结构力学是土木工程专业的主要专业基础课, 要为后续的钢筋混凝土结构砌体结构等专业课提供基本力学原理, 为日后的土建等工程的结构设计及施工提供必需的结构内力分析方法和理论依据, 该课程具有理论概念性强、方法技巧性要求高的特点。
理论不难做题难, 上课易懂下课不会, 是结构力学课程的一大特点。结构力学题目灵活多变, 若学生基础不好、学习方法不得当, 要熟练掌握、灵活运用结构力学知识确实不易[1]。在结构力学教学改革中, 我们不仅注重传授给学生基本知识, 更注重培养学生的能力, 使学生的综合素质高、可持续发展后劲足。
在构建大土木工程专业及教学改革背景下, 各专业课课时被大幅削减, 结构力学也不例外。在本校新的教学计划中, 结构力学课时由原132学时 (两个学期, 每学时50分钟) 压缩至118学时 (一个学期, 每学时45分钟) , 减少了近1/5课时。如何在压缩后的时间内使学生获得最大信息量, 并保证教学效果, 就成了教师最重要, 也最具挑战性的问题。此外, 结构力学课程还存在如下问题:
忽视了土建类各门力学课程的整体性和综合性, 造成不必要的内容重复, 缺乏相互的融合、贯通。第二, 结构力学教学不得法, 简单地将知识填塞给学生, 在内容和方法上缺乏创新, 不利于激发学生学习兴趣。第三, 因课时过少, 易出现对教材内容简单压缩, 变成教材简化版或浓缩版, 不能达到教学要求, 难以提高教学质量。第四, 教学手段落后, 方法单一, 现代手段引入不当。
首先要创设条件, 激发学生学习兴趣。其次让学生了解课程重要性。可以说所有的建筑事故, 都与力学有关, 甚至说都是力学问题, 力学问题处理好了, 就不会出现建筑事故。第三要向学生提出一些具体的要求。既让学生了解课程重要性, 又让学生产生要学习该课程的愿望。
实践教学有助于激发学生学习的积极性和创造性, 有利于培养学生应用力学理论进行工程分析的能力, 有利于学生基本素质的提高。在教学当中, 课题组一直坚持理论联系实际, 培养学生建立力学模型的能力, 培养学生解决工程实际问题的能力。但由于学生尚未真正接触实际工程, 对如何利用结构力学知识解决实际结构的力学计算问题仍无从下手。为此, 在授课内容结束后, 我们安排了结构力学大作业。大作业之前, 先带学生到建筑工地参观, 解答学生疑问, 然后布置题目[3]。题目来源于实际工程, 比如框架结构, 可引导学生根据计算内容的不同, 确定不同的多层多跨刚架简图来进行计算。学生在教师的指导下完成计算简图的选取。通过大作业提高了学生处理实际工程问题的能力和综合素质。
随着建筑业的发展, 原先简单而单调的建筑形式已被造型各异、功能复杂多样的建筑所取代, 结构形式不断创新 (尤其是高层、超高层以及大跨度建筑) , 传达给学生的信息也应及时更新和补充。尽量增强授课内容的选择性和开放性, 拓宽学生知识面, 开阔学生眼界。通过各种图片、影像资料, 广开信息来源, 对课本内容有取有舍, 弃旧择新, 形成最新内容体系。
多媒体教学能使课堂教学生动、形式新颖、知识直观, 激发学生的学习兴趣。多媒体把大量的文字、图形等信息的输入工作从课上写板书移到了课前, 可大大提高课堂效率, 利用不需板书节省的时间, 增加与学生的交流。在多媒体的课堂上, 学生面对的不只是过去的一块黑板、一支粉笔, 而是形象生动、妙趣横生、图文并茂的“闪光”世界。给学生以视觉和听觉上的和谐的信号刺激, 使大脑获得多种类、多层面的知识信息, 学生的兴趣和积极性就调动起来。但是对于有些不适合用多媒体讲述的内容, 就应采取一定的手段来弥补, 此时, 传统的教学方法就显得非常重要。
在教学中, 笔者总结归纳出易于记忆的各类口诀, 如截面法“截、取、代、平”;几何组成分析“先二元、后简支、三基础、四摸瓜”和“双藤摸瓜”法;以及绘制弯矩图和剪力图的口诀;力法、位移法、力矩分配法的比较等, 有效帮助学生对新知识的记忆和理解, 效果很好。教学中提出了“圆弧形曲杆内力简化计算的等效荷载法”[2], 避免了复杂的积分计算。
结构力学课程内容非常丰富, 在有限学时内所有内容都在课堂上详细讲解是不现实的, 也是不必要的。除了课堂精讲外, 确定部分章节让学生通过课下自学、撰写读书笔记、教师点评方法, 培养学生自学能力, 变被动接受为主动接受。既有助于开发学生的创造性思维, 也对教师的能力提出了挑战, 教师必须不断提高自身素质。比单方面的填鸭式教学, 更能调动学生主观能动性, 取得更好的教学效果。
通过集体交流, 开阔学生思路, 提高思维能力。学生之间、师生之间可以相互感悟, 相互启发, 共同提高。讨论选题主要考虑以下几方面。第一, 对自学内容的讨论。教师可通过质疑, 让学生通过自学、课堂讨论得出结论。第二, 采用启发式教学, 引导学生在学习中不断发现问题, 提出问题, 并尝试探索解决问题的途径和方法[3]。
为适应时代发展, 应该用新的综合性见解来学习, 探讨力学与建筑的内在联系。针对国内外代表性建筑, 从力学角度加以介绍, 开阔学生视野和思路, 发挥想象空间。
仅靠课堂学习对于培养学生的能力是不够的, 多年来, 课题组积极组织开展第二课堂活动, 效果明显。首先, 坚持每年为考研学生义务举办结构力学总结与提高讲座, 义务辅导答疑, 使本校结构力学考研成绩和考研率大大提高。其次, 组织和开展学研小组, 针对一些对力学感兴趣、学有余力的学生, 按照自由组合、自愿参加的原则组织。部分学生的小论文、研究报告有所创新, 具有一定的应用价值。这些活动的开展, 进一步提高了学生运用所学知识解决实际问题的能力, 增强了学生的科研意识, 加强了学生的书面表达能力、发挥团队合作精神和协调组织能力。
课题组与长江大学合编的全国高等院校土建类专业实用型规划教材《结构力学》已经由中国电力出版社正式出版。
笔者通过对结构力学课程的改革与实践, 取得了满意效果, 提高了学生学习的积极性和学习热情, 提高了课程的教学质量。
摘要：分析了结构力学课程教学中存在的主要问题, 结合结构力学课时减少的现实, 探讨了结构力学课程在教学内容、教学方法和教学手段等方面改革的途径和方法。
关键词：结构力学,教学改革
[1] 黄晓吉.《结构力学》课程教学实践的思考和教学方法改革[J].华东交通大学学报, 2006 (12)
[2] 李广军等.圆弧形曲杆内力简化计算的等效荷载法[J].佳木斯大学学报 (自然科学版) , 2003 (1)
[3] 方祥位等.结构力学课程教学改革探索与实践[J].高等建筑教育, 2003 (4)
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