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摘要:呼伦贝尔学院(以下简称“我院”)的“结构力学”课程是在建的“校级精品课程”和“内蒙古自治区精品课程”。总结我院土建类专业“结构力学”课程的教学基本要求、基本方法及现代教学手段的应用,提出“结构力学”课程改革体系,并介绍了“结构力学”面向能力培养的改革措施。
关键词:结构力学;教学内容;教学方法;教学手段
作者简介:姜作杰(1979-),男,内蒙古扎兰屯人,呼伦贝尔学院建筑工程学院,讲师,工程师,主要研究方向:建筑类专业课程教学与研究;徐海航(1966-),男,内蒙古扎兰屯人,呼伦贝尔学院建筑工程学院,副教授,国家一级注册结构工程师,主要研究方向:建筑类专业课程教学与研究。(内蒙古 海拉尔 021008)
基金项目:本文系内蒙古自治区“十一五”高等教育科学规划立项课题“建筑类专业大学教学内容、教学方法、教学手段变革的研究”的研究成果。
“结构力学”课程是高校建筑工程类专业学生的一门非常重要的专业基础课,该课程具有理论概念性强、方法技巧性要求高的特点,既是连接基础力学与专业课程的桥梁,又直接面向工程实践。它的教学效果的好坏直接影响学生对专业知识的掌握。面临新情况、新要求,我们总结前阶段的教学工作,感到尚有许多需要改革和完善的方面。例如,如何在缩减了的课堂教学时间内,既完成规定的教学内容,又向学生传授更多更新的知识和信息,以提高教学质量和效率?如何改善枯燥的传统授课模式,调动学生学习的灵活性、主动性和积极性?如何更好地贯彻教育部制定的“注重能力培养、注重素质教育”的教改总方针?这些都是课程建设中值得我们思考和探索的重要问题。
一、改革教学内容
多年来“结构力学”的教学内容相对固定,与日新月异迅猛发展的现代工程技术越来越不相适应,教学方法与考核方式不利于激发学生的创新意识。我院自2001年开始,对国内外“结构力学”教学历史与现状进行广泛深入的调研,经过反复分析、思考、讨论,我们以力学的基本概念和基本原理为主线,重组教学内容,优化课程体系,工学结合,突出工程应用,按工程任务驱动重组教学内容,将“结构力学”的内容重组为两大模块:经典结构力学、力学和工程实例分析计算。经典结构力学由原“结构力学”课程内容加以精简和改造而成,侧重于结构力学基本概念、基本理论和基本方法。力学和工程实例分析计算综合运用结构力学知识,对工程实例进行结构简化、建模、计算、结果分析,增强学生对实际工程的感性认识,提高解决实际工程问题的能力。
对部分教学内容进行优化重组。传统的结构力学与理论力学、材料力学部分内容是重复的。如结构力学中静定平面桁架的内力计算在计算方法上与理论力学中桁架作为平面力系求解的示例是完全相同的。静定梁的内力计算在材料力学中已花了很多学时去讲,而在结构力学中又一次重复出现。再如确定临界荷载的静力法、虚功原理等都存在重复多次的现象。这样导致学时浪费,学生感到枯燥无味。由于计算机的发展,结构力学中许多计算方法和技巧已失去了实际应用的价值,如三铰拱内力分析的图解法,超静定结构的迭代法或渐近法,即使像力法、位移法,由于在实际工程中很少被直接采用,其中许多解题技巧的实用价值也不断减低。
很显然,传统结构力学内容的精简和计算结构力学教学内容的加强是课程发展的总趋势。结构力学中静定结构内力计算只需花很少的学时,主要总结一下静定结构的内力分析方法,这部分内容应留给学生自学。超静定结构的解法中,应明显突出位移法而将力法置于次要位置,这样做的目的显然是因为位移法更适用于电算。力法只需要讲清原理,再讲一讲力法主要是在按位移法计算比较困难的某些结构中应用。计算结构力学可分为原理、程序设计和应用几个部分,可与计算机结合进行结构分析。除矩阵位移法外,能量原理、有限单元法等也应逐步进入“结构力学”课程的教学内容中。程序设计和应用方面应包括平面桁架、刚架的分析程序、刚架的动力计算等。在程序设计中还应注意加强对学生力学概念和运用能力的培养与训练。
二、改革教学方法
在“结构力学”教学中,牢牢把握基本理论的教学和基本能力的培养,努力使学生既适应新专业知识结构,又掌握雄厚的专业基本理论和基本技能。
1.改变授课方式
要从根本上改变讲得太多、太细、太全的讲授方式,对讲课的内容加以精选、精讲、着重讲。特别是让学生带着问题去思考,去寻找某些创新点;对有潜力可挖和对力学特别有兴趣的学生,可以精心设计一些可激发学生思维的问题,让学生自己去研究、查阅资料等。
2.注重实践锻炼
结构力学本身与工程实际联系密切,在教学中应理论联系实际,把工程设计中的实际问题与“结构力学”教学结合起来,重视实践性教学环节。如超静定刚架内力计算时,结合框架的类别、结构方案及布重方面的特点,确定其计算简图,变阶柱处为何弯矩会突然增大等都要求学生结合不同的工程问题,加深理解。
3.应用现代化的计算机辅助教学
计算机辅助教学的主要特点是提高学习效率,提高教学质量,可以代替或协助教师辅导和批改作业,提高学生自学能力。CAI课件应当:(1) 在体系上体现课程教学的基本要求,系统配套,由浅入深。(2)在结构上模块化,思路清晰,每章具有内容提要、例题、练习、测验。(3)程序的主要控制参数及主要操作方法有注解。(4)具备自动判阅、自动登记学生成绩的功能,以备教师查阅。随着科技的发展,“结构力学”课程可以应用现代教育技术,如建立电子练习本,让学生在网络上自行完成规定的作业,并且可实现师生对话、讨论、解疑等。这样不仅可以使教学过程更加生动活泼,帮助学生认识和理解力学的基本概念与基本理论,而且可以提高教学效率。
三、改革教学手段
“结构力学”概念多、理论性强,数学推导、计算繁琐乏味,传统的教学模式存在一些缺陷。例如,板书占用了较多的讲课时间,致使课堂内容压缩,对最新的科技动态信息引入更少;其次,传统的教学模式使教师在课堂教学时以讲授为主,辅之以简单的示意图,不管是抽象的概念,还是具体的应用,全靠学生的想象,这可能存在一定的理解偏差。
运用以多媒体课件为主,以板书为辅的组合教学方式,把教学基本内容以声音、图像、动画和文字等多种形式生动地表现出来,能够提高课堂效率和教学水平,解决内容多学时少的矛盾。我院结构力学多媒体课件是全体教师集体智慧的结晶。在研制中,教师分工负责,有丰富教学经验的老教师主要负责内容的选择、课件的把关;对计算机熟悉的年轻教师主要负责具体的实施。多媒体课件需要不断完善、更新,要经历制作—使用—反馈—评估—再制作的不断循环。信息反馈主要来自学生,我们将把学生反馈的意见和建议作为课件更新的主要依据。
该课件包含了结构力学的全部教学内容。对于那些比较抽象、难以用语言描述清楚或讲授起来冗长、板书又繁杂的教学内容,我们力求化静态为动态、化抽象为形象,采用动态视频、动画、照片和声音等展示。增加学生的感性认识,激发学生的学习兴趣,拓宽学生的空间概念,帮助他们更好地理解和接受有关的概念和原理。如在“结构力学”绪论中,我们用多媒体演示大量工程示例、结构计算简图,增加学生的工程实感;对于比较抽象的瞬铰、几何瞬变体系、塑性铰、振型等概念以直观的动画形式制作并与课件相连;静定梁和静定刚架内力图的绘制是“结构力学”课程的重要基础,也是学生的基本功,课件中我们加强了这部分内容的训练,配有大量的练习题供教师选择和学生自学;矩阵位移法一章的特点是矩阵表达的公式多,矩阵计算多,传统教学中,教师的板书要占去相当多的时间。采用多媒体后,大大减少了教师板书的时间,教师把精力投入到讲透基本原理和实际应用上,收到了事半功倍的效果。尽管多媒体教学在形象信息的传递方面有独特的优势,但并不是用得越多越好。实践证明,在现阶段,它只是常规教学的一种辅助手段。其实,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。教师应根据教学内容选择相应的教学手段,充分发挥教师在教学中的主导作用。只有将教师的主导性与多媒体的辅助性结合起来,才能使两者在教学中实现优势互补,取得良好的教学效果。
我院的“结构力学”课程经过教学改革,取得了较好的教学效果,2006年被学院列为校级精品课程,2008年被列为自治区级精品课程。通过几年对“结构力学”精品课程的建设与实践,我们有以下几点体会:(1)课程建设是一个系统工程,需要结构力学教研组及相关教师的共同努力;(2)课程建设应将教学、科研与工程实践有机地结合在一起;(3)课程建设需以学术带头人为主形成整体实力,使教师的教学优势和科研优势得到显露,并形成示范。
参考文献:
[1]柳爱群.土建类结构力学教学方法与教学手段的改革[J].高等建筑教育,2000,(S35).
[2]张谢东,蔡元明.结构力学课程教学改革初探[J].交通高教研究,1999,增刊.
[3]范小春.结构力学教学改革研究[J].理工高教研究,2003,22(3).
[4]方祥位.结构力学课程教学改革探索与实践[J].高等建筑教育,2003,12(4).
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:结构力学;教学内容;教学方法;教学手段
作者简介:姜作杰(1979-),男,内蒙古扎兰屯人,呼伦贝尔学院建筑工程学院,讲师,工程师,主要研究方向:建筑类专业课程教学与研究;徐海航(1966-),男,内蒙古扎兰屯人,呼伦贝尔学院建筑工程学院,副教授,国家一级注册结构工程师,主要研究方向:建筑类专业课程教学与研究。(内蒙古 海拉尔 021008)
基金项目:本文系内蒙古自治区“十一五”高等教育科学规划立项课题“建筑类专业大学教学内容、教学方法、教学手段变革的研究”的研究成果。
“结构力学”课程是高校建筑工程类专业学生的一门非常重要的专业基础课,该课程具有理论概念性强、方法技巧性要求高的特点,既是连接基础力学与专业课程的桥梁,又直接面向工程实践。它的教学效果的好坏直接影响学生对专业知识的掌握。面临新情况、新要求,我们总结前阶段的教学工作,感到尚有许多需要改革和完善的方面。例如,如何在缩减了的课堂教学时间内,既完成规定的教学内容,又向学生传授更多更新的知识和信息,以提高教学质量和效率?如何改善枯燥的传统授课模式,调动学生学习的灵活性、主动性和积极性?如何更好地贯彻教育部制定的“注重能力培养、注重素质教育”的教改总方针?这些都是课程建设中值得我们思考和探索的重要问题。
一、改革教学内容
多年来“结构力学”的教学内容相对固定,与日新月异迅猛发展的现代工程技术越来越不相适应,教学方法与考核方式不利于激发学生的创新意识。我院自2001年开始,对国内外“结构力学”教学历史与现状进行广泛深入的调研,经过反复分析、思考、讨论,我们以力学的基本概念和基本原理为主线,重组教学内容,优化课程体系,工学结合,突出工程应用,按工程任务驱动重组教学内容,将“结构力学”的内容重组为两大模块:经典结构力学、力学和工程实例分析计算。经典结构力学由原“结构力学”课程内容加以精简和改造而成,侧重于结构力学基本概念、基本理论和基本方法。力学和工程实例分析计算综合运用结构力学知识,对工程实例进行结构简化、建模、计算、结果分析,增强学生对实际工程的感性认识,提高解决实际工程问题的能力。
对部分教学内容进行优化重组。传统的结构力学与理论力学、材料力学部分内容是重复的。如结构力学中静定平面桁架的内力计算在计算方法上与理论力学中桁架作为平面力系求解的示例是完全相同的。静定梁的内力计算在材料力学中已花了很多学时去讲,而在结构力学中又一次重复出现。再如确定临界荷载的静力法、虚功原理等都存在重复多次的现象。这样导致学时浪费,学生感到枯燥无味。由于计算机的发展,结构力学中许多计算方法和技巧已失去了实际应用的价值,如三铰拱内力分析的图解法,超静定结构的迭代法或渐近法,即使像力法、位移法,由于在实际工程中很少被直接采用,其中许多解题技巧的实用价值也不断减低。
很显然,传统结构力学内容的精简和计算结构力学教学内容的加强是课程发展的总趋势。结构力学中静定结构内力计算只需花很少的学时,主要总结一下静定结构的内力分析方法,这部分内容应留给学生自学。超静定结构的解法中,应明显突出位移法而将力法置于次要位置,这样做的目的显然是因为位移法更适用于电算。力法只需要讲清原理,再讲一讲力法主要是在按位移法计算比较困难的某些结构中应用。计算结构力学可分为原理、程序设计和应用几个部分,可与计算机结合进行结构分析。除矩阵位移法外,能量原理、有限单元法等也应逐步进入“结构力学”课程的教学内容中。程序设计和应用方面应包括平面桁架、刚架的分析程序、刚架的动力计算等。在程序设计中还应注意加强对学生力学概念和运用能力的培养与训练。
二、改革教学方法
在“结构力学”教学中,牢牢把握基本理论的教学和基本能力的培养,努力使学生既适应新专业知识结构,又掌握雄厚的专业基本理论和基本技能。
1.改变授课方式
要从根本上改变讲得太多、太细、太全的讲授方式,对讲课的内容加以精选、精讲、着重讲。特别是让学生带着问题去思考,去寻找某些创新点;对有潜力可挖和对力学特别有兴趣的学生,可以精心设计一些可激发学生思维的问题,让学生自己去研究、查阅资料等。
2.注重实践锻炼
结构力学本身与工程实际联系密切,在教学中应理论联系实际,把工程设计中的实际问题与“结构力学”教学结合起来,重视实践性教学环节。如超静定刚架内力计算时,结合框架的类别、结构方案及布重方面的特点,确定其计算简图,变阶柱处为何弯矩会突然增大等都要求学生结合不同的工程问题,加深理解。
3.应用现代化的计算机辅助教学
计算机辅助教学的主要特点是提高学习效率,提高教学质量,可以代替或协助教师辅导和批改作业,提高学生自学能力。CAI课件应当:(1) 在体系上体现课程教学的基本要求,系统配套,由浅入深。(2)在结构上模块化,思路清晰,每章具有内容提要、例题、练习、测验。(3)程序的主要控制参数及主要操作方法有注解。(4)具备自动判阅、自动登记学生成绩的功能,以备教师查阅。随着科技的发展,“结构力学”课程可以应用现代教育技术,如建立电子练习本,让学生在网络上自行完成规定的作业,并且可实现师生对话、讨论、解疑等。这样不仅可以使教学过程更加生动活泼,帮助学生认识和理解力学的基本概念与基本理论,而且可以提高教学效率。
三、改革教学手段
“结构力学”概念多、理论性强,数学推导、计算繁琐乏味,传统的教学模式存在一些缺陷。例如,板书占用了较多的讲课时间,致使课堂内容压缩,对最新的科技动态信息引入更少;其次,传统的教学模式使教师在课堂教学时以讲授为主,辅之以简单的示意图,不管是抽象的概念,还是具体的应用,全靠学生的想象,这可能存在一定的理解偏差。
运用以多媒体课件为主,以板书为辅的组合教学方式,把教学基本内容以声音、图像、动画和文字等多种形式生动地表现出来,能够提高课堂效率和教学水平,解决内容多学时少的矛盾。我院结构力学多媒体课件是全体教师集体智慧的结晶。在研制中,教师分工负责,有丰富教学经验的老教师主要负责内容的选择、课件的把关;对计算机熟悉的年轻教师主要负责具体的实施。多媒体课件需要不断完善、更新,要经历制作—使用—反馈—评估—再制作的不断循环。信息反馈主要来自学生,我们将把学生反馈的意见和建议作为课件更新的主要依据。
该课件包含了结构力学的全部教学内容。对于那些比较抽象、难以用语言描述清楚或讲授起来冗长、板书又繁杂的教学内容,我们力求化静态为动态、化抽象为形象,采用动态视频、动画、照片和声音等展示。增加学生的感性认识,激发学生的学习兴趣,拓宽学生的空间概念,帮助他们更好地理解和接受有关的概念和原理。如在“结构力学”绪论中,我们用多媒体演示大量工程示例、结构计算简图,增加学生的工程实感;对于比较抽象的瞬铰、几何瞬变体系、塑性铰、振型等概念以直观的动画形式制作并与课件相连;静定梁和静定刚架内力图的绘制是“结构力学”课程的重要基础,也是学生的基本功,课件中我们加强了这部分内容的训练,配有大量的练习题供教师选择和学生自学;矩阵位移法一章的特点是矩阵表达的公式多,矩阵计算多,传统教学中,教师的板书要占去相当多的时间。采用多媒体后,大大减少了教师板书的时间,教师把精力投入到讲透基本原理和实际应用上,收到了事半功倍的效果。尽管多媒体教学在形象信息的传递方面有独特的优势,但并不是用得越多越好。实践证明,在现阶段,它只是常规教学的一种辅助手段。其实,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。教师应根据教学内容选择相应的教学手段,充分发挥教师在教学中的主导作用。只有将教师的主导性与多媒体的辅助性结合起来,才能使两者在教学中实现优势互补,取得良好的教学效果。
我院的“结构力学”课程经过教学改革,取得了较好的教学效果,2006年被学院列为校级精品课程,2008年被列为自治区级精品课程。通过几年对“结构力学”精品课程的建设与实践,我们有以下几点体会:(1)课程建设是一个系统工程,需要结构力学教研组及相关教师的共同努力;(2)课程建设应将教学、科研与工程实践有机地结合在一起;(3)课程建设需以学术带头人为主形成整体实力,使教师的教学优势和科研优势得到显露,并形成示范。
参考文献:
[1]柳爱群.土建类结构力学教学方法与教学手段的改革[J].高等建筑教育,2000,(S35).
[2]张谢东,蔡元明.结构力学课程教学改革初探[J].交通高教研究,1999,增刊.
[3]范小春.结构力学教学改革研究[J].理工高教研究,2003,22(3).
[4]方祥位.结构力学课程教学改革探索与实践[J].高等建筑教育,2003,12(4).
(责任编辑:麻剑飞)