《理论力学》教学中的哲学思想

阮启坊，谢世坤，王展光，肖冠云，肖寿仁

《理论力学》教学中的哲学思想

阮启坊，*谢世坤，王展光，肖冠云，肖寿仁

（井冈山大学机电工程学院，江西，吉安 343009）

哲学思想贯穿于每一门自然学科的发展过程中，本研究探讨了哲学上三种基本思维形式—概念、判断、推理在《理论力学》教学中的体现。首先介绍了牛顿《自然哲学之数学原理》一书中正是从概念、判断、推理三方面把力学知识整理成为了一个演绎知识体系。然后结合《理论力学》教学经验，通过实例分析教会学生从哲学上来理解相关的概念，熟知其中的原理性判断并运用它们来进行推理分析求解问题。引导学生从哲学的高度进行《理论力学》的思维学习，取得了较好的教学效果。

哲学思想；思维形式；牛顿；理论力学

0 引言

哲学上，思维的三种基本形式是概念、判断和推理。概念是思维的细胞，是关于客观对象本质的思维形式。判断是运用概念的组合对客观对象情况做出断定的思维形式。推理是从一个或几个判断推出一个新判断的思维形式[1]。理论力学就是由一系列的概念、假设、原理和定律所构成的理论知识体系，其中的原理和定律就是一些判断或者由推理得到的。

理论力学的基础是经典力学，而经典力学标志就是在牛顿1687年出版了《自然哲学之数学原理》，在这部巨著里，牛顿仿效古希腊人的做法，从概念、判断和推理三方面把力学知识整理成为一个演绎知识体系：首先，牛顿阐述了一系列力学的基本概念，如质量、动量、惯性、力、时间和空间等概念；然后，牛顿一次性陈述了运动三定律；最后，牛顿列出了几条推理，包括静力学和运动学中的力的合成和分解原则（矢量合成和分解平行四边形法则）、动量守恒定律、运动的相对性原理等[2]。

本研究正是阐述了如何将这种哲学思想融入到《理论力学》课程的教学中，引导学生从哲学的高度进行思维学习，以及在此基础上取得的良好教学效果[3-5]。

1 理论力学中概念的理解

概念是每一门学科建立的基础。理论力学也一样，有象“力”、“力偶”、“ 约束”、“自由度”、“位移”等概念，只有理解了这些概念才能初步建立起这门学科的思维方式。理论力学中很多概念比较抽象，一般不易理解。但若从哲学的高度去把握，不仅更容易理解，而且还能锻炼并拓宽思维。

图1 刚体的平移

比如，对于力的概念可以从以下几方面去理解。（1）定义：力是物体间的相互作用。（2）作用效应：①运动效应——使物体运动状态发生改变；②变形效应——使物体产生变形。（3）力的存在：①施力体存在；②受力体存在。（4）力的三要素：①大小；②方向；③作用点。（5）力的单位：牛（N）或者千牛（KN）[6]。这比单从力的定义，即力是物体间的相互机械作用来理解力更立体化、形象化。这正是哲学上概念多样性让学生可以从多方面来理解同一事物。

再比如，刚体的平移运动，其定义是：如果物体在运动的过程中，其内任一线段始终保持平行，这种运动称为平移运动。文字叙述很是难懂，然而我们通过分析得到，平移物体在运动中满足如下三点：（1）各点运动轨迹是形状完全相同的平行曲线，如图1所示曲线AA′A〞与曲线BB′B〞平行；（2）任意两点的速度相同，如图1所示A=B；（3）任意两点加速度相同，如图1所示a=a。如此，结合定义以及平移物体的三个特点，就能很好的把握平移这个概念了。

2 理论力学中判断的熟知

概念是思维的细胞，判断则是思维的基础，也是学科理论体系建立的根本所在。理论力学中很多的原理和定律正是一些基本的判断，它们作为分析问题和解决问题的出发点，也就是推理的基石。

所以，作为学习者应该熟悉并理解理论力学中这些原理性的知识，包括静力学五大公理、各种力系的平衡条件、不同物体的运动特征以及动力学定理和定律。然而，有些原理性的知识本身也是由推理得到的，所以要运用它们就要先理解。比如，加减平衡力系原理是研究力系等效替换的重要依据，力系等效替换（即简化）又是建立平衡条件的前提，如此，只有先理解加减平衡力系原理，才能知道怎样进行力系的等效替换，进而去熟悉平衡条件的建立过程。这样同学们才能真正把握平衡条件的含义，才能更熟练运用它。

3 理论力学中推理的过程

推理是思维的最高体现，也是学科的最终落脚点。我们学习任何一门学科就是为了用来解决实际问题。如此在理解概念、熟悉原理性判断的基础上，我们就要会运用所学知识来推理并学会如何推理—就学习书本内容来说，就是如何解题的问题。

同样就理论力学的学习而言，学会运用原理定律来推理就是要学习书本上分析问题的思路，求解问题的步骤，最后得到问题的解答并作总结。比如，就对物体进行受力分析，我们就要按三步骤来做：（1）选取研究对象，取隔离体；（2）分析主动力；（3）根据约束的类型分析约束反力[6]。

图2 物体的受力分析

再比如，求解动力学问题，也是从三方面着手的：（1）先分析物体的受力；（2）分析物体的运动；（3）由动力学方程（各种定理或者定律）把力和运动联系起来，得到他们的关系来求解问题[7]。

4 教学效果

几年来，这三种哲学思维形式在《理论力学》课程的教学中得到了很好的体现，对培养学生的力学素养，起到了积极的满意的效果。

学生对于理论力学中的概念能够更全面理解，即使对于新接触的概念“力偶”，他们也会从表述、图示以及其使物体转动效应发生改变等多方面来理解；而对于课程中比较难懂的定理和定律，他们能够从其中包含的概念涵义以及如何得到的这个判断（定理和定律即为判断）去理解；在此基础上，学生更是掌握了做题的诀窍，也就是能够很好地运用理论知识来进行演绎推理，也真正知道了步骤对于做题的重要性，不再是拿题列式求解，学会了将分析推理的过程写出来。如此，很多学生对理论力学的学习兴趣提高了，有些学生甚至在2009、2011年的第七、第八届全国周培源大学生力学竞赛中先后获得全国优秀奖、全省一等奖、二等奖、三等奖等，还有3位同学获得了全国徐芝纶力学优秀学生奖。

5 结论

概念是每一门学科的基础，判断是学科的理论体系，推理则是学科运用和发展的必然要求。对于理论力学中的一些概念，应该从广义上来把握他，理解是什么的问题；而对于原理性知识要知道怎么来的，熟悉为什么这样；最终我们要能够求解理论力学问题，要学会分析问题的思路，求解的步骤，真正知道怎么样做。

[1] 陶德麟.马克思主义哲学原理[M].北京:人民出版社, 2010.

[2] 潘永祥,李慎.自然科学发展史纲要[M].北京:首都师范大学出版社,1996.

[3] 谢世坤,李和平,吴吉林,等.探究型课程教学模式在工程力学教学中的实践[J].井冈山学院学报,2007,28(4):124- 126.

[4] 高克林,张淑琴,程兆刚.浅析将哲学思想融入《理论力学》的教学方法[J].学园,2010(7):71-72.

[5] 谢世坤,罗志扬,段芳,等.工程力学PBL教学体系初探[J]. 新余高专学报,2006(12):88-89.

[6] 同济大学航空航天与力学学院基础力学教学研究部.理论力学[M].上海:同济大学出版社,2005.

[7] 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学(Ⅰ) [M].7版.北京:高等教育出版社,2009.

Philosophy in the Teaching and Studying of Theoretical Mechanics

RUAN Qi-fang，*XIE Shi-kun，WANG Zhang-guang，XIAO Guan-yun，XIAO Shou-ren

(School of Mechanical and Electrical Engineering, Jinggangshan University, Ji’an,Jiangxi 343009, China)

Philosophic thinking runs through every natural science in the developing process. The three basic forms of philosophical thinking -concept, judgment and reasoning are discussed in the teaching of. Firstly, the book of Newtonian “” is introduced, in which the knowledge of mechanics is a deduction system of concept, judgment and reasoning three aspects. Secondly, the experience in teaching ofcombined with the analysis of examples shows that it is necessary to teach students to understand the related concepts from philosophy, to be familiar with the principle judgment and use them to carry out reasoning analysis for solving the problem. Guiding students to undertakethinking learning from philosophical height, it has obtained the good teaching effect.

philosophy thought；form of thinking；Newton；theoretical mechanics

G642.0

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2012.02.025

1674-8085(2012)02-0104-03

2011-10-18；

2012-02-20

江西省教育科学“十一五”规划课题项目(10YB255、10YB256)

阮启坊(1979-)，男，江西吉安人，讲师，硕士，主要从事固体力学研究(E-mail: rqf0808@163.com);

*谢世坤(1973-)，男，江西永丰人，教授，博士，硕士生导师，主要从事材料成型与工艺控制研究(E-mail:xskun@163.com);

王展光(1977-)，男，江西九江人，讲师，博士，主要从事材料力学性能研究(E-mail: wzg3262396@163.com);

肖冠云(1960-)，男，江西吉安人，教授，主要从事高等数学教学与研究(E-mail: xiaoguanyun520@163.com);

肖寿仁(1969-)，男，江西安福人，副教授，主要从事机械设计与制造研究(E-mail: xsr72@126.com).