际问题(包括实验)将理论知识加以灵活运用 , 培养学生的学习兴趣 , 同时也能培养发散性思维能力 , 而发散性思维往往是创新思维的重要来源 。
3.力学课程具有多学科交叉的特点 。 首先 , 力学是物理学的分支 , 其物理、数学基础是不可或缺的 。 从小学开始 , 力学知识就出现在数学和科学课程中 。 中学的物理课程更是以力学为其重点和难点 。 大学物理则又一次涉及到基本力学理论 。 其次 , 在力学课程之后有许多以力学为基础的专业课程 , 甚至还有更加专业的力学课程 。 可以说 , 对力学知识的学习和应用贯穿了学生尤其是工科学生的学习生涯 , 甚至包括将来的工作历程 。 再次 , 力学往往与机械、土木、水利、材料、生物等许多学科交叉 , 这种交叉不仅能拓宽视野 , 拓展思维 , 而且解决了许多单学科不能解决的棘手问题 , 因而也是科学创新的源泉 。
三、创新思维培养的方法
1.树立科学学习理念 。 让学生真正地理解科学的含义 , 尤其像力学这样的自然科学的概念 。 尽管很难对科学作出一个充分而本质的定义 , 但从自然科学的角度可以将其理解为建立在实践基础上 , 经过实践检验和严密逻辑论证的 , 关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系[5] 。 对这样的一种知识体系的学习必须要按照科学的态度和方法进行 。 例如在理论力学中 , 首先介绍了5个静力学公理 , 强调这是公认的真理 , 是从大量的实验中总结出来的 , 并经过大量实验所验证的 。 接下来 , 所有揭示更深层次的静力学关系的定理与结论均以此为基础 , 通过严密的逻辑推理得到 。 前提正确 , 推理正确 , 结论也必定正确 。 为了确定结论的正确性 , 往往还需要通过实验手段进行验证 。 整个过程恰恰反映了科学地探索未知世界的过程 , 这也正是学生学习中应有的学习理念 。 2.培养科学思维习惯 。 许多学生习惯于被动的填鸭式学习 , 对书本上的知识通过死记硬背或者模糊、意会的理解来学习 , 习惯于相信书本上的知识 , 没有质疑精神 , 因而也就不可能出现创新的思想 。 这都是长期以来的应试教育带来的后果 。 在教学中 , 应利用各个教学环节培养学生以科学的思维习惯来学习科学知识 。 例如 , 力学课程的部分内容在中学阶段已有所学习 , 但在大学阶段的学习显然更系统、更深入 , 所用的数学工具也更先进 。 对这部分内容的学习不应简单地重复 , 而应该侧重于引导学生以科学的思维方式重新认识和理解学过的知识 。 通过比较 , 将应试教育中学到的“死的”知识转化为科学研究中解决问题的工具 。
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