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1、结构力学教学中的能力培养 摘要：结构力学是土木工程专业的一门重要的基础课。由于目前课程学时少、内容多，因此针对结构力学课程系统性强、概念多的特点，结合教学实践，从教学内容支配、教学方法改进、教学手段优化等方面对结构力学教学进行了探究，以培育学生的学习爱好。从而为后续专业课程学习、毕业后从事土木工程结构设计及进一步深造打好基础。 关键词：学习爱好；教学改革；创新实力；实力培育 中图分类号：G642.4 文献标记码：A 文章编号：1674-932412-0260-03 结构力学是土木工程专业的一门重要的基础课。它是学生学习混凝土结构、地基基础等专业课的基础，与工程实践联系紧密，是沟通基础课和专业课
2、的纽带。为了满意土木工程专业人才培育的要求，我们对当前结构力学的教学内容、方法及手段等方面进行了改革。 一、合理选择教学内容，培育学生自学实力 结构力学教学的内容必需为培育工程师的高等工程教化服务。通过精选教学内容，简化课内教学时间，给学生供应更多的自主学习的时间。结构力学课程内容多，主要分成基本和专题两大部分。基本部分是课程的基础，对这部分内容我们加强了课堂教学力度，但与材料力学课程重复的内容可以精简教学。如平面体系几何组成分析中的组成规则，我们先重点讲解三刚片规则：平面内的三个刚片用不在始终线上的三个铰两两相连，组成无多余约束的几何不变体系。把组成规则中的关键词一一详解，再提问学生，逐步培
3、育他们分析问题的实力，从中总结自学过程中该留意的一些问题。然后通过实铰、虚铰的作用；刚片与链杆的转换得到两刚片规则和二元体规则，因此后面两个组成规则就可少讲，留出时间给学生详细分析体系。结构弯矩图的绘制，在材料力学中已讲过梁，在结构力学中则着重强调荷载与内力的微分关系及对应于弯矩图、剪力图中的图形特征，重点介绍叠加法绘制弯矩图。在此基础上强调刚架内力图绘制时须要留意的问题，尤其是刚结点处横梁和竖柱的弯矩关系。又如静定结构的位移计算，虽然虚功原理非常重要，但其原理推导相当困难，学生不简单理解，反而让学生觉得结构力学很难学。目前我们的做法是略去繁杂的公式推导，重点讲其物理意义，然后给出公式及其应用
4、范围，这样可避开学生对结构力学学习的恐惊心理，还可压缩授课时间。专题部分不行能像基础部分那样精讲，我们是依据不同的专业来进行选学。通过合理选择教学内容，老师可在有限的学时里把课讲完，把基本学问传授给学生。 二、多种教学方法结合，激发学生创新思维 在合理选择教学内容的同时，也要改革教学方法。“学为主体，教为主导”是教学的原则和规律，老师必需仔细探讨如何引导学生主动学习。在今后的工作中，学生可能不会干脆应用结构力学学问去解决某个详细问题，但所学到的分析和解决问题的思维方法，却是他们今后工作所不行缺少的。在教学方法我们留意了以下几方面： 1.发挥老师的主导作用，培育学生的创新意识。从结构力学的整个内
5、容看，静定结构的内力分析是关键，其分析方法仍旧是材料力学中介绍过的截面法，但结构力学中杆件数目多，多数学生觉得难以快速精确地选择隔离体，以至有的学生觉得静定结构内力计算没有规律，从而产生胆怯心理。事实上，按几何不变体系的组成方式看，静定结构是无多余约束的几何不变体系，其构成模式不外“简支”和“三铰”两种基本模式，再通过复合可构成其他静定结构。在对静定结构进行内力分析时，“简支式结构”一般是利用平面一般力系的三个平衡方程求出全部反力再求内力；而“三铰式结构”一般是先整体、再局部分析求出全部反力。规范化处理静定结构内力分析的详细步骤是：对结构进行几何组成分析，驾驭其组成方式，对于梁式结构，先找出其
6、中的静定梁；对于组合结构，先找出基本部分和附属部分，这是静定结构内力分析中的重要一步；按几何组成相反的依次选择合适的内力求解步骤，例如，对有基本部分和附属部分的结构，应从附属部分入手；由截面法求出限制截面的内力；用分段叠加法绘制弯矩图，轴力图、剪力图则可以依据外力干脆绘制。为了帮助学生精确、娴熟地驾驭这部分内容，我们增加了习题探讨课，把典型题目精选出来精讲，让学生从详细例子中总结各种方法的应用，逐步提高自己分析和自学的实力。我们以“探讨”为中心来组织习题课教学，着重探讨解题思路、方法，使学生逐步驾驭解题的基本方法。课后留一些典型习题让学生自己做，可以说做题实践是学习结构力学最有效的方法之一。
7、2.多种教学手段并用，实现全方位立体教学模式。在教学过程中，为了增加教学效果，要充分利用多种教学手段。多媒体课件可将理论公式、图片、动画和讲授内容有机结合在一起。我们在制作多媒体教案时搜集了大量的动画图片和工程实例，形象、生动、有效地帮助了学生理解和记忆。多媒体教学一方面能刺激学生的多个感官，使教学过程生动活泼，提高学生的学习爱好；另一方面，也节约了老师课堂板书的时间，可增大教学容量，提高教学效率，是解决教学时数少、教学内容多这一冲突的有效手段。要利用好多媒体这一有效的协助教学工具。传统教学的优势该保留，如老师与学生之间富有人情味的沟通、老师提问以活跃氛围等。多媒体教学与传统黑板板书相结合，教
8、学效果会更好，也可改善学生长时间盯着大屏幕给眼睛带来的不适。对一些发展动态等，可以播放多媒体课件让学生快速阅读一遍，以激发学生的学习主动性。 3.引入计算软件，培育学生的电算实力。由于工程结构越来越困难，随着计算机计算速度的提高，模拟、分析软件的功能增加，工程实践中的结构分析与设计，已基本由电算取代了手算，学生工作后是否会用结构分析软件已成为衡量其业务水平的标准之一。因此，我们在教学中注意培育学生应用计算机进行工程计算的实力，我们主要介绍的软件有：结构力学求解器。结构力学求解器面对老师、学生及工程技术人员，其求解内容包括平面结构的几何组成分析、静定及超静定结构的内力与位移计算、影响线等经典结构
9、力学课程中所涉及的问题，对于平面结构的内力计算，可绘制内力图，位移计算可绘制位移图；平面结构的自由振动分析可计算前若干阶频率，弹性稳定分析可计算屈曲荷载，并可静态或动画显示各阶振型和失稳模态。MATLAB和Simulink。在超静定结构的力法、位移法教学中可以介绍MATLAB软件，让学生应用结构力学学问，通过简洁的编程，即可完成相关问题的内力计算和内力图绘制，激发了学生学习结构力学的爱好。在动力学教学中我们介绍了MATLAB软件和其中的工具箱Simulink，主要是指导计算振动系统的自振频率、阻尼、振型向量等动力特性，计算振动系统在简谐荷载和一般荷载作用下的动力反应，并把计算结果用图形或动画表
10、示出来。有限元计算软件。有限单元法是常用的数值分析方法，它可有效地解决困难的工程计算。土木工程行业常用的有限元软件有ANSYS、ABAQUS、SAP、ADINA等。在结构力学教学中我们简洁介绍了它们的应用。 4.以科研带动教学，努力提高学生的工程应用实力。老师在授课时介绍了李春设计建立的赵州桥，茅以升造桥、炸桥等故事，葛洲坝工程，上海的环球金融中心，奥运会主会场-“鸟巢”工程，世博会中国馆等大型结构的设计、施工，既增加了课程活力，又激发了学生的学习爱好。我们在教学中还非常留意将最新科研成果和工程应用融入教学，以科研带动教学，提升教学层次。结构力学课程组成员先后主持、参加了国家和省部级基金项目8
11、项，参加了十多项横向课题的探讨，如高铁苏州段技术支撑、泰州电厂及陈家港等电厂的钢内筒吊装技术探讨。通过这些工程应用项目的探讨，课程组成员可以深化浅出地将工程领域的技术问题融入到日常课堂教学中，不仅消退了学生对工程项目的畏惧心理，也干脆激发了学生对书本学问的学习热忱和动力。课堂教学和课外研学有机结合，提高了学生的学问应用实力和创新实力。课程组非常注意指导学生将结构力学学问应用于高校生科研立项、高校生创新性试验安排，提高他们的工程素养和实践实力。 结构力学是土木工程的重要专业基础课，对土木工程专业学生的培育质量起着至关重要的作用。我们只有不断进行结构力学教学改革，才能稳步提高教学质量，让学生真正驾
12、驭结构力学的学问，为进一步学习专业课及今后的实际工作打下良好的力学基础，培育出高素养的、与时俱进的土木工程专业人才。 参考文献： 1贾影，于桂兰，徐艳秋，结构力学探讨性教学初探J.高等建筑教化2022，20：116-118. 2龙驭球，包世华.结构力学教程、M.北京：高等教化出版社，2001. 3李秀梅，陈建芳.提高结构力学多媒体教学效果的几点建议J.教化教学论坛，2022，：200-202. 4陈晓燕.浅谈“学为主体，教为主导”在机械制图教学中的应用J.装备制造技术，2022，：173-173. 5李继生，赵文菊.MATLAB在结构力学计算和作图中的应用J.邵阳学院学报，2022，8：44-47. 6王德玲，沈疆海.计算软件在结构动力学教学中的应用J.科技创新导报，2022，：253-254. 基金项目：江苏高校“842工程”课程建设项目 作者简介：胡白香，女，江苏高校土木工程与力学学院教授，主要从事结构力学和钢结构教学及探讨。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页