结构力学课程的教学改革实践

结构力学课程的教学改革实践

摘要:本文对结构力学教学改革进行实践,就教学内容、教学方法、教学手段与考核方式四个项目进行,随着改革的实施而不断调整教学方案以提高教学质量。

关键词;结构力学教学改革多媒体教学

结构力学土木工程及相关专业较为重要的一门专业基础课,该门课程基于高等数学、线性代数、理论力学及材料力学等先修课程,并为后续的钢筋混凝土结构、钢结构及抗震设计等打下基础,故该门课程对培养具有扎实功底的土木工程师具有重要地位。随着新型课程的开展和各门课程实践环节的增加,传统课程的教学时间相对减少,这就要求教师根据教学时间,有效完成教学任务,传授更多的知识和信息,提高教学效率。针对目前结构力学课程教学中存在的问题,在总结以往的教学改革所取得的成果的基础上,结合近几年在教学中的一些经验和体会,提出对该门课程教学改革的几点建议。

1 教学内容的调整与更新

结构力学是土木工程及相关专业重要的专业基础课,在专业课与基础课之间起着承上启下的作用。随着新型学科的发展,本科开设的课程越来越多,各门课程的学时也在不断减少。结构力学课时的减少,在保障教学质量的同时,如何提高学生的理论在工程中应用的能力,是结构力学教学内容做出相应的调整的原因。

第一,基于理论知识,结合工程实际。

根据大纲要求,调整、挖掘教材内容,教学以工程实际为背景,例如:在绪论中,涵盖建筑与水工结构类型介绍,以及涉及到计算模型的选取,支座、结点、杆系的简化与荷载分类等,在讲解过程中,首先,保证重点突出,增加本课程知识体系构成图解,使学生全面了解本课程的内容及各个内容的衔接、层次关系;其次,对主要内容配备了实际工程图例,每章习题都是基于工程实例简化,直接与各章节内容联系起来,使学生全面了解整个课程体系,为更好的掌握本课程奠定基础。

第二,适应形式,调整课程内容。

对于动力计算这一章,相对于传统的结构力学是选修的内容,但是作为工程实际应用的有限元计算的基础理论,是不可或缺的一章,且目前较多的土木工程及相关专业的本科毕业生选择考研,作为多数院校都要考这一章,其中参加工作的学生会选择考取注册师,动力计算也是必考部分,因此,这一章的内容应作为必要内容。

第三,增加实践环节与上机实验培养。

对于结构力学这门偏重与工程实践的课程,增加实践使理论与实际更好的结合,为学生走上工作岗位打好基础。参考书[1]所附的结构力学求解器是一个方便好用的计算机辅助分析计算软件,通过上机实验的学习,可以增强对大结构受力特性的直观感受和切实体验,更好的理解和掌握理论知识,也为接下来学习的有限元课程打下基础。

2 教学方法的改革,培养学生的创造性思维

以往的教学方式都是老师讲,学生听,缺乏互动性。应努力改变这种教学方式,建立师生双主体的教学模式,充分发挥学生的主观能动性,教师通过引导启发学生思维,适当的给予学生参与权,培养学生的积极性和创造性,让学生能够掌握知识,并能在此基础上有所创新,提高课堂教学效果。

第一,注重学生的自学能力的培养。

结构力学课程内容非常丰富,教师在有限的课堂教学中想要把所有的内容都传授给学生是不可能的,也是没有必要的。教师在课堂上应该是引导者,除了对必要的课程进行精讲外,其他章节可以让学生自学,培养他们独立思考的能力。与此同时,教师要考察学生的自学效果,加强指导,不放任自流。

第二,对讨论式教学的实践。

讨论式教学一方面可以开阔学生思路,提高思维能力;另一方面,可以培养学生的交流能力,提高学生和教师之间的互动性,师生之间、学生之间可以相互启发共同提高。可以对自学内容的讨论,通过讨论学生在自学过程中的遇到的疑难问题,发散学生的思维。教师也可以采用启发式教学,教师引导学生独立运用各种思维操作,分析问题,提出假设,验证假设,从而独立发现真理,获取知识。

第三,将理论学习与工程实例相结合。

超静定部分的内容与实际工程联系紧密,在课堂上发动学生收集和思考超静定结构在荷载、地基沉陷和温度变化等因素作用时的特征。然后回归到超静定结构的力学讲解上,这样,可以引发学生的好奇心。动力学这一章比较抽象,可以发动学生收集实际中有关动力学的例子,根据事实和经验初步总结出一些定性的东西[3]。然后在讲解严密的推导过程,得到准确的结论。学生带着对这些结论的期望去听课,效果比较好。

第四,适当将课程内容与专业课联系。

通过将课程内容与专业课的知识联系,可以培养学生知识的连贯性,可以通过将静定结构的位移计算向结构设计中刚度验算方面引申,将动力学的一些结论向地震作用简化计算方法和混凝土结构抗震缝的设置方面引申;将温度变化的计算向结构设计中的温度缝设置方面引申等。不仅加强学生对知识的理解,更能很好的为接下来的专业课学习打下基础。

3 丰富教学手段,调动学生课堂的积极性

采用板书与多媒体课件的结合的传授方式,通过多媒体课件可以实现对文本、声音、图形、图像和动画的综合处理[4],能够提高学生的学习的兴趣,课堂上教师的板书可以达到传达教学信息、强化教学的效果。结构力学这门课程由于含有大量的公式,通过教师的板书,可

以带领学生进行同步思考,吸引学生的注意力,引导学生的思路,达到更好的教学效果。对于例题的讲解,可以边讲边进行板书,引导学生进行思考,参与到共同解题的过程中,调动学习积极性。改革后的丰富的教学手段调动了学生的学习积极性,提高了教学质量。

4 改革考核方式

考试不仅是检查学生学习效果的途径,也是检查教师教学质量的一种途径。改革后的考核模式有平时课堂表现、布置的作业完成情况与期末考试的卷面分组成。对于结构力学的课程知识点较多,仅仅期末的一次考试成绩不能较为客观的反映教师的教学质量和学生学习的效果。必须结合课堂的表现与课下布置的作业多种考核方式的结合,以弥补单一考试的缺陷。

结构力学课程的教学改革是一项长期工作,必须长期坚持不懈,持之以恒,同时课程改革是一项系统工程,需要适时调整,与时俱进,在教学改革上继续努力,确保改革的科学性和实用性,为培养面向新世纪科学技术发展人才做出贡献。

参考文献

[1] 龙驭球,包世华.结构力学基本教程[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2] 方祥位,申春妮,刘兴华.结构力学课程教学改革探索与实践