论力学课程中创新人才的培养

在21世纪的今天, 我校要建设成世界先进水平的知名大学, 这是哈工大所肩负的极其光荣而又艰巨的历史使命, 作为学校的一个基本单元——材料力学课程建设需要制定怎样的目标, 需要作些什么工作, 材料力学课程如何肩负培养和造就高素质创新人才摇篮的任务等等。所有这些都是摆在材料力学教师每个人面前, 需要认真思考和研究的问题。

材料力学是力学的基础学科之一, 是技术基础学科之一, 作为国家首届精品课程的材料力学课程, 我校历来把它作为重点课程进行建设。要建设世界先进水平一流大学, 培养创新人才, 材料力学亦应该成为学校的一流课程, 因而材料力学课程建设任重道远。创新人才的培养涉及到方方面面, 而课程建设工作千头万绪, 这里仅就师资队伍, 教材和现代化教学技术这三个方面的问题作一些粗略的设想。

1 具有培养创新能力, 创新意识的高素质师资队伍

创新是一个民族进步的灵魂, 是国家兴旺发达不竭的动力。培养学生具有创新意识和创新能力应该是世界先进水平一流大学人才培养的奋斗目标。要培养学生具有这样的意识能力, 首先要求教师应具有创新精神和创新能力。这就是说, 材料力学课程的师资不仅应该是一支具有敬业精神的教授、副教授, 讲师、助教梯队, 而更应该是一支勇于探求未知力学世界和积极实践知识创新工程的突击队。这支队伍应当具有系统、广博、坚实的力学学科基础理论, 具有一定广度的相关学科知识, 具有丰富的基础力学教学、科学研究经验和突出的教学、科学研究成果。为此, 材料力学课程的教师要建立不断学习、终身学习的观念, 要对未知的力学世界狂热地追求, 要不断的发展和完善自我, 有人说学习是21世纪的主题。学科交叉、渗透综合、整体化, 是学科发展的必然趋势。作为材料力学教师, 不仅要学习、研究各个相关的力学分支学科的基础理论, 而且还要学习有关材料、设计、生命、信息等工程学科的一般知识, 只有这样才会得到创造性思维的源泉和动力, 才会在培养具有创新精神和创新能力人才中、在力学学科的创造性工程中取得成绩。

2 具有培养创新人才能力的材料力学教材

材料力学已经历了近三百年时间的发展和完善过程, 是一门经典、成熟的学科。目前, 国内外的材料力学教材虽然在内容和体系上各异, 但总体上讲, 都是建立在连续、均质、各向同性、线弹性材料基础之上, 都是以杆件为对象, 从经典强度理论出发, 研究它们发生小变形时的强度、刚度和稳定性问题:都是应用平面假设、截面法以及实验研究的主要方法:都是以变形分析或应力分析为主要线索的体系。现在面向21世纪, 站在世界先进水平一流大学的高度, 用现代观点来审视这门学科, 笔者认为:现代的材料力学教材无论在内容上还是在体系上都应该进行极大的变革。

各学科相互交叉、综合发展的趋势, 各向异性材料的广泛应用, 大型结构分析软件在工程设计中的广泛采用, 现行的材料力学课程已不能满足这一发展形式的要求。关于这一问题, 笔者颇有体会。前些年曾和某厂合作研究巨型载重平车机构分析和优化设计课程, 对方的设计和研究人员虽然均是国内有名的铁道学院车辆专业前几年的毕业生, 他们在校虽然均出色地完成了多学时材料力学课程的学习任务, 厂里虽然有先进的计算机和Sap91软件, 但是他们只会AutoCAD而不能应用Sap91作结构分析。原因是他们没有有限元知识, 不会建立力学模型、不知道如何施加载荷、边界条件和分析计算结果等。这就是说现行的材料力学教材内容应有所突破。应精选和强化基本内容, 删除陈旧的部分, 扩充必要的相关学科的前沿知识, 适当反映固体力学和材料力学的最新成果, 为通向现代力学前沿开设窗口和安装接口。为此, 应放松连续、各向同性、线弹性假设等的绝对约束, 适量地引入断裂力学、复合材料力学、塑性力学等基础内容;将以截面法为主的研究方法, 转化为以对单元体应力分析为主的分析方法, 突出对构件的应力、应变分析;淡化构件中一点进入极限状态的强度评价观念, 适当介绍极限载荷方法、累计损伤等强度评价观点;突出解析法和引入数值计算方法 (有限元法) , 削弱或删除图解法等。

3 运用现代化教学手段培养创新人才

以计算机为主要代表的多媒体技术, 以光纤技术为主要代表的现代通信技术, 正急剧地改变着教育思想、观念和教育教学技术本身。传统的文字教材、书本、黑板等知识信息载体已显得乏力和低效, 教师和学生面对面的教学过程和方式已有些乏味。多媒体教学系统、网络教学系统将极大地提高教学效果和教学效率。几年来我研究室所开展的计算机辅助课堂教学已充分证明了这一点。

世界先进水平的一流材料力学教学当然要运用现代化教学技术。对此教研室已予以高度重视并正按计划实施。可以预言, 本世纪前20年, “交互式材料力学远程教学实验室”将深入到课堂、实验课、自习室、答疑室和考场等各个教学环节和领域;材料力学电子教材有可能成为材料力学课程的主导教材, 有声有色的走进教师、学生中间。运用现代化教学技术将促进和实现材料力学课程的变革, 同时也将极大降低教师的劳动强度, 使教师有时间去研究教学和学科建设深层次的问题。

总之, 培养和造就大批具有创新意识和创新能力的高素质人才, 对提高国家知识创新和技术创新能力至关重要。对我们来说既迫在眉睫有任重道远, 我们要加强材料力学课程的建设, 为中华民族的伟大复兴, 为使我校成为世界一流大学培养出更多的创新人才。

摘要：本文就在课程建设中, 从培养创新人才的角度所涉及到的师资队伍、教材和现代化教学手段三方面, 进行简明的分析, 提出新的观点。

关键词：创新,力学,教育思想观念