计算结构力学教学方法改革

计算结构力学教学方法改革初探

摘要:本文从本校实际出发总结了计算结构力学课程的教学现状,介绍了为该课程教学方法改革所做的一些初步探索和尝试。提出了“教学方法主动化”,“教学内容层次化”和“课外作业多样化”这样三种新型教学法,并应用于计算结构力学的课程教学中,取得了良好的教学效果。

关键词:计算结构力学教学方法教学改革

中图分类号:g64 文献标识码:a 文章编

号:1674-098x(2011)12(b)-0176-01

现代工程技术的日益进步和计算机的飞速发展对结构分析的理论与方法产生了深远的影响。一方面,大型工程结构在各种复杂因素作用下的分析要求强化结构力学基本概论的综合运用和概念设计的理念;另一方面,运算能力的剧增要求发展与之相适应的结构分析理论和方法。发展的形势要求结构工程师和研究人员必须具备熟练地运用计算机进行结构分析的能力。“计算结构力学”的发展正是适应了这种需求,已成为高等院校工程结构类和力学类等专业学生的必修课程[1]。计算结构力学的教学体系建立在结构力学、计算数学、计算机应用这三个二级学科的基础上,属于交叉学科的课程[2]。计算结构力学主要针对土木工程专业的本科生开设,我校土木工程专业开设较晚,2008年才开始招收本科生,到2011年春季学期已对两届专升本学生和一届二本学生进行不同学时的授课。本文作者从对第一届专升本学生课程进行助课,再到独立对第二届专

升本学生进行少学时授课,以及对第一届二本学生进行多学时授课,积累了一定的教学经验,但总体来说对该课程的教学经验尚浅,许

多地方有待进一步改进。笔者结合自身教学实践,总结我校“计算结构力学”课程的教学现状,谈谈笔者对该课程教学方法改革的一些感想和总结。

1 教学方式的主动化

从一般力学课程课堂教学来看,由于内容多而学时少,教师通常

直截了当地将知识介绍给学生,而学生则处于一种被动听课的状态,他们看着教师在黑板上推导并忙着记笔记,很少与教师对话和同学讨论。学生不是通过自己的思考总结出力学概念,课后读书与思考少。由于课程内容有一定难度,上课听教师讲解不一定能全部理解,需要学生及时与教师交流,和同学讨论才能掌握知识点,但学生学

习缺少主动性。这些因素导致这门应用性较强的课程教学效果不够好,课程不及格率较高。为此,我们将教学方式主动化,具体来说即是以学生为主体、教师为主导的方式来组织课堂教学,变学生的被动学习为学生学习的引导者。经过两年的教学研究和实践,已取得了良好的教学效果。

(1)主动推导。在推导坐标旋转变换公式、单元刚度矩阵等时,教师给出推导的思路或提纲,由学生来完成推导的全过程,教师起到

引导和启示的作用。

(2)主动建模。做上机实习时,力学简图由学生自己在生活中寻找工程实例,再将之简化,提高学生对理论知识的应用能力。

(3)总结对比。每章结束时要求学生总结本章知识点以及和已学章节知识点的联系,教师再介绍将要学习章节知识点,使整个课程知识点连贯;另外,教师还引导学生将本学科的知识点和其他学科知识点联系起来。通过以上的总结和对比帮助学生理解和记忆。

(4)多媒体辅助教学。计算结构力学以矩阵表达的公式多,多媒体教学使教学内容形象直观、生动有趣、信息量大、交互性强,恰当地使用多媒体辅助教学可以增加学生的学习兴趣,提高教学效率。

(5)强化实验教学。在结构分析的各个环节均布置程序设计大作业,安排学生上机实习,要求学生独立上机完成简单结构计算程序的编制和调试。通过实验教学使理论应用于实践,培养学生的工程应用能力。

2 课外作业的多样化

课外作业是学习的重要环节,学生除了完成常规的作业,培养他们的基本技能和严谨的学风外,我们还给学生布置与课程相关的小论文,即学生根据自己的学习兴趣选题,来撰写心得体会或应用所编制的程序对工程实际问题进行结构分析。实践表明,这种新颖的课外作业可以调动学生自主学习的积极性。学生通过主动查找文献资料,主动去分析问题,解决问题,不仅加深了对所学知识的理解,更为重要的是让学生充当了探索问题的主角,极大地调动了学生的个性发展。

3 教学内容的层次化

计算结构力学是门交叉学科,它对学习者得计算机能力,矩阵数

学能力和结构分析能力都有一定的要求[3]。由于我校开设土木工程专业时间较短,生源参差不齐。学生的知识层次不高,很多人对以上所提及的能力未能充分具备,这给计算结构力学课程的教学带来了较大挑战。根据经济、科技和社会发展对人才多样性的需要和学校学科专业的特点,把计算结构力学分成两个层次进行教学,普通

层次只学习静力学部分的内容,提高层次还要学习动力分析和稳定分析的内容,积极推进多规格、多类型、个性化的人才培养模式,把因材施教落在实处。希望通过计算结构力学课程的学习使学生能够明确计算结构力学基本问题的建立及其在结构分析与工程应用方

面的重要意义;运用结构矩阵分析原理迅速掌握工程结构分析方法,在程序设计与计算机应用方面适应科技进步的迅速发展。

4 结语

针对计算结构力学课程内容多、课时少、理论难、应用性强的特点以及学生生源参差不齐的情况,笔者在计算结构力学课程教学实践中对该课程的教学方法进行了积极的探索与尝试。提出了“教学方法主动化”,“教学内容层次化”和“课外作业多样化”这样三种新型教学法,并应用于计算结构力学的课程教学中,取得了良好

的教学效果。

参考文献

[1] 朱慈勉,吴宇清.计算结构力学[m].北京:科学出版社,2009.

[2] 干洪.计算结构力学课程的改革与学科发展[j].合肥工业大学学报(社会科学版),2003,17(2):32～34.

[3] 张运涛,干洪,苏少卿,等.计算结构力学课程教学改革与实践[j].高等建筑教研,2010,19(4):78～80.

①作者简介:陈善群(1981年-),女,安徽肥东人,讲师,博士,研究方向:计算结构力学。

廖斌(1985年-),男,江西抚州人,助教,硕士,研究方向:计算流体力学。