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浅论结构力学教学改革

2021-08-14  |  点击:  |  栏目:论文中心

  [摘           要]  在土木工程专业中,结构力学在应用型基础课中属于一门比较重要的课程,该课程教学内容与实际工程息息相关,因此,教学质量及水平对学生的知识掌握状况产生直接影响,此外还对学生在工程实践中的分析和解决问题的能力产生影响。在结构力学教学过程中,侧重于学生结构定量的计算能力的培养,但是伴随着计算机技术逐渐成熟及其在土木工程领域的普及应用,对结构力学教学的要求越来越高,传统教学模式已经不能满足时代及学生需求,并且存在诸多问题。
  [关    键   词]  土木工程;结构力学;教学改革
  [中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603(2021)06-0212-02
   在土木工程专业中结构力学是一门重要且基础的课程,教学目标是促使学生掌握有关结构力学的理论知识及方法,进而培养学生将较为抽象的工程实际问题转变为与之相对应的力学模型,并通过计算分析软件以及掌握的理论知识对问题进行分析、解决。简单来说,结构力学其实就是在理论力学及材料力学的基础上进行的深化和扩展,同时也是之后专业课程学习的基础,因此,在整个土木工程专业中占据重要地位,充分发挥了承上启下的作用。由于结构力学题目变化多端,倘若学生基本知识不牢固,学习方法不当,要想掌握更多的结构力学知识有很大难度。面对如此严峻的形势,部分院校尝试对结构力学课程教学进行改革,并取得了一定的成绩。然而各大院校差异较大,教学方式不可生搬硬套,应该在教学实践中不断优化和完善。
   一、结构力学教学改革目标
   现阶段,绝大多数二本院校都在积极着手过渡为应用型本科,以培养具备较高实践操作能力的应用型人才为目标,故而,要想从根本上实现这一目标的最直接、有效的方式就是继续专业实践教学改革[1]。
   伴随着社会经济的稳步发展,我国科技水平得到了很大提升,对土建类人才的要求也逐渐提高,加之城市化进程的不断加快,房屋及桥梁结构形式越来越复杂,计算机辅助设计以及有限元分析软件已经成为工程实践过程中不可或缺的工具[2]。在以往传统的结构力学教学过程中,较为注重培养学生的计算能力水平。但是这种教育观念下培养出来的人才已经不能满足企业的岗位要求及社会发展需求。尤其是独立学院的学生,就业于生产一线的概率较大。这就导致很多学生认为结构力学的相关知识对今后工作产生的影响不大,因此对结构力学的学习兴趣逐渐下降或者对其重视度不高,最终导致学生在实际工作中解决结构问题的能力不足。以上种种都说明了要想培养应用型人才,就应该将之前以理论教学为中心的结构力学课程转变成理论与实践并重的教学方式,结构力学课程教学改革已经成为一种趋势[3]。
   二、结构力学课程教学存在的问题
   (一)内容冗长、凌乱
   就当前结构力学的培养方案而言,其中某部分内容冗长并且较为凌乱,例如桁架杆的内力计算这部分内容,在理论力学中已经出现,并且已经作为重点讲授,然而在结构力学中再次出现,又需要重新讲授一次,并且两次讲授的内容并不能很好地衔接起来,导致学生在学习时常常处于懵懂状态。又比如说矩阵位移法这部分内容在之后工作实践中不经常运用到,但是结构力学课程大纲却将这部分内容作为重点,要求教师对其深入剖析,这不但浪费课堂时间,同时还需要学生投入大量精力[4]。因此,面对如此冗长和凌乱的内容,该课程改革势在必行。
   (二)内容抽象,晦涩难懂,学生理解难度大
   结构力学就是对结构在各种效应下的响应进行计算,其中包括内力计算以及位移计算。例如内力计算这部分内容,鉴于内力是看不见、摸不到的,内容比较抽象,学生对这部分内容缺少感性认识,因此,极易与变形等相关概念弄混,进而导致知识点掌握不清晰。另外,学生初次涉及结构力学这一课程,再加上内容具有较强的抽象性,导致学生产生畏惧心理,甚至有些学生学习目的并不明确,如何学习、掌握知识内容,如何运用已知力学模型进行分析等问题层出不穷,致使学生空有一身知识而不知如何运用。长此以往学生对结构力学的兴趣消磨殆尽,他们根本不了解该课程的重要性以及对工作产生的影响。
   (三)实践教学匮乏
   鉴于结构力学有较强的理论性,教师为了加深学生对理论知识的理解,在教学过程中往往以理论讲授为主,而实践教学寥寥无几。学生在掌握結构力学知识后,尽管对静定结构及其内力计算了如指掌,但是知识在实际工作中的运用能力并不高。
   三、结构力学课程教学改革的有效路径
   (一)优化教学内容
   1.适当删减或弱化课程相关内容
   伴随着学科的不断发展,结构力学课程的课时不断减少,但是需要掌握的内容未发生变化,要想学生在一定的时间内高效实现教学目标,就应该对该课程教学内容适当进行优化和删减[5]。例如,静定平面桁架内力计算这部分内容已经在理论力学中有具体讲授,因此只需要简单复习即可,,没必要详细进行讲解。再比如材料力学中的静定梁、静定钢架的内力计算以及绘制内力图的内容,只需要一带而过,应将掌握更多不同的绘制技巧作为这部分内容的重点。随着专业技术的不断发展,之前适用或者价值较高的理论在现下可能已经不再适用或者不再重要,但是在教材中依旧保留下来了,故而在制订教学任务及教学计划时应该对教学内容进行适当调整。例如,之前弯矩分配法、剪力分配法以及力法的简化等技巧较为盛行,并且这些技巧都是以手算为基础的,尽管这些技巧灵巧高明,超乎寻常,但是当前计算机技术以及工程软件技术产生并得到了广泛运用,手算技巧已经不再适用,因此这部分内容应该逐渐削弱。

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