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摘要:结构力学是土木工程专业一门重要的专业基础课,它是联系基础课程和专业课程的桥梁,在整个专业培养计划中占有重要地位。针对结构力学课程的教学现状,结合土木工程专业实用性强、课程联系广的特点,从教学内容、教学方法、教学手段等方面分析了目前教学过程中存在的问题,探讨了提高课程教学效果的方法和措施。
关键词:结构力学;教学改革;土木工程
结构力学是土木工程及相关专业的一门重要专业基础课,它既是理论力学、材料力学课程的深化和延伸,又是后续专业课程如钢筋混凝土结构、钢结构、地基基础和抗震设计等课程的基础,它是联系基础课程和专业课程的桥梁,在整个专业培养计划中占有重要地位。在教育部构建大土木工程专业的背景下,理论力学、材料力学、结构力学的学时一再压缩,而结构力学作为土木工程专业一门核心专业基础课,其教学质量对于实现专业宽口径、培养能力强、素质高的土木工程人才起着举足轻重的作用。与此同时,随着科学技术的发展,特别是计算机的广泛应用,也拓宽了结构力学的应用领域,为新形势下结构力学课程的教学提出了新的任务和要求。因此如何在有限的时间内完成规定的教学内容,同时扩充学生的现代计算理论的知识和信息,以提高教学质量和效率就显得尤为重要。因而必须对结构力学课程的教学内容、教学方法、教学手段、教学条件等方面进行改革。
一、教学内容的改革
1.力学系列课程间知识的融合与渗透
结构力学是理论力学、材料力学的后继课程,理论力学、材料力学课程中的有关力学概念、原理为结构力学的教学提供一定的基础知识。3门课程内容相互联系,相互补充,不可分割。因此,在授课时,对于结构力学中涉及理论力学、材料力学课程中的相关概念和原理,通过简要复习与讲解,引入结构力学新的概念和原理。
2.教学内容与实际工程相结合
为了与新专业的发展相适应,结构力学课程应在教学内容上适当拓宽。对土建类专业学生分析和解决实际问题能力的检验,首先就是看他能否给出正确的力学模型。在毕业设计中发现学生对现成的力学模型的力学运算并不陌生,但要构造出一个合理的结构方案,并进一步抽象出力学分析模型却往往感到无从下手。力学分析是否反映结构实际受力情况,首先取决于所取结构计算简图的合理性,在讲述计算简图时,应给学生介绍一些建筑工程(工业厂房)、桥梁工程(多跨桥)及交通水利(大坝、闸门)工程中常见结构形式的计算简图选取方法,培养学生能从实际工程中抽象出力学模型的能力。
3.增加电算及工程实例的分析计算
传统的结构力学教学内容主要集中在结构的计算过程和计算技巧上,以手算为主。对于复杂的结构形式,应用经典手算方法进行分析极为复杂。这使得结构力学教学与实际工程的结构计算相脱节,教学过程中过多地强调手工计算的训练,学生不能得到足够的电算训练和实践,容易忽视基本理论在实际工程中的应用。因而在结构力学教学中,要注重培养学生的计算机建模能力、编程能力和使用常用结构计算软件的能力,加强对工程实例进行结构简化、建模、计算、结果分析能力,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,为学生将来参加工作奠定扎实的力学基础。
二、教学手段的改革
1.传统教学仍是结构力学课程教学的主导方式
结构力学是一门理论性、应用性都很强的专业基础课。要培养学生对实际结构正确熟练的分析能力、较强的计算能力和初步的判断能力,要求本课程应以传统教学为主。教师通过口头讲解配合板书,使学生在速度上容易跟上,便于教师与学生进行交流,利于教与学的互动,教师从学生在课堂反应中能及时了解学生的学习情绪、对教学内容理解的程度、出现的问题及症结等,并可及时采取对策,发挥教师的主导性,使得学生可以与教师思维同步,对提高教学效果起着重要的作用,这是任何现代技术所无法代替的。
2.采用多媒体辅助教学,提高教学质量
多媒体教学由于授课信息量大,可将大量生动翔实的工程实例引入课堂,教学效率高,解决了内容多学时少的矛盾。对于复杂的工程实例,学生无法想象、教师也难于用语言来描述的内容,可用多媒体手段生动、形象地演示出来,实现了把实际结构与抽象后的计算简图相联系,加深了教与学的良性互动,扩大了课堂授课信息量,提高了教学效率。尽管多媒体教学在形象信息的传递方面有独特的优势,但它既不是讲稿的重现,也不是板书的代替,而是起到教辅作用。如多媒体教学加大了授课信息量,应充分考虑学生的接受能力,上课时要有意识地控制节奏,满足大多数学生的要求。同时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。
三、教学方法的改革
1.做好承前启后、归纳总结工作
结构力学各部分内容之间是紧密联系的。因此,在讲授绪论部分时一定要把该门课程的各部分内容让学生有一个整体认识,并说明各部分内容之间的相互关联。每次上课之前,应在黑板的一角明确写出本次课哪些内容是要掌握的,那些内容是要理解的,时刻提醒学生,使学生由被动听课转变为研究型主动听课。学生带着问题听课,对教师讲解的知识面就具有针对性,能高效率地获取课堂知识,抓住重点,弄清难点。下课前,应对本次课进行总结,可以是教师总结,也可以让学生自己总结,培养学生归纳、反思问题的能力。在教学过程中,从一个教学内容转到下一个教学内容时,一定要做好两部分内容之间的衔接工作,因为它起到贯通内容完整性的重要作用。因此讲下一个教学内容前,要求学生回顾旧内容,从而引出新知识,以便收到较好的教学效果。
2.根据教学内容分主讲课、讨论课、习题课
为了在有限的学时内更好地完成教学内容,教师应对课堂上讲授的内容实行精选、精讲,重点应放在对问题的定性分析和方法分析上,将之作为主讲内容。为了能够更好地掌握和理解结构力学的基本原理和方法,在课堂上举例说明是必不可少的。对选定的典型题主要讨论分析求解思路,不进行具体的解算,尽量避免做繁杂的数学运算和反复的数学推导,具体计算结果可由学生课下完成。而对易混淆、不易理解、加深加宽的问题应进行深入讨论。同时在课后要给学生留一定量的作业题,让学生自己动手演算,来发现问题,总结方法。总之,在课堂上教师要多鼓励学生联想思维、创新想法,激发学生的求知欲和竞争表现欲,把课讲活,增强学生自学能力。
3.积极开展力学竞赛,以竞赛促进课程教学改革
积极组织学生参加各类力学竞赛,造就优秀创新人才。如,组织学生参加全国周培源大学生力学竞赛,举办学校内部结构力学知识竞赛等,竞赛的开展不仅有利于课程本身的教学,也有利于激活与发展学生用力学概念进行结构设计的思维潜质,进而推动结构类专业课程的教学,对土木工程专业结构设计大赛起指导作用,使学生学会应用结构力学知识和结构分析软件进行结构的方案设计和结构优化,进一步提高学生运用所学知识解决实际问题的能力,增强学生的科研意识,加强学生的书面表达能力、培养团队合作精神和协调组织能力。
4.教学与科研紧密结合
教学与科研是一种互动关系。钱伟长院士说:“教学没有科研作底蕴,就是一种没有观点的教育,没有灵魂的教育。”如果教师不搞科研,知识更新慢,就无法达到理想的教学水平。反过来,教学对科研也是非常有益的。教学的过程,其实也是再学习和对内容再消化、再思考的过程,在教学中可以不断地挖掘科学的创新源。作为教师,应努力把最新的科研成果融入本科教学,给学生介绍国内外一些学术刊物上与课堂内容相关的教研论文,激发学生的学习热情和积极性,开拓他们的知识领域,使科研为教学注入活力。
四、结束语
为适应新专业的发展,培养新世纪需要的具有创新思维的高素质工程人才,深化结构力学课程的教学改革已刻不容缓。结构力学教学改革,是一项复杂的系统工程,而且其内容与方法也在不断地变化,因此需要在实际教学活动中不断探索和发展。
参考文献
[1]李廉锟.结构力学[M].北京:高等教育出版社,2004
[2]刘鸣,王新华,贾红英.从土木工程专业培养目标看结构力学课程建设[J].高等建筑教育,2006,15(3):67～70
[3]蔡晶,卢红琴.承前启后搞好结构力学课程建设[J].高等建筑教育,2007,16(增刊I):36～38
[4]杨金花.论土建类结构力学教学改革[J].湘潭师范学院学报(自然科学版),2009,31(3):104～105
[5]魏德敏,王勇.以竞赛促进结构力学课程教学改革[J].理工高教研究,2007,26(1):105～106
Teaching reform of structural mechanics in civil engineering
Xu Xiaoli, Chen Jing
Nantong university, Nantong, 226019, China
Abstract: Structural mechanics is a very important specialized basic course in civil engineering. It is a bridge connects basic courses and specialized courses, which plays an important role in whole specialty cultivation plan. Based on current teaching situation and teaching characteristics of structural mechanics, and combined with characteristics of strong practicality and wide relationship, some questions such as teaching contents, teaching methods and teaching means have been analyzed. Teaching methods and measures have also been discussed to improve the teaching result.
Key words: structural mechanics; teaching reform; civil engineering
关键词:结构力学;教学改革;土木工程
结构力学是土木工程及相关专业的一门重要专业基础课,它既是理论力学、材料力学课程的深化和延伸,又是后续专业课程如钢筋混凝土结构、钢结构、地基基础和抗震设计等课程的基础,它是联系基础课程和专业课程的桥梁,在整个专业培养计划中占有重要地位。在教育部构建大土木工程专业的背景下,理论力学、材料力学、结构力学的学时一再压缩,而结构力学作为土木工程专业一门核心专业基础课,其教学质量对于实现专业宽口径、培养能力强、素质高的土木工程人才起着举足轻重的作用。与此同时,随着科学技术的发展,特别是计算机的广泛应用,也拓宽了结构力学的应用领域,为新形势下结构力学课程的教学提出了新的任务和要求。因此如何在有限的时间内完成规定的教学内容,同时扩充学生的现代计算理论的知识和信息,以提高教学质量和效率就显得尤为重要。因而必须对结构力学课程的教学内容、教学方法、教学手段、教学条件等方面进行改革。
一、教学内容的改革
1.力学系列课程间知识的融合与渗透
结构力学是理论力学、材料力学的后继课程,理论力学、材料力学课程中的有关力学概念、原理为结构力学的教学提供一定的基础知识。3门课程内容相互联系,相互补充,不可分割。因此,在授课时,对于结构力学中涉及理论力学、材料力学课程中的相关概念和原理,通过简要复习与讲解,引入结构力学新的概念和原理。
2.教学内容与实际工程相结合
为了与新专业的发展相适应,结构力学课程应在教学内容上适当拓宽。对土建类专业学生分析和解决实际问题能力的检验,首先就是看他能否给出正确的力学模型。在毕业设计中发现学生对现成的力学模型的力学运算并不陌生,但要构造出一个合理的结构方案,并进一步抽象出力学分析模型却往往感到无从下手。力学分析是否反映结构实际受力情况,首先取决于所取结构计算简图的合理性,在讲述计算简图时,应给学生介绍一些建筑工程(工业厂房)、桥梁工程(多跨桥)及交通水利(大坝、闸门)工程中常见结构形式的计算简图选取方法,培养学生能从实际工程中抽象出力学模型的能力。
3.增加电算及工程实例的分析计算
传统的结构力学教学内容主要集中在结构的计算过程和计算技巧上,以手算为主。对于复杂的结构形式,应用经典手算方法进行分析极为复杂。这使得结构力学教学与实际工程的结构计算相脱节,教学过程中过多地强调手工计算的训练,学生不能得到足够的电算训练和实践,容易忽视基本理论在实际工程中的应用。因而在结构力学教学中,要注重培养学生的计算机建模能力、编程能力和使用常用结构计算软件的能力,加强对工程实例进行结构简化、建模、计算、结果分析能力,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,为学生将来参加工作奠定扎实的力学基础。
二、教学手段的改革
1.传统教学仍是结构力学课程教学的主导方式
结构力学是一门理论性、应用性都很强的专业基础课。要培养学生对实际结构正确熟练的分析能力、较强的计算能力和初步的判断能力,要求本课程应以传统教学为主。教师通过口头讲解配合板书,使学生在速度上容易跟上,便于教师与学生进行交流,利于教与学的互动,教师从学生在课堂反应中能及时了解学生的学习情绪、对教学内容理解的程度、出现的问题及症结等,并可及时采取对策,发挥教师的主导性,使得学生可以与教师思维同步,对提高教学效果起着重要的作用,这是任何现代技术所无法代替的。
2.采用多媒体辅助教学,提高教学质量
多媒体教学由于授课信息量大,可将大量生动翔实的工程实例引入课堂,教学效率高,解决了内容多学时少的矛盾。对于复杂的工程实例,学生无法想象、教师也难于用语言来描述的内容,可用多媒体手段生动、形象地演示出来,实现了把实际结构与抽象后的计算简图相联系,加深了教与学的良性互动,扩大了课堂授课信息量,提高了教学效率。尽管多媒体教学在形象信息的传递方面有独特的优势,但它既不是讲稿的重现,也不是板书的代替,而是起到教辅作用。如多媒体教学加大了授课信息量,应充分考虑学生的接受能力,上课时要有意识地控制节奏,满足大多数学生的要求。同时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。
三、教学方法的改革
1.做好承前启后、归纳总结工作
结构力学各部分内容之间是紧密联系的。因此,在讲授绪论部分时一定要把该门课程的各部分内容让学生有一个整体认识,并说明各部分内容之间的相互关联。每次上课之前,应在黑板的一角明确写出本次课哪些内容是要掌握的,那些内容是要理解的,时刻提醒学生,使学生由被动听课转变为研究型主动听课。学生带着问题听课,对教师讲解的知识面就具有针对性,能高效率地获取课堂知识,抓住重点,弄清难点。下课前,应对本次课进行总结,可以是教师总结,也可以让学生自己总结,培养学生归纳、反思问题的能力。在教学过程中,从一个教学内容转到下一个教学内容时,一定要做好两部分内容之间的衔接工作,因为它起到贯通内容完整性的重要作用。因此讲下一个教学内容前,要求学生回顾旧内容,从而引出新知识,以便收到较好的教学效果。
2.根据教学内容分主讲课、讨论课、习题课
为了在有限的学时内更好地完成教学内容,教师应对课堂上讲授的内容实行精选、精讲,重点应放在对问题的定性分析和方法分析上,将之作为主讲内容。为了能够更好地掌握和理解结构力学的基本原理和方法,在课堂上举例说明是必不可少的。对选定的典型题主要讨论分析求解思路,不进行具体的解算,尽量避免做繁杂的数学运算和反复的数学推导,具体计算结果可由学生课下完成。而对易混淆、不易理解、加深加宽的问题应进行深入讨论。同时在课后要给学生留一定量的作业题,让学生自己动手演算,来发现问题,总结方法。总之,在课堂上教师要多鼓励学生联想思维、创新想法,激发学生的求知欲和竞争表现欲,把课讲活,增强学生自学能力。
3.积极开展力学竞赛,以竞赛促进课程教学改革
积极组织学生参加各类力学竞赛,造就优秀创新人才。如,组织学生参加全国周培源大学生力学竞赛,举办学校内部结构力学知识竞赛等,竞赛的开展不仅有利于课程本身的教学,也有利于激活与发展学生用力学概念进行结构设计的思维潜质,进而推动结构类专业课程的教学,对土木工程专业结构设计大赛起指导作用,使学生学会应用结构力学知识和结构分析软件进行结构的方案设计和结构优化,进一步提高学生运用所学知识解决实际问题的能力,增强学生的科研意识,加强学生的书面表达能力、培养团队合作精神和协调组织能力。
4.教学与科研紧密结合
教学与科研是一种互动关系。钱伟长院士说:“教学没有科研作底蕴,就是一种没有观点的教育,没有灵魂的教育。”如果教师不搞科研,知识更新慢,就无法达到理想的教学水平。反过来,教学对科研也是非常有益的。教学的过程,其实也是再学习和对内容再消化、再思考的过程,在教学中可以不断地挖掘科学的创新源。作为教师,应努力把最新的科研成果融入本科教学,给学生介绍国内外一些学术刊物上与课堂内容相关的教研论文,激发学生的学习热情和积极性,开拓他们的知识领域,使科研为教学注入活力。
四、结束语
为适应新专业的发展,培养新世纪需要的具有创新思维的高素质工程人才,深化结构力学课程的教学改革已刻不容缓。结构力学教学改革,是一项复杂的系统工程,而且其内容与方法也在不断地变化,因此需要在实际教学活动中不断探索和发展。
参考文献
[1]李廉锟.结构力学[M].北京:高等教育出版社,2004
[2]刘鸣,王新华,贾红英.从土木工程专业培养目标看结构力学课程建设[J].高等建筑教育,2006,15(3):67～70
[3]蔡晶,卢红琴.承前启后搞好结构力学课程建设[J].高等建筑教育,2007,16(增刊I):36～38
[4]杨金花.论土建类结构力学教学改革[J].湘潭师范学院学报(自然科学版),2009,31(3):104～105
[5]魏德敏,王勇.以竞赛促进结构力学课程教学改革[J].理工高教研究,2007,26(1):105～106
Teaching reform of structural mechanics in civil engineering
Xu Xiaoli, Chen Jing
Nantong university, Nantong, 226019, China
Abstract: Structural mechanics is a very important specialized basic course in civil engineering. It is a bridge connects basic courses and specialized courses, which plays an important role in whole specialty cultivation plan. Based on current teaching situation and teaching characteristics of structural mechanics, and combined with characteristics of strong practicality and wide relationship, some questions such as teaching contents, teaching methods and teaching means have been analyzed. Teaching methods and measures have also been discussed to improve the teaching result.
Key words: structural mechanics; teaching reform; civil engineering