固体力学概论范文1
力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。
力学也可按所研究对象区分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支，流体包括液体和气体；固体力学和流体力学可统称为连续介质力学，它们通常都采用连续介质的模型。固体力学和流体力学从力学分出后，余下的部分组成一般力学。
一般力学通常是指以质点、质点系、刚体、刚体系为研究对象的力学，有时还把抽象的动力学系统也作为研究对象。一般力学除了研究离散系统的基本力学规律外，还研究某些与现代工程技术有关的新兴学科的理论。
一般力学、固体力学和流体力学这三个主要分支在发展过程中，又因对象或模型的不同出现了一些分支学科和研究领域。属于一般力学的有理论力学(狭义的)、分析力学、外弹道学、振动理论、刚体动力学、陀螺力学、运动稳定性等；属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学等；流体力学是由早期的水力学和水动力学这两个风格迥异的分支汇合而成，现在则有空气动力学、气体动力学、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等分支。各分支学科间的交*结果又产生粘弹性理论、流变学、气动弹性力学等。
力学也可按研究时所采用的主要手段区分为三个方面：理论分析、实验研究和数值计算。实验力学包括实验应力分析、水动力学实验和空气动力实验等。着重用数值计算手段的计算力学，是广泛使用电子计算机后才出现的，其中有计算结构力学、计算流体力学等。对一个具体的力学课题或研究项目，往往需要理论、实验和计算这三方面的相互配合。
力学在工程技术方面的应用结果形成工程力学或应用力学的各种分支，诸如土力学、岩石力学、爆炸力学复合材料力学、工业空气动力学、环境空气动力学等。
力学和其他基础科学的结合也产生一些交又性的分支，最早的是和天文学结合产生的天体力学。在20世纪特别是60年代以来，出现更多的这类交*分支，其中有物理力学、化学流体动力学、等离子体动力学、电流体动力学、磁流体力学、热弹性力学、理性力学、生物力学、生物流变学、地质力学、地球动力学、地球构造动力学、地球流体力学等。
运动学发展简史
运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。
用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质(如质量等)和加在物体上的力。
运动学主要研究点和刚体的运动规律。点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。
在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。
运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。
运动学的发展历史
运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。
伽利略发现了等加速直线运动中，距离与时间二次方成正比的规律，建立了加速度的概念。在对弹射体运动的研究中，他得出抛物线轨迹，并建立了运动(或速度)合成的平行四边形法则，伽利略为点的运动学奠定了基础。在此基础上，惠更斯在对摆的运动和牛顿在对天体运动的研究中，各自独立地提出了离心力的概念，从而发现了向心加速度与速度的二次方成正比、同半径成反比的规律。
18世纪后期，由于天文学、造船业和机械业的发展和需要，欧拉用几何方法系统地研究了刚体的定轴转动和刚体的定点运动问题，提出了后人用他的姓氏命名的欧拉角的概念，建立了欧拉运动学方程和刚体有限转动位移定理，并由此得到刚体瞬时转动轴和瞬时角速度矢量的概念，深刻地揭示了这种复杂运动形式的基本运动特征。所以欧拉可称为刚体运动学的奠基人。
此后，拉格朗日和汉密尔顿分别引入了广义坐标、广义速度和广义动量，为在多维位形空间和相空间中用几何方法描述多自由度质点系统的运动开辟了新的途径，促进了分析动力学的发展。
19世纪末以来，为了适应不同生产需要、完成不同动作的各种机器相继出现并广泛使用，于是，机构学应运而生。机构学的任务是分析机构的运动规律，根据需要实现的运动设计新的机构和进行机构的综合。现代仪器和自动化技术的发展又促进机构学的进一步发展，提出了各种平面和空间机构运动分析和综合的问题，作为机构学的理论基础，运动学已逐渐脱离动力学而成为经典力学中一个独立的分支。
固体力学发展简史
固体力学是力学中形成较早、理论性较强、应用较广的一个分支，它主要研究可变形固体在外界因素(如载荷、温度、湿度等)作用下，其内部各个质点所产生的位移、运动、应力、应变以及破坏等的规律。
固体力学研究的内容既有弹性问题，又有塑性问题；既有线性问题，又有非线性问题。在固体力学的早期研究中，一般多假设物体是均匀连续介质，但近年来发展起来的复合材料力学和断裂力学扩大了研究范围，它们分别研究非均匀连续体和含有裂纹的非连续体.
自然界中存在着大至天体，小至粒子的固态物体和各种固体力学问题。人所共知的山崩地裂、沧海桑田都与固体力学有关。现代工程中，无论是飞行器、船舶、坦克，还是房屋、桥梁、水坝、原子反应堆以及日用家具，其结构设计和计算都应用了固体力学的原理和计算方法。
由于工程范围的不断扩大和科学技术的迅速发展，固体力学也在发展，一方面要继承传统的有用的经典理论，另一方面为适应各们现代工程的特点而建立新的理论和方法。
固体力学的研究对象按照物体形状可分为杆件、板壳、空间体、薄壁杆件四类。薄壁杆件是指长宽厚尺寸都不是同量级的固体物件。在飞行器、船舶和建筑等工程结构中都广泛采用了薄壁杆件。
固体力学的发展历史
萌芽时期 远在公元前二千多年前，中国和世界其他文明古国就开始建造有力学思想的建筑物、简单的车船和狩猎工具等。中国在隋开皇中期(公元591～599年)建造的赵州石拱桥，已蕴含了近代杆、板、壳体设计的一些基本思想。
随着实践经验的积累和工艺精度的提高，人类在房屋建筑、桥梁和船舶建造方面都不断取得辉煌的成就，但早期的关于强度计算或经验估算等方面的许多资料并没有流传下来。尽管如此，这些成就还是为较早发展起来的固体力学理论，特别是为后来划归材料力学和结构力学那些理论奠定了基础。
发展时期 实践经验的积累和17世纪物理学的成就，为固体力学理论的发展准备了条件。在18世纪，制造大型机器、建造大型桥梁和大型厂房这些社会需要，成为固体力学发展的推动力。
这期间，固体力学理论的发展也经历了四个阶段：基本概念形成的阶段；解决特殊问题的阶段；建立一般理论、原理、方法、数学方程的阶段；探讨复杂问题的阶段。在这一时期，固体力学基本上是沿着研究弹性规律和研究塑性规律，这样两条平行的道路发展的，而弹性规律的研究开始较早。
弹性固体的力学理论是在实践的基础上于17世纪发展起来的。英国的胡克于1678年提出：物体的变形与所受外载荷成正比，后称为胡克定律；瑞士的雅各布第一·伯努利在17世纪末提出关于弹性杆的挠度曲线的概念；而丹尼尔第一·伯努利于18世纪中期，首先导出棱柱杆侧向振动的微分方程；瑞士的欧拉于1744年建立了受压柱体失稳临界值的公式，又于1757年建立了柱体受压的微分方程，从而成为第一个研究稳定性问题的学者；法国的库仑在1773年提出了材料强度理论，他还在1784年研究了扭转问题并提出剪切的概念。这些研究成果为深入研究弹性固体的力学理论奠定了基础。
法国的纳维于1820年研究了薄板弯曲问题，并于次年发表了弹性力学的基本方程；法国的柯西于1822年给出应力和应变的严格定义，并于次年导出矩形六面体微元的平衡微分方程。柯西提出的应力和应变概念，对后来数学弹性理论，乃至整个固体力学的发展产生了深远的影响。
法国的泊阿松于1829年得出了受横向载荷平板的挠度方程；1855年，法国的圣维南用半逆解法解出了柱体扭转和弯曲问题，并提出了有名的圣维南原理；随后，德国的诺伊曼建立了三维弹性理论，并建立了研究圆轴纵向振动的较完善的方法；德国的基尔霍夫提出粱的平截面假设和板壳的直法线假设，他还建立了板壳的准确边界条件并导出了平板弯曲方程；英国的麦克斯韦在19世纪50年代，发展了光测弹性的应力分析技术后，又于1864年对只有两个力的简单情况提出了功的互等定理，随后，意大利的贝蒂于1872年对该定理加以普遍证明；意大利的卡斯蒂利亚诺于1873年提出了卡氏第一和卡氏第二定理；德国的恩盖塞于1884年提出了余能的概念。
德国的普朗特于1903年提出了解扭转问题的薄膜比拟法；铁木辛柯在20世纪初，用能量原理解决了许多杆板、壳的稳定性问题；匈牙利的卡门首先建立了弹性平板非线性的基本微分方程，为以后研究非线性问题开辟了道路。
苏联的穆斯赫利什维利于1933年发表了弹性力学复变函数方法；美国的唐奈于同一年研究了圆柱形壳在扭力作用下的稳定性问题，并在后来建立了唐奈方程；弗吕格于1932年和1934年发表了圆柱形薄壳的稳定性和弯曲的研究成果；苏联的符拉索夫在1940年前后建立了薄壁杆、折板系、扁壳等二维结构的一般理论。
在飞行器、舰艇、原子反应堆和大型建筑等结构的高精度要求下，有很多学者参加了力学研究工作，并解决了大量复杂问题。此外，弹性固体的力学理论还不断渗透到其他领域，如用于纺织纤维、人体骨骼、心脏、血管等方面的研究。
1773年库仑提出土的屈服条件，这是人类定量研究塑性问题的开端。1864年特雷斯卡在对金属材料研究的基础上，提出了最大剪应力屈服条件，它和后来德国的光泽斯于1913年提出的最大形变比能屈服条件，是塑性理论中两个最重要的屈服条件。19世纪60年代末、70年代初，圣维南提出塑性理论的基本假设，并建立了它的基本方程，他还解决了一些简单的塑性变形问题。
现代固体力学时期 指的是第二次世界大战以后的时期，这个时期固体力学的发展有两个特征：一是有限元法和电子计算机在固体力学中得到广泛应用；二是出现了两个新的分支——断裂力学和复合材料力学。
特纳等人于1956年提出有限元法的概念后，有限元法发展很快，在固体力学中大量应用，解决了很多复杂的问题。
固体力学概论范文2
随着计算机的普及，数学进入了许多以往不曾涉及的领域。原来大学课程中只作定性分析的学科，现在开始了定量分析，如经济学、社会学、生态学、医学等。这些学科与数学相互交叉，大量的新学科纷纷出现，数学不再被理工科学生独享，更多的文科生加入到这个学科中来。
一、重视高等数学概念的巩固
数学概念体现了数学的明确性和严密性。在高等数学中，诸如"函数"、"极限"、"积分"这样一些概念的定义，都是为了正确地规定数学中所使用的术语的含义。人们就是充分运用了数学概念的作用，有效地从数和量的角度对事物进行分类，从而展开数学思维活动和形成数学思想与方法的。数学概念寥寥数语就包含了丰富复杂的思想内容，而将它与既有明确性又有严密性的其他概念结合起来，又进一步创造出新的概念，反复地这样做，逐步创造出含义越来越丰富的数学概念、数学思想和数学方法。数学概念的一个基本特点是具有抽象的形式化。函数概念的形成过程就可以说明这一点。尽管"函数"的朴素观念，几乎是与数学本身同时出现的，表现在研究物体的大小以及位置关系时，自然就碰到了通常函数关系的那种数量关系。然而，作为数学研究对象的函数概念，直到17世纪末才由莱布尼兹引入。后来人类经过多次抽象化，函数概念才逐步形成今天的面貌。考察这个全过程，数学概念的抽象性的特点就变得一目了然了。最初人类把函数只是当作"幂"的同义语，到莱布尼兹才把"凡是与曲线的点有关的量"称为函数。
巩固概念是概念教学的重要环节。心理学原理告诉我们，概念一旦获得，如不及时巩固，就会被遗忘。巩固概念，首先应在引入、形成概念后，及时进行复述，以加深对概念的印象；其次应重视在发展中巩固；第三是通过概念的应用来巩固。概念的应用要注意递进的过程，即由初步的、简单的应用，逐步发展到较复杂的应用。要注意引导学生在判断、推理、证明中运用概念，在日常生活、生产实践中运用概念，以加深对概念的理解，达到巩固概念的目的。反映在具体概念的教学中，应当引导学生思考分析以下几个问题：（1）新概念是怎样引进的，它的实际背景和现实模型是什么？（2）新概念的内涵是什么，外延有哪些，它和已学过的旧概念有何内在联系？（3）怎样判断某一个对象是否合乎定义的要求，怎样列举不符合定义要求的反例？（4）利用新概念可以解决什么问题？（5）条件许可的话，还可以进一步分析新概念为什么采用这样的定义，能否改变定义项？如在讲到一元函数微分概念时，可做以下分析：在数学中给出（界定）一个概念（定义），接着就应该讨论它的内涵和外延。在此，定义之后就应该考虑什么样的函数是可微函数？可微函数具有什么特征（性质）？第一个问题若用定义去检验判别有点大海捞针的感觉，因为函数太多了，因此常从第二个问题人手，利用可微函数的定义讨论这类函数所具有的性质，也就是可微函数的必要条件。接着自然会问：这条件是否又是充分条件呢？若是，就解决了什么样的函数可微这个问题。若不是，通过完善条件导出可微定义中的条件，也就解决了第一个问题。
二、重视对数学思想、方法的训练
对许多知识淡化了严密的推导过程，并不等于我们对于所有结论都简单而直接地拿来。我们把节省的时间，除了用来训练学生应用数学知识的能力，还用来对学生进行数学思想方法的训练。例如，定积分的学习，单纯从计算的角度出发，在学习了不定积分后，只需10分钟讲明"牛顿-莱布尼兹"公式即可。可这样做，削弱了学生对定积分的理解，而且"微元法"这一基本的、有实用价值的思想方法将与学生失之交臂。因此，我们从学生熟悉的求平面图形的面积入手，引导学生体验领悟微元法，然后通过物理学、经济学的实例，加深对微元法的理解。同时，应加强基础学科交叉、注重素质教育。由于高等数学的主要内容是微积分，因此，要求学生对一元函数微积分学的知识要掌握牢固、扎实，能熟练运用其基本理论和公式计算有关题目。为此，我们应安排的课时较多一些，如在解方程中介绍行列式的知识；在极值的应用中结合管理学的知识等。在讲授例题中注重学生能力的培养，鼓励学生一题多解，培养学生的创新意识。对课程改革要制定明确的目标和详细的措施，同时制定相关的规章制度以保证这些制度的有效执行，并对这些措施进行及时总结和改进。通过这些措施的实施，课程改革才能取得较为明显的效果。
三、在课堂教学中加强数学思想方法教学的手段
1）编写新的高等数学教案。这之中，对其体系结构、内容选取、练习内容、形式以及叙述的方式都要体现数学思想方法教学的要求，特别要重视编写好绪论和每章开始的概述和末尾的结束语或小结。
2）根据每一教学内容的类型和特点去设计贯彻数学思想方法教学的途径。教师要以启发式教学思想为指导，尝试采用发现法、探究法等多种教学法，充分运用变式教学，发挥教师的向导作用，创造性地运用技巧，拓展学生的思维空间。
3）指导学生做好各章节的小结，阅读有关数学思想方法的参考书或举办专题报告会。教师要在充分研究和了解学生的基础上，运用讨论法、研究法等鼓励学生相互探讨、争论、交流思维方法，相互启迪，产生共鸣。
固体力学概论范文3
摘要：高中物理教学中，概念和规律既是最基础的知识，又是最重要的内容。所以，帮助学生形成牢固正确的物理概念和准确地掌握物理规律，具有十分重要的意义。
关键词：物理；概念；规律；感性材料；理性归纳
高中物理教学中，概念和规律既是最基础的知识，又是最重要的内容。所以，帮助学生形成牢固正确的物理概念和准确地掌握物理规律，具有十分重要的意义。对于概念和规律的实质和意义的理解是分层次的，高中一、二年级初学时的理解是浅层次的，在三年级复习过程中要逐步提高。
例如对力的概念的理解包括对具体的力（重力、弹力、摩擦力、电场力、安培力、洛仑兹力等）的概念的理解，也包括对一般、抽象的力的概念的理解，还包括力作用于物体产生不同的效果的理解等。我们需要从不同的角度来理解力的概念，我们在繁杂的力学问题中，在带电粒子在电场和磁场运动问题中，遇到各种各样的力，通过这些问题不断加深对不同性质的力的理解，也不断加深对抽象的普遍的力的概念的理解。又如：
物体沿斜面下滑支持力不做功（斜面不动），这是常见的情况，但不能得出支持力总不做功的错误结论。支持力的特点是方向垂直斜面，如斜面可动，支持力可以做正功，也可以做负功；静摩擦力可以使物体加速，也可以使物体减速，可以做正功、做负功、不做功，但一对静摩擦力总不做功（做功代数和为零）；滑动摩擦力可以使物体减速，也可以使物体加速，可以做正功、做负功，但一对滑动摩擦力总做负功，系统克服一对滑动磨擦力做的功等于系统内能的增加量。
类似的问题很多，我们应该不断总结、归纳。那么，如何正确把握物理概念与规律呢？我在多年的物理教学实践中得到了一点体会，愿与大家分享：
（一）介绍相关的感性材料，获得必要的感性认识，这是学生形成概念和掌握规律的基础
在物理学习中，使学生对所学习的物理问题获得生动而具体的感性认识是非常必要的。在物理教学中，如果学生对所学习的物理问题还没有获得必要的感性认识，还没有认清必要的物理现象，教师就急于向学生讲解概念和规律，采用“填鸭式”的教学，学生靠灌输得来的“概念”和“规律”就将是空中楼阁。其实，当学生对教师介绍有关的物理现象和物理事例有了比较充分的感性认识，而学生自己用已学的知识又无法合理地说明和解释这些现象与事例时，便会有强烈的求知欲。例如，我们都有这样的体验，一个身高体壮的大人从你身旁走过，不当心碰了你一下，可能使你打个趔趄，甚至摔倒。但是，如果碰你的是个瘦小的小孩，尽管他走得跟那个大人一样快，打趔趄甚至摔倒的可能不是你，却是他。学生便会产生“这究竟为什么？这到底是什么？”的探究心理，这种探究心理，这种对学习内容的浓厚兴趣，正是学生学习概念掌握规律的内部动机。可见，当我们考虑一个物体的运动效果时，只考虑运动速度是不够的，还必须把物体的质量考虑进去。物理学上把物体的质量和速度的乘积叫物体的动量。
每一个物理概念和规律都包含着大量的具体事例。在物理教学时，特别需要注意的是，并不是具体事例越多越好，为了帮助学生能在感性认识的基础上进行分析，我们教师必须精选典型事例，这样才能收到预期的效果。
（二）正确进行科学抽象，由感性认识上升到理性认识阶段，这是形成概念，掌握规律的关键
观察同一个物理现象，不同的学生会得出不同的结论。因为在每一个物理现象中，存在着多种因素的影响。如果把握不住抽象思维的正确方向，就会得出错误的结论。例如，在“马拉车”的问题上，尽管学生把牛顿第三定律背得滚瓜烂熟，思想上总还认为“马对车有拉力，车对马没拉力”或者“马对车的拉力大于车对马的拉力”。学生“最有力的证据”是：反正是马拉着车向前走，而不是车拉着马向后退。学生主要是固执地盯住了马拉车向前走这一直观的表面现象，而没有对车，马的启动过程以及车，马与路面之间的作用力做深入细致的饿分析。
（三）对相关物理问题的感性材料进行科学抽象，得出结论后，为了强化概念和规律，还得理解所学概念和规律
那么学生怎样才算形成了物理概念呢？至少明白为什么要引入这个概念，能说出这个概念是如何定义的，对于物理量要记住它的单位，对于有定义式的物理量要记住它的定义式，明确概念的适用范围，弄清楚一些容易混淆的物理概念之间的区别和联系。
固体力学概论范文4
关键词：初三化学教学；概念教学；学法指导；实验教学
一、注重概念教学，准确掌握概念
1 讲清概念中的关键字、词的含义。化学概念是用简明、精辟的语言高度概括出来的，概念中的每一个字、词都有一定的内涵，它揭示了概念的本质，又是与易混淆概念的区别。为了使学生深刻领会概念的含义，教师对概念论述时要注意用词的准确性和严密性，抓住概念中的关键性字词，找出概念的本质特征。如，讲解“催化剂”时，要抓住“改变”（化学反应速率）和“两不变”（化学反应前后质量和化学性质）以及“剂”（指一种物质）的意思。在讲解概念时，还要及时纠正某些用词不当及概念认识上的错误，这样有利于培养学生的逻辑思维习惯。
2 从正反两方面引导学生理清概念。有些概念，有时从正面讲完之后，再从反面加以比较来讲，可以使学生不致混淆，加深对概念的理解，理清概念的准确含义。如，讲了“由两种元素组成的化合物中，如果其中一种是氧元素，这种化合物叫做氧化物”之后，可接着提出：“含氧的化合物一定是氧化物吗？”和“由两种元素组成的化合物一定是氧化物吗？”等问题，启发学生积极思维，反复思考，引导他们抓住概念中的“两种元素组成”和“其中一种是氧元素”来分析，由此加深对氧化物概念的理解，避免概念模糊不清，为以后学习其他知识打下牢固的基础。
二、注重兴趣激发，诱导学生乐学
1 研讨释疑增兴趣。学生通过学习，一些疑难问题解决了，但新的问题又出现了。此时就需要教师给予恰如其分的引导、点拨，让学生思考，讨论，充分发表自己的见解并深入探究。这样，学生获得知识就更加深刻、全面和牢固。如，在学习巩固“饱和溶液”、“不饱和溶液”、“溶解度”和“结晶”等概念时，采用以下方法：在常温下，向装有20 mL水的烧杯中依次加入3克KNO，固体并充分搅拌，第一次KNO3固体完全溶解，第二次重复出现相同结果，但第三次加入的KNO3固体，无论怎么搅拌都无法完全溶解。启发学生思考原因。接着我们制取第三次加入KNO3固体后得到的样品两份。将第一份加热，观察剩余未溶解的KNO3固体有什么新变化。然后又将其冷却至常温，观察又有什么现象出现。再将第二份样品加入水，充分搅拌，观察剩余的KNO3固体有什么变化。让学生通过细致的观察、思考、讨论。这样步步设疑，层层深入，一环紧扣一环，使学生在参与过程中增强了学习的兴趣，体验了成功的喜悦，使他们能理解概念的正确含义，牢固构建概念。
2 巧设悬念诱兴趣。悬念是学生对新知识企盼的兴趣来源。在教学中抓住初三学生的心理特征，巧设悬念，处处设疑，诱发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的未知欲。如，在讲解《绪论》时，可以向学生介绍化学科的发展历史及与人类生存和社会文明息息相关的一些例子。如，为什么常在铁器上加保护层，而铝器不用等，使学生体验到“处处有化学”的真情实感，使他们从一开始就向往化学，增强学习化学的兴趣。
三、注重实验教学，培养探究能力
1 坚持尊重客观规律，实事求是，重视学生实验。学生在平时实验过程中，当实验得不到正确结果时，有时采取敷衍了事，按现成的理论知识填写实验报告表应付教师，或抄袭他人的实验结果，或凭空想象、猜测，马虎应付填写实验报表等违规行为。为了杜绝这种不良现象，在实验教学中，我及时引导学生树立严谨、细致、认真的科学态度，通过示范等方法帮助他们掌握操作技能，分析失败的原因，直至实验成功。真正发挥了实验教学的作用，取得了最佳的教学效果。
2 坚持尊重学生、灵活引导的原则，重视演示实验教学。在演示实验过程中，要在突出教学重难点的前提下，采用直观、安全、可靠的规范操作方法，努力帮助学生提高实验技能，从而获得更多的化学知识。因此，笔者建议注意以下两点：一是让学生明确观察的目的性。如，镁条的燃烧，让学生观察燃烧发生的现象（有强光）和有没有新物质生成（有）以及生成物的颜色。二是指导学生在全面观察的同时，注意主次之分，如，观察细铁丝在空气中加热发生的现象（只能发生红热，不能燃烧），但细铁丝在氧气里燃烧的现象（剧烈燃烧，火星四射，并生成黑色固体Fe304，同时放出大量的热），这样还为以后学习化学变化打下基础。
在初三化学教学中要不断总结经验，不断改进教学方法，优化课堂教学过程，优化课堂练习，充分调动学生学习化学的积极性，激发其学习兴趣，使学生体验到学习知识的乐趣，变“强制性”教学活动为“主动性参与”活动，提高课堂教学质量，实现教与学的双丰收。
参考文献：
[1]钟启泉。国家基础教育课程改革纲要（试行）解读[M]。上海：华东师范大学出版社，2012
[2]陈依萍。初中化学教学方法浅析[J]。新课程（教研），2011（4）：33
固体力学概论范文5
一、科学探究教学的误区
新课程标准倡导探究的学习方式，要求让学生体验、经历基本的科学探究过程，从而帮助学生更好地理解科学知识，掌握科学研究方法，形成科学探索精神和创新意识。然而，在具体的课程实践中，这一要求却难以得到落实。教材、教师倾向于直接教授、训练科学探究的固定思路或操作技能，课堂教学中学生往往处于消极、被动的状态，其探究流于机械化、表面化、形式化，学生很难亲身体验、经历真实的、反映科学探究本质的科学探究活动。
1．训练分立的探究技能
这种做法背后的信念之一是实证主义科学观，即科学发现的实质就是忠实地收集、记录、概括客观事实，观察、实验是获取客观事实的可靠方法，严密的归纳推理是获取科学知识的根本途径。“在这种哲学(实验哲学)中，特殊的命题总是从现象中推论出来，然后用归纳法加以概括而使之带有普遍性的。”因此，科学探究无非是运用观察、实验、归纳等方法，科学探究教学无非是训练观察、实验、归纳等操作或思维技能。
训练取向的科学探究教学的具体表现有：(1)脱离问题情境训练观察技能，如要学生观看叶子的颜色、形状、大小等等，越细越好，而不问为什么观察(要解决什么问题)，怎么深入观察(带着某种理论设想或预期进行观察，并不断通过观察检验、修正原先的设想、预期)。(2)排除理论猜想训练实验技能，教材往往先用下定义的方式教给学生一个个科学概念，如速度、加速度、力等等，然后将这些概念放在一起，告诉学生概念与概念之间的关系，“物体的质量一定时，受力越大，其加速度越大；物体受力一定时，它的质量越小，加速度也越大”，接着让学生通过实验探究加速度、力和质量三者之间的定量关系，即牛顿第二定律。探究的问题成为教材、教师明确布置的任务，探究活动成为按要求设计、操作标准实验。这种探究的意义是使学生获得变量操纵、实验操作、数据收集和处理等程序性知识，而不是使学生获得真实的科学探究体验。(3)与上述两方面问题紧密相连的就是把科学归纳等同于纯逻辑的经验概括，甚至观察数据的整理。总之，训练取向的科学探究教学把观察、实验和科学归纳人为地分割开来，忽视了观察、实验过程总是伴随并指向理论归纳。观察、实验和科学归纳是内在联系、不可分割的：观察、实验是渗透理论的主动建构活动，科学归纳是理性的自由创造活动。科学探究并不是先通过观察、实验获得客观事实，再通过归纳获得普遍规律的纯逻辑的线性过程。
2．传递固定的探究思路
造成前述那些做法的依据是：科学探究往往遵循一套相对固定的程序，即“发现疑难、提出问题、做出假设和猜想、实验检验、做出结论或修正假设”。但是，课程实践者往往不了解程序背后具体的心理机制，比如由模糊的困惑、疑难到界定清晰、有探究价值的科学问题需要经历哪些信息加工、整理的过程，又需要哪些知识储备；再如科学猜想是如何进行的，它与我们日常生活中的猜想有什么异同，它需要什么内部和外部条件。因此，他们常常无法引导学生结合具体问题情境创造性的展开这些程序——展开为丰富多样、充满意外和偶然的探索路径，而只能结合知识点确定一条固定不移的探究思路。彭加勒说，“企图用任何机械程序代替数学家的自由的首创精神，将是多么愚蠢啊。”把标准的问题、假设、实验设计强加给学生，就将学生探究的兴趣和热情连同探究的自由，包括犯错误的自由一同剥夺了。
在教学实践中，我们看到教材把学生提出的问题、做出的猜测、设计的研究方案全部以标准的形式直接呈现出来，既不加以任何启发和引导，也不容纳任何例外或意外，似乎这只是一个完全理性化、机械化的逻辑推演过程。与此相应，教师常常受这种标准化、逻辑化探究范式的诱惑，直接教授、反复讲解探究的过程、猜想的思路，似乎只要学生理解、掌握了这些过程、思路就算经历并学会了科学探究。更为严重的是，有些教材只是将原来学科化的科学知识按照现象——问题——猜想——检验——结论的格式重新组装一下，就当作科学探究课程了。重新组装后的课程不再符合学生逐渐分化的接受知识的心理“逻辑”，而由于内容仍然是学科化的抽象知识，又无法满足学生由具体而抽象、由现象而概念的探究的心理需要。这些教材呈现的问题、猜想、方案往往流于概念化、抽象化，既与学生的感性经验脱节，又缺少使新旧经验连接起来的固定点。学生理解这些充满学术味道的问题、猜想、方案尚且有困难，更何况自己提出这些问题、猜想、方案呢?与这种趋向一致，许多教师满口“问题”、“猜想”，实际上非常轻率、任意地把书本或自己的问题、猜想塞给学生，而不管以学生当前的经验和知识储备、思维能力和习惯，他们能否在短时间内提出那些问题、做出那些猜想。
综上所述，不管是偏向分立技能的训练，还是偏向固定思路的传递，都没有准确地把握科学探究的实质。只有先全面、深刻、动态地把握住了科学探究的心理机制，才能采取有效的措施，启发、引导学生主动活泼地展开充满挑战性和创造性的科学探究活动。二、科学探究的心理机制科学探究既不像实证主义者想象的那样，是对特定方法论规范的严格遵循，或是对客观事实纯客观的归纳。也不完全是科学哲学的历史主义流派眼中任意的带有神秘色彩的非理性活动。它是对我们获得的感觉印象的整理和理解——它不刻意背离我们的感觉印象，也不完全依附我们的感觉印象，相反它是在现象世界的基础上自由地创造与之联系的观念世界的活动。简而言之，科学探究是建立在经验基础上的创造活动：从本体论上看，科学归纳具有建构性；从方法论上看，科学归纳又常常借助联想、想象等启发性、创造性思维方法进行。前者要求教师重视理论猜想在科学知识发现中不可或缺的地位，后者启发教师采用激发联想、想象的方法来引导学生进行理论猜想。
1．科学归纳的建构性
由特殊到一般必须借助科学归纳，而作为一种不完全归纳，它之所以比简单枚举归纳推理更高级，就在于它蕴涵着理性能动的创造因素。尽管这一点常常被人忽视或否认，但建构性和创造性确实是科学归纳的固有属性。爱因斯坦曾这样批评近代的实证主义科学观，“那时的自然哲学家，大多数都有这样的想法，即认为物理学的基本概念和假设，在逻辑意义上并不是人类思想的自由发明，而是可以用‘抽象法’——即用逻辑方法——从经验中推导出来。实际上，只是由于出现了广义相对论，人们才清楚认识到这种见解的错误。”
科学归纳的建构性首先表现为：观察、实验作为科学归纳的基本组成部分，从本质上说是构成性的，是离不开科学主体的理论知识和理论思维的。一方面，背景理论必然影响着科学主体对现象的感知、理解、描述和解释，比如观察和实验所使用的特定的测量语言，实质上就是相应的科学理论系统提供的意义框架。另一方面，当前的理论假设(清晰的或模糊的)又会潜在地影响科学主体对观察和实验的设计和实施。实际上，在探究过程中理论假设寻找它需要的科学事实，而获得的科学事实又促进理论的精致化和完善，使之具有相应的经验基础。这样，通过观察和实验获得的科学事实与概括、归纳的科学理论就成为相互支持、相互证明的循环论证系统。总之，观察和实验与归纳的内在联系、科学事实的理论渗透性，从基础上决定了科学归纳活动的建构性。在科学探究中，纯粹的事实归纳只是人们的幻觉。比如，培根的排除归纳法和牛顿的抽象归纳法似乎是从现象出发的纯逻辑的推导过程——通过观察和实验排除一些无关的偶然的性质和因素，最后剩下的就是本质特征和相关因素。但实际上哪些性质和因素被考虑进去，甚至被考虑的性质和因素本身，都打上了人为的烙印，都与人的感知方式、背景知识、原初经验以及当前的理论预期紧密相关。
科学归纳的建构性还集中体现为：科学归纳的主要目的和成果是对世界做出的统一的因果性解释，即给出因果关系之所以普遍与必然的合理性说明，而不仅仅是做出一般的描述。因此，统一的因果性解释不仅建立在经验的基础上，而且在很大程度上依赖于主体的理性力量。一般说来，经验性的概念和描述性的定律的发现更多地依赖于经验，有意识的理论创造成分较少；而随着理论研究向深度(因果解释)和广度(统一解释)的延伸和拓展，就为研究主体的理论创造提供了更为广阔的空间。比如牛顿建立的重力概念是对物体运动的因果关系进行创造性猜想的结果，而爱因斯坦创立的相对论修正牛顿力学的时间、空间、质量等概念，颠覆了牛顿的重力概念，是对直观经验的故意违反，堪称科学家自觉发挥理论创造性的典范，爱因斯坦本人就常常用“自由创造”、“自由发明”、“纯粹思维”、“纯粹虚构”、“幻想”等等来描述自己进行科学归纳时的思维状态。他说，物理学的最高使命是得到普遍性的物理学定律，然而要通向这些定律并没有逻辑的道路，“只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律”。他所说的直觉其实就是对事物因果性和对称性、统一性关系的敏锐洞察力。
2．科学猜想中的联想和想象
既然科学归纳具有建构性，并常常先以假设和猜想的形式出现，那么我们要继续追问的就是猜想是如何产生的，它是否有迹可寻，是否可以创造条件使之产生。科学家往往把自己的猜想归功于直觉，而实际上通过分析他们的思维过程，我们可以发现直觉并非完全神秘、不可捉摸，而是以潜隐的方式进行着合理的联想、想象等创造性思维活动。
具体说来，科学猜想有时以联想的方式进行，即先通过相似联想建立类比关系，随后进行类比推理来进行。类比推理是科学探究中被广泛运用的启发性思维方式，尽管很多时候科学家的联想处于不自觉、无意识的状态。科学哲学家夏佩尔阐明了几种科学发现的“推理模式”，这些模式表明科学发现是以由观察、理论、方法等有关知识所组成的信息域为基础的合理推断过程，同时也表明信息域不具有决定意义，它往往启发科学家将之与相似的信息域加以类比——将那些信息域里取得成功或有预见性的理论、方法、模型“移植”到自己的信息域中，从而帮助形成理论假设。
科学猜想有时又以想象的方式进行。首先，科学家通过科学想象来构想经验不可能达到的理想情境，从而发现隐藏在纷乱现象背后的简洁的普遍规律。比如，伽利略由理想实验推想出惯性定律，爱因斯坦由思维实验推理出“钟慢效应”、“尺缩效应”等时空相对现象和狭义相对论。其次，科学家还通过科学想象创造关于世界的实在图景，将可观察之物与不可观察之物联系起来以获得对世界的深入理解。以太、真空、电流体、磁流体、分子、原子、电子、场、波等概念，不管它们后来的命运如何——是被证实或证伪、保留或淘汰、修正或发展，原先都是观念构造物，是科学家想象的实体或实在。这些共同想象物构成特殊的研究传统，对科学研究产生深刻影响，“恰恰因为它们假设了某类实体和某些研究那些实体属性的方法，研究传统才能在特殊科学理论的建构中起至关重要的助发现作用”。总之，为了建立简单、和谐、能解释科学事实和解决科学问题的理论，科学家必须在基本不违背已有事实的前提下，最大限度地发挥创造性想象力，进行理想实验，建构理想模型和理论实体。正如贝费里奇所说：“科学家必须具备想象力，这样才能想象出肉眼观察不到的事物如何发生、如何作用，并构思出假说。”
三、探究学习的启发艺术
由于科学探究本质上是一种创造活动，它不遵循固定的思路、不依赖特定的方法，它不能被授予，而只能借助教学的启发艺术加以激发和引导。从课程的设计、编排到教学活动的动态生成，都指向一个目的，即给学生主动、自觉、自由的科学探究创造外部条件：知识、方法可以作为工具由教师提供，也可以作为结果由学生单独或合作发现，但都必须整合进完整、连续的探究过程；思路可以在教师点拨或同学启发下产生，但在本质上必须是学生自己理智的产物。启发学生进行自主、自由的科学探究不是为了复演一部简化的科学发现史，因为具体历史时期科学家面对的问题域、信息域和技术条件与学生的情况是很不相同的。科学家具体的探究路径既体现了科学探究共同的本质，又是特定历史条件与个人心理素质的产物，因此，教师引导学生经历的也应该是体现科学探究本质、同时结合学生具体条件的个性化的探究活动，而体现科学探究本质的心理机制就是建构性地进行科学归纳，借助联想和想象做出科学猜想。与此相应，启发性的科学探究教学可以从以下两个方面着手：
1．指导发现科学概念和科学原理
把观察、实验和归纳分割开来的探究教学，必然导致科学知识与科学探究的割裂：先把科学概念和科学原理(概念与概念之间的关系)明示或暗示给学生，然后让学生观察相关现象或者设计、操作实验，最后归纳总结观察、实验的结果(实际上是印证原先传授的知识)。鉴于此，我们应该把观察、实验和理论归纳有机融合起来，把科学知识的学习整合进探究过程之中，即指导学生发现科学概念和科学原理。
其一，引导学生利用观察和实验将非结构化的经验结构化。探索性观察和实验与验证性观察和实验的最大区别就在于：前者是结构化的过程，而后者面对的本来就是结构化的材料。没有确定无疑的解释框架，学生面对的是原初的纷繁复杂的现象。要关注哪些因素、排除哪些因素、操纵哪些因素、控制哪些因素，是学生根据先前的知识经验以及对普遍联系的直觉做出的猜测和尝试。经过不断的猜测和尝试，学生发现了将现象组织起来的结构——概念和定律。实践表明，在教师的帮助下，借助必要的测量仪器，学生可以发现大量的经验性概念和描述性定律，如速度、加速度的概念以及自由落体定律等等。当然，这里的“发现”是指从经验中抽象、提取概念的意义，而不是发明概念的名称。
其二，引导学生有意识地追问、寻求统一的因果性解释。不管是经验性的规律，还是通过逻辑推理获得的数学定律，都有待人们进一步理解其意义，做出统一的因果性解释。教师要让学生在了解“是什么”的基础上进一步探求“为什么”，由“为什么”再引申出更隐秘的“是什么”，由此，经验和理性相互碰撞，不断深化对自然的理解。解释性的科学概念和科学原理就可以通过这种方式来引导发现。比如，要求学生思考自由落体、月球绕地等现象的原因，启发学生将这些现象和日常生活中物体受力运动的现象联系起来，学生完全能够发现重力、万有引力的概念，猜测物体运动的定量关系。在此基础上，继续引导学生追问重力、万有引力是什么，又可以导向“引力场”、“弯曲时空”等概念的发现和质量、能量等概念的重建。
指导学生发现科学概念和科学原理最需要避免的一个错误就是固守学科的逻辑，而不能遵循探究的心理“逻辑”。固守学科的逻辑就是将探究活动点缀在系统知识之中，每一次探究都是由掌握知识的需要发动，并终止于某一知识点的获得；而遵循探究的心理“逻辑”意味着围绕探究的经验组织知识，因为探究活动是连续的——一个问题的暂时解决常常导致一连串相关问题的提出，知识就不能以点状、线性的方式来组织，而应该是网状、弥散性、开放性的结构。因为探究活动是动态生成的，是富有个性和创造性的过程，知识的组织就应该具有弹性和灵活性：不是把固定知识点按统一步调分配给所有的学生，而是根据学生探究的需要灵活的引入相关知识。
2．激发相似联想和科学想象
因为科学猜想往往借助相似联想(包括随后的类比推理)及科学想象进行，所以教学应该在启发学生进行相似联想和科学想象上下工夫，而不是将固定的探究思路直接告知学生。
尽管类比的结论具有或然性，需要进一步检验，但相似联想和随后的类比推理绝对是打开人们视域，产生新观点的有效方法。为此，教师可以提示学生科学史上著名的利用类比产生新观点、新理论的事例，如近代引力观念(类比了磁力)、光的波动说(类比了声波)、麦克斯韦电磁波假说(类比了沿法拉第力线方向的管子中运动的不可压缩的流体场)、卢瑟福的原子模型(类比了太阳系)、卡诺的理想热机(类比了水车)等等，激发学生的相似联想。然后教师可以让学生在联想的基础上进行类比推理，以生成观点、建立假说，即利用类象与本象的相似性，推断类象的隐含属性、结构、关系。最后教师可以启发学生对自己经历和体验到的相似联想和类比推理加以反思，发现自己思维过程中的合理性和局限性。此外，教师还可以鼓励、启发学生建立自己的启发性的相似联想——在自己的“经验库”中找到与眼前现象存在相似点的事例，通过进一步的类比推理，可以获得对新的事物、事件的特性或关系更深刻的洞见。比如在探究平抛运动规律时，教师可以启发学生将二次函数曲线与平抛运动轨迹加以比较，或将平抛运动与自由落体运动、惯性运动加以比较，然后做出自己的猜想，而不是将书本上固定的探究过程直接教授给学生。
固体力学概论范文6
关键词：数学概念；概念教学；理解；应用
数学是由概念与命题等内容组成的知识体系。它是一门以抽象思维为主的学科，而概念又是这种思维的语言。而且教学大纲指出：“正确理解数学概念是掌握数学基础知识的前提”，因此概念教学是中学数学中至关重要的一项内容。正确理解并灵活运用数学概念，是掌握数学基础知识和运算技能、发展逻辑论证和几何想象能力的前提。
数学概念的教学，其根本任务是准确地揭示概念的内涵与外延，使学生思考问题、推理证明有所依据，能有创见地解决问题。因此，为了使学生正确地掌握数学的基础知识，并在实际中应用这些知识，使学生形成正确的数学概念，教学方法尤为重要。在某种意义上来说，比数学概念的定义本身更重要。
从数学概念的教学实际来看，学生往往会出现两种倾向：其一是有的学生认为基本概念单调乏味，不去重视它，不求甚解，导致概念认识和理解模糊；其二是有的学生对基本概念虽然重视但只是死记硬背，而不去真正透彻理解,只有机械的、零碎的认识。这样就严重影响对数学基础知识和基本技能的掌握和运用。那么，作为教师应如何进行数学概念的教学呢？
一、教学中要重视揭示数学概念的形成过程，创设恰当的问题情境
数学概念有些是从生产、生活实际问题中抽象出来的，有些是由数学自身的发展而产生的。许多数学概念源于生活实际，但又依赖已有的数学概念而产生，因此，不同的概念应探究不同、有效的引入方法，来创设不同的问题情境。
1.实例引进，创设感性材料的问题情境
由实例引进的概念，反映了概念的物质性和现实性，一般由典型实例让学生鉴别，然后抓住本质属性抽象概括为一般的概念，培养学生从具体事例抽象为数学问题的能力。如：引进指数函数的概念时，课本由细胞分裂问题：1个分裂成2个，2个分裂成4个…… 经过x次分裂得到细胞的个数y与细胞分裂次数x的关系式：y=2x（x∈N）,由特殊函数式推广到一般情形，即可得到指数函数y=ax（a>0且a≠1，x∈R）。
2.创设实验发现概括概念
有些概念可以通过引导学生从自己的亲身实验或通过多媒体演示去领悟数学概念的形成，让学生在动手操作、通过观察发现得出概念，在探索反思中掌握数学概念。例如解析几何中椭圆概念的引入，让学生自己动手实验，画出椭圆，并提出问题（是否一定能画出椭圆？），思考讨论，最后揭示本质，给出定义，使学生加深对概念的领悟。
3.回顾相似概念引出新概念
许多概念具有相似的属性。对于这些概念的教学，教师可先引导学生研究已学过概念属性，然后提出问题，引导学生利用类比去发现，尝试给新概念下定义。这样新的概念容易在原有的基础上得以同化和构建。
二、在挖掘新概念的内涵与外延的基础上理解概念
新概念的引入只是概念教学的第一步，要使学生真正理解概念，还必须使他们挖掘概念的内涵和外延。概念的内涵揭露出概念的本质属性，而该概念所概括或涉及到的具体对象的全体叫做概念的外延。有些概念由于其内涵丰富、外延广泛等原因，很难一步到位，需要分成若干个层次，逐步加深提高。例如函数奇偶性的定义，并没有直接说明具有奇偶性的函数其定义域是关于原点对称区间的函数。数学概念的本质属性有些是通过充分条件这种推论形式表现出来的。对于一个新概念，学生掌握条件和结论以后，再具体讲解概念的内涵和外延，搞清概念间关系，对于一些比较容易混淆的概念可以做些比较，帮助理解其中的联系和区别，最后在掌握基本概念的基础上，再变化，再综合应用。
三、注重课后练习和反馈，巩固概念
任何一个概念形成之后，不能只满足于学生能背出来、能默写出来，还要通过不断复习来巩固和加深对概念的理解。可以安排一些有代表性的、巩固性的练习，使学生所学的概念得到巩固。在讲完一章或一个单元后，还要进行阶段性的分类总结。通过分类总结，学生把所学知识融会贯通，并系统化、条理化，以便于灵活运用。
数学概念形成之后，通过具体例子，说明概念的内涵，认识概念的“原型”，引导学生利用概念解决数学问题和发现概念在解决问题中的作用，是数学概念教学的一个重要环节。此环节操作的成功与否，将直接影响学生对数学概念的巩固，以及解题能力的形成。除此之外，教师通过反例、错解等进行辨析，也有利于学生巩固概念。
