结构力学课程教学改革实践
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作者: 滕海文 陈长安 张延庆 彭一江
【摘要】针对结构力学课程内容更新、学时压缩等变化,在注重自学能力、基本概念、基本技能的培养、编写特色教材、与工程实践相结合等几个方面进行了课程教学改革实践,不仅调动了学生的学习积极性,激发了学生的学习兴趣,培养了学生自学能力,对增强学生的力学素质,学生分析、解决问题的能力也有一定程度的改善。
【关键词】结构力学 教学改革 实践
【中图分类号】H191 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08(b)-0032-01
1 结构力学课程教学改革的意义及必要性
结构力学课程是高等院校土木工程专业的专业基础核心课。这门课主要为专业课提供杆件体系的力学原理,为工程结构的设计及施工提供必需的结构分析方法和理论依据。该课程理论性、概念性、系统性强,方法技巧性高。学生对《结构力学》课程学得好坏,将直接影响专业课程的学习以及对后续的课程设计、毕业设计的完成。如果不能通过这门课掌握结构分析的理论和方法,将对学生毕业后的工作产生不良影响。
另一方面,随着科学技术的进步,力学解题方法的增加,电子计算机的普及,新技术在工程中的不断应用,结构力学课程的内容和方法也有不同程度的更新;同时由于我国高等院校本科专业的调整、压缩,结构力学课程的学时也减少。因此需要不断调整教学内容、改进教学方法,力争在有限的学时内把结构力学教好,提高教学质量和效率,以适应形势的发展和现实的需要。
2 结构力学课程教学改革实践
作为北京市精品课程,结构力学教学课程组在以下几个方面进行了课程教学改革实践。
2.1 注重自学能力的培养
结构力学课程内容非常丰富宽广,在有限的学时内把所有内容都详细讲解是不可能,也是不必要的。进行教学备课时不但要考虑课堂内的内容,还要安排好课后的培养计划,制定好自学内容,培养学生的自学能力。除了课堂精讲内容外,确定部分章节让学生通过自学达到教学要求。
如在讲解渐进法时,精讲力矩分配法,而将无剪力分配法和剪力分配法作为自学内容,只在课堂上提出要点,点出其中的区别。再比如,在结构矩阵分析部分,简单介绍计算机程序的编制方法,同时对于繁琐的适用于手算的种种技巧问题,如:多层多跨刚架的近似计算方法――分层法、反弯点法、D值法等就通过学生自学、个别辅导来完成。
注重自学能力的培养,不是放任自流,必须加强指导,加强自学效果的检查。我们通过课堂提问、作业情况等检查自学效果,最后教师进行总结提高。此外,也推荐了一些更深入的选学内容及必要的参考书和习题集。
2.2 注重基本概念、基本技能的培养,坚持举办弯矩图测验
近年来国家教委组织召开了多次结构力学课程指导小组扩大会议,对该课程的基本要求中,有两处提出熟练掌握:熟练掌握静定梁及刚架内力图的做法;熟练掌握荷载作用下静定结构的位移计算。这两部分内容均属于静定结构,这些内容不仅是工程实际的需要,也是超静定结构及其他问题分析和计算的基础,其中内力图尤其是弯矩图又是位移计算的基础,在整个结构分析中起着十分重要的作用。
为了加强学生对这些基本原理和基本概念的掌握,加强对内力图绘制基本技能的训练,精选一些代表性习题,坚持举办静定结构弯矩图绘制测验。从后续课程学习的效果来看,对该部分内容的掌握有显著提高。
2.3 运用以多媒体教学与传统教学相组合的教学方式
结构力学概念多,理论性强,计算繁琐,学生学习兴趣受到影响,尤其对于比较抽象的、难以用语言描述清楚或讲授起来冗长的教学内容,力求化静态为动态、化抽象为形象,采用动画、照片等多种形式展示,增加学生的感性认识,激发学生的学习兴趣,帮助他们更好地理解和接受概念和原理。
如在结构力学绪论中,采用多媒体演示大量工程示例,进行结构计算简图的简化,增加学生的工程实感;在讲解影响线时,采用动画展示移动荷载作用时的结构变形等;在讲矩阵位移法时,矩阵表达公式多、若板书要占去相当多的时间,而采用多媒体教学,将复杂繁琐的矩阵书写换成屏幕上的动态显示,大大减少了书写黑板的时间,可以把精力投入到讲透基本原理和实际应用上。
尽管多媒体教学有独特优势,但并不是用得越多越好,它只是常规教学的一种辅助手段。多媒体教学和传统教学各有所长,多媒体教学有利于体现教学中的共性,而传统教学则更利于突出教学中的个性,我们采用两者相结合、优势互补的方法进行教学,取得了良好的教学效果。
2.4 进行教学内容的改革,编写适合工科院校具有特色的教材
在目前形势下,教材内容需要进行改革和研究,课程教学课题组在长期的教学实践基础上,出版了结构力学实用创新型教材(科学出版社)。针对工程实际中位移法多用在计算机计算中的特点,尽可能地精简内容,主要介绍基本概念、基本原理以及结构电算等。
2.5 授之以渔,采用启发式教学,重视能力的培养
作为教师,除了向学生传授必要的基础知识之外,更重要的是调动学生科学的思维和学习的主动性,加强学生创新意识的培养。因此,我们精心设计教学过程,采用启发式教学方法,引导学生在学习中不断发现问题,提出问题,并尝试着去寻求问题的答案,探索解决问题的途径和方法,把积累知识的过程变成同时形成能力的过程,将能力培养始终贯穿于各个教学环节。使学生在“学会”知识的同时逐渐提高“会学”的本领,使学生在增进知识的同时具备一定的分析能力、计算能力、自学能力和表达能力。授之以鱼不如授之以渔。
2.6 与工程实践相结合,培养学生应用力学基本理论进行工程分析的能力
结构力学课程源于工程实践,用于工程实践,与工程技术密切相关。根据此特点,在教学过程中没有只限于课本,而是尽可能的将课本知识与实际应用相结合,让学生能够学以致用。就身边的建筑,从结构力学的模型简化、受力分析、结构的内力计算到结构设计、安全性判定等,让学生在学习书本知识的同时,用实际结构来增加感性认识,并注重与相关课程联系。
3 结语
近几年来,经过以上的课程教学实践改革,取得了初步的成效,不仅调动了学生的学习积极性,激发了学生的学习兴趣,培养了学生自学能力,增强了学生的力学素质,学生分析、解决问题的能力也有一定程度的改善,为后续课程打下了基础。
在实践中我们发现,也有一些地方需要在以后的教学过程中进一步探索和研究,如编写与教材配套的习题指导书,开发习题库辅助系统,进一步加强与实际工程的结合力度,将力学概念融入到实际工程中等。
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