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1、工程创新人才培养模式下的结构力学教学改革探讨 摘 要 针对全力推动工程教化改革和主动探究拔尖工程创新人才培育模式的目标，探讨了结构力学教学改革方面的问题，提出了结构力学教学应当注意与其他力学主干课程交叉融合，宜采纳板书和多媒体课件相结合的授课方法、以练促学的学习途径和多次考试的考核方式，教学内容应与工程实践相结合，注意学生实力的养成。 关键词 工程创新人才 结构力学 教学改革 中图分类号：TU391- 4 文献标识码：A 0引言 天津高校求是学部成立于2022年9月，多年来，坚持 “育人为本、开拓创新、求真务实、追求卓越、注意效果”的办学思想，秉承“面对世界、面对将来”的工程教化理念，全力推动
2、工程教化改革，主动探究拔尖工程创新人才培育模式，努力培育终身具有可持续国际竞争力、创建力、实践力和领导力的卓越工程创新人才。以“人才为本”的理念贯穿四年培育过程，实施“敬重特性、强化实力、拓展素养”的工程创新人才培育模式。依据教学内容特点选配相应教学方法、手段和考核模式，试点实施综合素养培育体系及相应评价机制。注意优化培育体系，根据人才成长需求，实行大类培育与特性化培育方式；打破传统专业划分，强化数理基础、大口径专业基础和实践实力，注意综合素养提升。在这样的培育模式下，传统的教学方法已经不再适应，亟需探究出一条适合于“重基础、宽专业”的教学内容和方法。本文基于作者在天津高校茅以升班结构力学教学
3、工作中积累的阅历，探讨了工程创新人才培育模式下的结构力学教学改革的方向和途径。 1结构力学的探讨对象、学科内容和教学要求 在探讨结构力学的教学改革方法前，首先应对结构力学的探讨对象、学科内容和教学要求进行介绍。结构力学是固体力学的一个分支，它主要探讨工程结构受力和传力规律，以及如何进行结构优化的学科。它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科，应用于建筑业和机械制造业等领域。结构力学以杆件结构为探讨对象，其任务是依据力学原理探讨在外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律和受力性能。结构力学探讨的内容包括结构的组成规则，结构在各种效应作用下
4、的响应，包括内力的计算，位移计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应的计算等。结构力学通常有三种分析的方法：能量法、力法、位移法，由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法，成为利用计算机进行结构计算的理论基础。 2“重基础、宽专业”的教学模式下，结构力学应当注意与其他力学主干课交叉融合 土木工程和机械类专业的力学主干课包括：理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学、土力学等等。结构力学既区分于其他力学课程，又与其他力学课程有亲密的联系。“重基础、宽专业”教学方法的主旨就是给学生供应一个宽广和扎实的力学基础，并在此基础上对力学的精髓融会贯穿，打破各门力学课程之间的壁垒，为更好地开展专
5、业课程的教学供应一个“无缝拼接”的平台。为此，在进行结构力学教学时，除了讲授结构力学所涉及的杆系结构外，协助以其他力学学问有时也是必要的。例如，在介绍结构力学的探讨对象时，应当与其他力学进行区分和联系：理论力学的探讨对象是刚体，材料力学的探讨对象是单个可变形的一维杆件，结构力学的探讨对象是多根可变形一维杆件组成的体系，弹性力学的探讨对象是二维板壳或三维实体。这样就可以给学生一个直观的印象，即：究竟结构力学在整个力学体系中处在什么样的地位，以及与其他力学之间的区分。此外，在进行结构力学教学时，也应介绍不同力学之间的交叉。例如，当前探讨的热点问题流固耦合问题便是结构力学和流体力学之间的交叉学科，土
6、与结构物相互作用既是结构力学与土力学之间的交叉学科。在讲授时，可以结合老师的探讨课题，将最新的探讨进展带到课堂上来。 3宜采纳板书和多媒体课件相结合的方法 现代课堂教学大量地运用多媒体课件，大大增大了课堂教学的信息量，令教学内容更加丰富、生动和美观，也减轻了老师的授课负担。然而，多媒体课件也存在一些不足，例如多媒体课件更多地是展示结果，而缺失了分析和计算的过程。结构力学是一门逻辑性很强的课程，其中涉及大量的方法推导和数据计算。若仅给出计算的结果，而不对计算过程进行介绍，会使学生产生“上课时貌似懂得，真正在做习题时却是茫然”的现象。例如，在讲授图乘法时，假如仅是给出计算的公式和结果，并不能达到很
7、好的教学效果。老师必需亲自由黑板上算一遍，把计算的每一个细微环节都显现出来，这样才能让学生听懂和会做。因此，结构力学宜采纳板书和多媒体课件相结合的讲授方法，多媒体课件应侧重内力图的绘制和文字的介绍，而板书则侧重计算的过程。 4宜采纳以练促学的学习方法和多次考试的考核方式 结构力学的学习离不开适量地做练习题，做好题，做精题。似懂非懂、一知半解最不行取。做练习题一方面可以巩固课堂学到的理论学问，让学到的理论和方法能够为我所用；另一方面，好的练习题可以起到对课堂讲授的理论学问融会贯穿的作用，能使学生真正学到结构力学的精髓思想，让学生产生一种成就感，更加促进学习的动力和效果。此外，适量做练习题，可以培
8、育学生对于结构受力和传力的一种“感觉”，即便不进行计算，也能也许清晰结构内力的分布，大大加快了计算的效率。比如，在静定结构内力分析时，宜开展速画弯矩图的训练，即：不进行任何计算，仅凭眼睛视察，便可得到结构的弯矩图，其关键就是找到关键的支座反力。而如何培育这种实力，适量的练习则是必由之径。 另一方面，结构力学的考核方式宜采纳多次考试的形式，例如采纳三次考试的方式，即：第一次考试内容为几何组成分析和静定结构内力计算，其次次考试内容为第一次考试的内容加上虚功原理、静定结构位移计算和力法，第三次考试，也就是期末考试，其内容为前两次考试的内容加上位移法、力矩安排法、影响线和结构动力分析。其优点如下：由于
9、多次考试可以覆盖更广的学问点，因此有利于学生全面驾驭结构力学的内容。多次考试可以督促学生刚好对所学的学问进行总结和复习，在讲授新的学问前更好地打下坚实的基础。最终，多次考试可以更加客观地评价学生对结构力学的驾驭程度，避开了一道题做错导致分数下降较多的现象。 5教学内容应与工程实践相结合 区分于理论力学和材料力学，结构力学的探讨对象更接近于工程实际，其中的一些方法和学习内容可以干脆应用于实际工程的设计和计算中，因此在教学过程中应注意与工程实践相结合。例如，在计算杆件的变形时，材料力学采纳公式法，即将荷载引起的弯矩表达式与单位力引起的弯矩表达式相乘，然后沿杆进步行积分，得到杆件的变形；而结构力学采
10、纳图乘法，即将荷载引起的弯矩图与单位力引起的弯矩图进行图乘，得到杆件的变形。作者在教学过程中发觉：由于材料力学是先修课程，学生对公式法相对熟识，因此倾向于运用公式法进行杆件变形的计算。然而，结构力学中的图乘法的概念清楚，计算简洁，摒除了困难的积分计算，在工程实践当中应用的更广，被广阔的工程技术人员采纳。因此，应当激励学生采纳结构力学的图乘法进行杆件变形计算。此外，从现有的结构力学教学大纲关于课时的安排来看，力法和位移法占据了绝大多数教学课时，而与工程干脆对接的矩阵位移法所安排的学时数较少，甚至没有。对于土木工程专业的毕业生，其在工作中所用到的计算软件，如：PKPM、SAP、ETABS等，无一例
11、外都运用到矩阵位移法的相关理论。因此，若想真正地用好工程计算软件，理解它的基础理论是必要的。因而，在教学中应当对矩阵位移法进行重点讲解，支配更多的教学学时，让学生充分理解相关基础理论。总之，结构力学的教学内容应与工程实践相结合，让学生能够更快地融入到将来所从事的行业中。 6应注意学生实力的培育 结构力学的教学应注意学生的分析实力、计算实力、自学实力和表达实力的培育。分析实力包括：选择结构计算简图的实力，进行力系平衡分析和变形几何分析的实力，选择计算方法的实力。举例来说，所谓的选择计算方法的实力是指：由于结构力学中的计算方法许多，学生应当具有依据各个方法的特点和适用范围选择正确、有效、便捷的计算
12、方法的实力。计算实力包括：对各种结构进行计算或确定计算步骤的实力，对计算结果进行定量校核或定性推断的实力，运用结构计算程序对困难结构进行内力计算的实力。自学实力就是把书本上的学问变成自己的学问，并且能够利用运用已驾驭的学问，通过自主学习进一步驾驭新学问的实力，更进一步地，创建出新的学问的实力。表达实力是指，作业应当整齐、清楚和严谨。书写整齐，与其说是一种实力，不如说是一种习惯，体现出对待事物慎重和负责人的看法。清楚是指做题要步骤分明，思路清晰，图形简介，数据精确。看法严谨是培育学生从事科学的正确看法。 7结语 秉承“面对世界、面对将来”的工程教化理念，全力推动工程教化改革，是时代的要求。主动探
13、究拔尖工程创新人才培育模式是当前亟需探究的工程教化问题。基于此点，本文探讨了工程创新人才培育模式下结构力学的教学改革途径，从教学内容、教学方法和考核方式等多方面进行了有益的探讨，以期起到抛砖引玉的作用。 参考文献 1 龙驭球，包世华，匡文起，袁驷.结构力学I-基本教程M.高等教化出版社，2022. 2 冯莉.充分利用多媒体，提高理论力学教学质量M.高等教化出版社，2022. 3 温中华，唐克东.结构力学教学改革的思路J.华北水利水电学院学报，2022，27： 168-169. 4 崔清洋.结构力学课程教改初探J.力学与实践，11015，14：64-65. 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页