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土木工程師培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)論文
土木工程是工程學(xué)科中的基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)，其內(nèi)容涵蓋建筑、橋梁、地下空間等方向，是我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)最重要的行業(yè)。如何順應(yīng)國(guó)際高等教育的發(fā)展趨勢(shì)與工科高等教育的發(fā)展需求，在未來(lái)10年內(nèi)成功實(shí)施土木工程行業(yè)的“卓越工程師”計(jì)劃，培養(yǎng)大批高質(zhì)量土木工程技術(shù)人才，已成為目前土木工程教育亟待解決的問(wèn)題［1］。結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。其理論由實(shí)際工程抽象、簡(jiǎn)化、概括、總結(jié)，并用于指導(dǎo)實(shí)踐［2］。其課程任務(wù)是掌握平面桿系結(jié)構(gòu)的計(jì)算原理和計(jì)算方法，為學(xué)習(xí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程以及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與科學(xué)研究打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文將從土木工程專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的學(xué)習(xí)情況談幾點(diǎn)想法。
1結(jié)構(gòu)力學(xué)課程特點(diǎn)
1)概念抽象、理論性強(qiáng)。理論力學(xué)、材料力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)，是土木工程的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。其中理論力學(xué)與材料力學(xué)又是結(jié)構(gòu)力學(xué)的先修課程。由于結(jié)構(gòu)力學(xué)課程較抽象，其理論體系龐大，知識(shí)點(diǎn)多，學(xué)習(xí)難度大。2)教學(xué)內(nèi)容多，課時(shí)緊張。“結(jié)構(gòu)力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容可分為結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)力學(xué)專(zhuān)題(如圖1所示)，總學(xué)時(shí)約為60～80［3］(部分高校僅為45課時(shí))。教學(xué)內(nèi)容偏多，課時(shí)偏少。因此，教師通常加快教學(xué)進(jìn)度，致使部分知識(shí)點(diǎn)無(wú)法展開(kāi)，學(xué)生課后很難及時(shí)消化。這可能是目前各高校在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題。3)理論復(fù)雜，計(jì)算繁瑣。結(jié)構(gòu)力學(xué)涉及到很多復(fù)雜的理論。例如，在結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)部分中，涉及到的虛功原理、力法、位移法、力矩分配法;在結(jié)構(gòu)力學(xué)專(zhuān)題部分中，涉及到的極限荷載、彈性穩(wěn)定、動(dòng)力學(xué)均屬于理論復(fù)雜的部分。理論復(fù)雜則難以理解和把握，課堂例題和課后作業(yè)的講解與計(jì)算就顯得繁瑣，不利于學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握。4)地位重要，起基礎(chǔ)作用。結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)情況將影響專(zhuān)業(yè)課的開(kāi)展。以土木工程專(zhuān)業(yè)為例，專(zhuān)業(yè)課主要有混凝土結(jié)構(gòu)基本原理、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、橋梁結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)工程等主干課程，及相關(guān)的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。如果學(xué)生結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)薄弱，后續(xù)課程都受到影響。而且，對(duì)學(xué)生而言，能否建立正確的結(jié)構(gòu)力學(xué)概念，對(duì)畢業(yè)以后從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)施工、教學(xué)培訓(xùn)等工作而言，都有舉足輕重的影響�？梢�(jiàn)結(jié)構(gòu)力學(xué)的課程學(xué)習(xí)最終會(huì)影響到學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。
2教學(xué)過(guò)程中的改革設(shè)想
1)建立力學(xué)概念，邀請(qǐng)名師講座，夯實(shí)力學(xué)基礎(chǔ)。建立正確、清晰的力學(xué)概念，是學(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)的首要前提。在理論力學(xué)和材料力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，就應(yīng)該注重學(xué)生力學(xué)概念的建立，打好力學(xué)基礎(chǔ)。如果可以做到這一點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的時(shí)候，就會(huì)有信心學(xué)習(xí)更復(fù)雜的概念和理論。
2)強(qiáng)調(diào)課程地位，建立討論小組，分析典型案例。在授課過(guò)程中，要強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課、課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的影響。結(jié)構(gòu)力學(xué)的課程學(xué)習(xí)不僅會(huì)影響到在校學(xué)習(xí)，最終會(huì)影響工作后的專(zhuān)業(yè)發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)。為學(xué)好這門(mén)課，要求全體師生共同努力，成立課后討論小組。通過(guò)小組討論交流，激發(fā)學(xué)生的興趣，促進(jìn)其對(duì)課程的學(xué)習(xí)。
3)細(xì)化教學(xué)大綱，突出教學(xué)重點(diǎn)，加強(qiáng)課后練習(xí)�！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容偏多，課時(shí)偏少已是普遍問(wèn)題。在課時(shí)沒(méi)有增加的前提下，如何保證教學(xué)質(zhì)量就成了教學(xué)過(guò)程中需要面對(duì)的問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)進(jìn)度的設(shè)定和安排以教學(xué)大綱為標(biāo)準(zhǔn)。各院校都會(huì)按照專(zhuān)業(yè)要求結(jié)合實(shí)際情況制定結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)大綱。在制定結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)大綱的過(guò)程中就要考慮課程的特點(diǎn)，將大綱逐項(xiàng)細(xì)化，把每個(gè)知識(shí)點(diǎn)劃分到相應(yīng)的課時(shí)。同時(shí)在重點(diǎn)內(nèi)容處，必須設(shè)置典型例題，以突出重點(diǎn)。值得一提的是，在教學(xué)過(guò)程中，必須把握由淺入深、由簡(jiǎn)到難的規(guī)律，設(shè)置典型例題必須簡(jiǎn)單易懂，且具有代表性。只有這樣學(xué)生才能在有限的課時(shí)中學(xué)習(xí)到最核心的知識(shí)點(diǎn)。
4)引入工程概念，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。為提高學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)概念的應(yīng)用和工程實(shí)踐能力，在課外學(xué)習(xí)中引入結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)及制作，鼓勵(lì)學(xué)生參加建模大賽。例如，針對(duì)移動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的受力特性，要求學(xué)生利用木材、有機(jī)玻璃或者塑料等簡(jiǎn)易材料設(shè)計(jì)和制作橋梁結(jié)構(gòu)(或吊車(chē)梁)，并通過(guò)手拉小車(chē)施加移動(dòng)荷載，觀察模型的變形與應(yīng)力變化。通過(guò)試驗(yàn)，讓學(xué)生感受動(dòng)力荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，初步了解如何通過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)合理的設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)。就模型試驗(yàn)而言，目前引入的結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)仍以教師命題式為主，開(kāi)展形式和范圍有一定局限性，還不能充分鍛煉工程實(shí)踐能力與概念應(yīng)用。在今后的教學(xué)改革中，應(yīng)著重構(gòu)建“結(jié)構(gòu)力學(xué)”研究學(xué)習(xí)實(shí)踐平臺(tái)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)多個(gè)模擬工程實(shí)踐項(xiàng)目，甚至由學(xué)生自行設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，供學(xué)生自主選題并可隨時(shí)開(kāi)展研學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生對(duì)力學(xué)概念有更直接的了解，并與工程實(shí)踐相結(jié)合，從而真正實(shí)現(xiàn)工程思維能力與創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
3結(jié)語(yǔ)
本文分析了土木工程專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的特點(diǎn)，提出了在教學(xué)過(guò)程中的幾點(diǎn)改革設(shè)想�？傊�，結(jié)構(gòu)力學(xué)的課程學(xué)習(xí)很重要。必須要求學(xué)生和任課教師從思想上，行動(dòng)上與教學(xué)大綱統(tǒng)一起來(lái);課堂和課外不間斷地抓好結(jié)構(gòu)力學(xué)的教與學(xué)，才能較好地完成“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)任務(wù)。
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