提高“结构力学”课程教学效果的实践探索
摘要:针对普通工科院校学生在学习“结构力学”过程中存在的一些问题,通过结合笔者在实践教学中的一些体会,探讨了在“结构力学”课程教学中如何提高教学效果的措施,包括理论教学与工程实际的密切结合、改进教学方法、突破教学难点、不断提高教师自身素质等方面。
关键词:结构力学;普通工科院校;教学效果;教学方法
作者简介:郝海霞(1977-),女,山西绛县人,长沙理工大学土木与建筑学院,讲师,工学博士,主要研究方向:桥梁结构可靠性分析与评估、结构力学教学;肖勇刚(1964-),男,江西南康人,长沙理工大学土木与建筑学院,教授,工学博士,主要研究方向:工程结构力学、结构力学、弹性力学教学。(湖南 长沙 410076)
“结构力学”课程作为土木工程专业重要的专业基础课程,在大学生专业学习中占有非常重要的位置。现有的“结构力学”课程体系经过几代力学工作者的实践和努力,已形成自身的规律和特点,“结构力学”的课程教学也已逐步趋于系统和完善。随着国家大力发展本科教育步伐的逐渐加大及由于科学技术的发展,对培养工科人才的要求越来越高,传统“结构力学”课程的教学面临着空前的挑战。学生学习兴趣不高,学习基础较差,对学习该课程不够重视,致使学生在工程实践中提出力学问题及应用力学知识分析、解决问题的能力和素质明显不足。而且对于普通工科院校的学生来说,大部分学生在学习的主动性方面可能有所欠缺,因此教师在课堂教学中需要更加积极地引导,想方设法让学生提高学习“结构力学”的兴趣。同时教师在组织教学时,既要讲出该课程的特色,激发学生的学习积极性和创造性,又要突出该课程在整个土木类专业课程体系中的地位和作用,使其和后续课程有机衔接、相互渗透,更好地为专业课和工程实践服务,为学生日后深造打下良好的基础。
针对当前普通高校大学生的实际状况,结合笔者多年来“结构力学”课程实践教学经验,笔者认为要通过普通工科院校提高“结构力学”课程教学效果,应重视理论教学与工程实际的密切结合;要不断地改进教学方法,引入新的教学手段;同时更应当不断提高教师的科研、教学、人文等方面的素质与素养。
一、理论教学与工程实际密切结合
“结构力学”是土木工程专业一门专业基础课,是土木工程学科重点建设课程之一。一方面它以“高等数学”、“理论力学”、“材料力学”等课程为基础,另一方面,它又是“钢结构”、“钢筋混凝土结构”、“土力学与地基基础”、“结构抗震”等专业课程的基础。该课程不但为后续课程提供必需的基础知识和计算方法,而且在课程设计、毕业设计的过程中也要反复用到该课程的知识。“结构力学”在整个课程体系中处于承上启下的核心地位。因此在“结构力学”的教学中,一定要将每个知识点讲透,每种结构的受力特点、计算方法要重点讲解,要选择合适的例题进行练习。同时最重要的是要与工程实际结构相结合来讲解,否则学生就搞不清楚这些理论知识怎样应用到实际当中。
比如在讲结构的计算简图的时候,结点为什么简化成铰结点和刚结点,是根据实际结构杆件与杆件之间联系的强弱来进行简化处理的;在讲图乘法的时候,就应该说明图乘法在实际结构当中的应用问题,特别是图乘法应用有三个前提条件,三个前提条件在实际工程当中是否容易满足,如果不容易满足那么这种方法就没有多少意义了等等;再比如杆系结构的计算简图要详细讲解,强调书上画的每一个图形都是一个计算简图,也就是实际结构的力学计算模型。学了计算简图的选取之后,要能够对一般不是很复杂的实际结构给出合理的计算简图。总之对每一部分内容的讲解都要与实际的结构联系起来,突出强调每种计算方法、每种结构的计算在实际结构计算中怎么用。这是教学中非常重要的一个环节,不仅容易使学生加深印象,激发学习的兴趣,更能加强学生对“结构力学”在实际结构当中怎样用的概念。
二、改进教学方法,突破教学难点
“结构力学”课程有较强的逻辑性和实践性,是一门相对比较难学的课程,学生常有“理论易懂,题目难解”的反映,这可以说是本课程教学的一个难点问题。为了解决这个问题,突破教学难点,必须根据“结构力学”课程的特点,改进教学方法,突出重点环节,采用现代化教学手段,培养学生的自学能力,以达到最优的教学效果。
1.突出重点教学环节
(1)详细讲解解题的步骤。先做什么后做什么一定要清楚,每一步的来龙去脉、前因后果要讲透彻。
(2)上好习题课。选择一些具有代表性的、以往学生做题时较易出错的习题,授课教师只讲解题思路、方法和原理,不讲求解过程。因此可加大题目的数量,通过大量题目的训练使学生逐步掌握解题的基本方法,引导学生学好这门课程。同时,要上好习题分析讨论课,对一些概念、原理容易混淆不清的内容,要有针对性地进行分析和讨论。
(3)要求学生多做习题。多做习题,对巩固所学知识、理解掌握课程内容非常重要,学生若不做一定数量的习题,就不可能真正掌握解题的规律。即使是在还不十分理解某个理论、概念的情况下,如能反复做题,也会逐步加深对理论知识的理解,使学生体会到理论的实用价值,提高其学习兴趣。
2.多媒体教学与传统板书有机结合
采用多媒体教学可以给学生提供丰富的集图、文、声于一体的教学信息,可以使课堂教学更加生动,同时也可以激发学生学习的兴趣。对于一些专业课来说,比如“桥梁施工”课,用多媒体可以提供大量的实际结构施工的信息,使学生对问题认识的更加深刻,因此采用多媒体教学是非常适合的。但是对于有些基础课程或专业基础课程,如果全部采用多媒体教学就不太容易使学生接受,比如有些公式的推导,采用多媒体远不如边讲边写的板书方式有效果。但在有些方面可以适当地采用多媒体形式,笔者认为讲解“结构力学”课程时可在以下几个方面采用多媒体的形式。
一是采用多媒体模拟体系的变形,比如在讲机动法做影响线的时候,可以将机构发生的刚体虚位移做成动画形式,使学生对该部分内容的认识由抽象到具体,从而掌握其规律,同时充分激发学生学习的兴趣,产生特有教学效果。二是采用多媒体进行归纳、总结。三是采用多媒体演示一些实际结构,比如在绪论部分就可采用多媒体形式,介绍一些结构的类型;每一章的概述部分可以采用多媒体,可以结合工程实际讲解每种结构的特点;在讲影响线的概念时就可以采用多媒体模拟移动荷载的变化规律,这种方式比较形象生动,学生更容易接受。另外还可以进行科学史、科学家传记和科技新成就的教育,激发学生的学习兴趣。
多媒体教学是一种很好的教学手段,在很多方面可以弥补板书教学方法的不足,但是决不能滥用,也不可以完全替代板书教学,特别是像“结构力学”这类的课程两者应该结合起来使用才能促进教学效果的提高。
三、不断加强自身学习,提高教师素质
“结构力学”作为专业基础课程,教学内容多而枯燥,离工程实际也比较远,如果教师照本宣科、讲课就没有感染力,很难引起学生的共鸣,也很难吸引学生的眼球,教学效果可想而知。因此提高“结构力学”教学效果,教师的素质是一个重要的因素。讲课不仅要做到生动、活泼、耐心、细致,能充分与实际工程联系起来,拉近力学与实际结构的距离,而且教师的文化修养、人格魅力也是吸引学生认真听课的一个重要因素。因此笔者认为教师不仅要有扎实而丰富的知识业务素质、工程实践背景,在思想品德、人文素养等方面也应该有一定造诣,只有这样才能在教学中起到良好的互动效果,对教学效果的提高起到很好的促进作用。
1.在业务素质方面
一是要有宽广的基础理论知识和扎实的力学功底,才能拓宽学生眼界,才能使学生真正了解“结构力学”的本质。因此教师本身要不断地加强理论知识学习。二是要有丰富的专业知识,要让学生在学习过程中了解“结构力学”在实际工程中的应用问题。教师必须首先了解实际工程,必须培养自己研究、解决工程问题的能力,只有这样才能做一个好教师。对于不同专业的学生,我们在上“结构力学”课程的时候,应该举和他们专业相关的实例。这样,学生的学习热情才会不断得到提升。三是不断总结教学经验,形成有特色的教学方法,虚心向教学效果好的老师学习。要注意在教学中研究新的教学方法、手段,要能充分调动学生学习的积极性,在课堂上能让学生的思维高度活跃,将学生的注意力完全吸引过来,好的教学方法和教学手段往往可以起到事半功倍的作用。
2.在人文素养方面
教师恒久的人格魅力来自长久的文化修养,一个有深厚文化修养的教师能够在学生中树立一定的威信,而且教师的文化修养直接关系到教师的气质、风度、行为方式和感染力。因此深厚的文化修养是一个优秀教师的基础素质,我们要不断地提高教师自身的文化修养。
四、结束语
本文阐述了在新形势下,如何有效地提高“结构力学”教学效果:在“结构力学”课堂教学中要注重与实际结构的结合;重点要上好习题课和讨论课,克服“听懂了,但不会做题目”的问题;将传统的板书教学与现代多媒体教学相结合;不断提高教师本身的业务素质和文化素养,提高教师的人格魅力,对学生起潜移默化的作用。总之,提高“结构力学”的教学效果,只要在培养学生的学习兴趣、培养学生的能力上下功夫,就一定能够取得良好的效果。
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(责任编辑:郝魁府)
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