对结构力学课堂教学

对结构力学课堂教学的探析
【摘要】通过教学改革和创新，提出了结构力学课堂教学要让学生带着问题围绕中心展开教学，重视知识，开展讨论课，结合工程实践，加强其他方面的教学，指出了一题多解是一个重要的措施来培养学生的创新精神能力和竞争意识。

【关键词】结构力学；课堂教学；实例
引言：
结构力学是土木、道桥等专业重要的专业基础课，也是一门内容十分丰富的课程，学生学习起来普遍感觉困难，为帮助学生克服这些困难，在结构力学教学中，采用了一些看起来简单、有效的方法，以提高学习兴趣。

一、注重知识的融合，引导学生的理解能力与创新能力
1、注重《结构力学》各章节知识的相互融合、贯通，提升学生综合运用能力《结构力学》教学内容基本上分为四部分：基础知识，提高知识水平，深化表面研究，利用实践。

基本概念，基本原理，理论，方法为基础知识点。

对一些基本知识的掌握，并消化吸收，在此基础上，我们可以提高认识，深化研究与实践。

为了便于内容的分块教学，编者按知识点分章节编排内容。

这在一定程度上限制了学生运用知识和思维能力。

实际工程的结构不是单一的，片面的，孤立的力学。

力学条件复杂，形态多样性，这就需要专业知识，教师不仅要教给学生知识要丰富而深刻的，也要注重教学过程中各章内容的相互渗透性、综合开放性，鼓励学生参加实践活动，培养学
生的能力，建立合理的力学模型，以培养具有解决实际问题的综合应用能力的学生，进一步提高教学活动，学生的认知活动，并加深对课题研究，激发学生的潜能，培养学生的思维，探讨培养良好的素质，对真理的追求，追求卓越。

帮助学生提高效率，提高解决实际问题的能力，完全消除了“书到用时方恨少，事非经过不知难”的情况，可用于培养高素质的人才，是每一位教师的使命。

2、注重力学各门课程之间知识的融合和渗透，加强引导结构力学是理论力学，材料力学的后续课程，三门课程内容相互联系，相互补充，是互补的关系，不可分割。

结构力学教学注重知识的融合和渗透，遇到相关问题，应及时指出，便于学生的回味与思考，多角度分析，加强对学生应用和内容的理解，同时要加强指导，开发学生的潜能，鼓励学生积极探索解决问题的方法和技巧，大胆创新，充分发挥聪明才智，提高学生解决实际问题的能力和创新能力，培养综合运用型人才。

老师在力学课程的内容，从侧面反映了教师对于组织教学内容的组织、归纳、推广的运用能力。

老师对某一问题进行讲析，加强学生对知识的理解，在此基础上进行延伸、扩展，不仅提高了学生的信心，将学生被动学习转为主动学习，也培养学生举一反三的能力，实事求是，具体问题具体分析，可以打破材料的柔性约束。

二、从后续课程中选择合适的例题
结构力学的习题和例题来源于实践，但也有一些习题与实际结构联系不紧密，脱离实际。

针对此问题，在对后续结构课程进行深入
学习、研究的基础上，从中寻找适合结构力学的例题，以提高学生学习积极性。

（一）桁梁桥的预拱度计算
这是钢桥中的一个问题，由于制造误差引起位移计算时，学生总觉得没有什么意义，不愿意花精力去学，教师通过引入问题背景，激发学习热情。

图1桁梁桥计算简图，在设计时，需要稍稍上拱一点，以便成桥后在自重和荷载作用下不至于下凹，影响行车。

这个事前的上凸，称为预拱度，是通过每个上弦杆比下弦杆加长一点点实现的，这可用静定结构由于制造误差引起的位移来计算。

例题为：图示桁架制作时各上弦杆都比下弦长8 mm，求由此引起a点的竖向位移。

图1桁梁桥计算简图
（二）斜拉桥的索力计算
图2（a）为一斜拉桥的简化力学模型，为七次超静定结构，弦索可看作二力杆，其力法基本体系可取如图2（b），对称结构的在对称荷载的作用下，其内力应是对称的，力法基本体系可取成对的未知数x1，x2，x3，其单位荷载弯矩图是对称的，图2（c）为其中x1=1时的单位荷载弯矩图，这种方法比取半结构方法更容易。

图2 斜拉桥的索力简化计算
（三）框架的稳定问题
结构力学中，计算了单杆稳定的临界力后，稍加引申，学生很容易理解钢结构单层单跨框架的稳定临界力定性判断，在结构力学中
解决此问题，比在钢结构中解决容易。

对图3（a）、（c）中的无侧移框架，区别仅为横梁刚度其一为无穷大，其一为0，可将框架柱的计算简图分别简化为（b）和（d）两种形式。

其临界力分别为π2ei/（0.5h）2和π2ei/（0.7h）2。

实际结构中，横梁刚度一般为介于0～∞，则无侧移框架柱的临界力介于π2ei/（0.5h）2和π
2ei/（0.7h）2之间。

对图3（e）、（g）中的有侧移框架，其他条件不变，其临界力分别为π2ei/h2和π2ei/（2h）2。

则实际结构中，无侧移框架柱的临界力介于π2ei/h2和π2ei/（2h）2之间，很好地解释了钢结构中柱子临界力的规定。

此例题是钢结构课程要用到的内容，在钢结构课程教学中如果首次遇到这个问题，学生会很难理解。

在学习框架稳定时，解决此问题较容易，学生因为能够解决实际问题，自信心和学习兴趣增强，加深了对稳定问题的理解。

图3 单层单跨钢架临界值
三、结构力学现代课堂教学教具的研制
结构力学所要解决的问题更接近于工程实际，这就为研制结构力学现代课堂教学教具提供了更加丰富的内容。

在结构力学课程，超静定结构含量占主要部分，在超静定结构、静态结构具有许多突出的优点的同时，在工程中得到广泛的应用。

这样，对超静定结构特征进行全面的，正确的，深入了解的具有重要的意义。

在结构力学，对超静定结构受力特点的理解很重要。

为了更好地描述超静定结构的特点和结构受力特征。

研制一个静定与超静定的结构内力特性对比教具，直观的静定结构和超静定结构受力特点比较。

教具包括结
构，传感器，增压装置，数据采集和显示装置结构为两个相同尺寸的刚架，其中一个为静定结构，另一个为超静定结构。

四、结构力学的启发式教学
启发式教学的基本精神是充分调动学生的积极性，充分调动学生的积极性，激发学生的创造性思维。

启发式教学，直观的主要途径，包括怀疑灵感启发引导，启发灵感的讨论等形式。

在结构力学教学中，做一个好工作，启发式教学，教师必须为学生服务的意识，设计结合本课程的知识体系，针对这一问题，设置“陷阱”，建立冲突等方式，激发学生探索知识的欲望，引导学生思考，理解、消化和相关知识的运用。

激发学生的问题和对知识的渴望，调动学生的积极性。

在处理问题的时候，教师要善于设计问题，通过老师的问题激发学生产生新的问题，并解决问题。

视觉灵感启发，包括示范，启发，生动地描述实际现象的叙事的兴趣比抽象的理论与形象思维更容易调动学
生的积极性，引导学生去探索新的知识。

教练的灵感是给学生一些启发性的问题，启发学生运用知识去寻找答案的思维探究。

批改作业、辅导，教师一旦发现学生的知识或方法，应该指出的是，及时的错误，引导学生进一步思考或查阅相关文献，寻找可能的答案。

讨论由教师和学生的互动，相互理解，相互启发，开阔学生的思维，提高学生的思维能力，甚至是教师和学生共同提高。

五、结束语：
学生是学习的主体性，即课堂教学结构要有利于发挥学生的学习
主体作用，有利于以学生的自主学习为中心，要给学生较多的思考、探索发现、想象创新的时间和空间，使其能在教师启发下，独立完成学习任务，培养良好的学习习惯和掌握科学学习方法，达到终生学习的目的。

参考文献：
[1]李镰锟.结构力学[m].北京：高等教育出版社，2004.
[2]周远隶，徐君兰.钢桥[m].北京：人民交通出版社，2001.
[3]王焕定.结构力学[m].北京：高等教育出版社，2000.
[4]陈绍蕃，顾强.钢结构[m].北京：中国建筑工业出版社，2004.。