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基于土木工程专业的有限元分析课程的教学改革探讨

基于土木工程专业的有限元分析课程的

教学改革探讨

摘要:基于土木工程专业的有限元分析课程需要结合工程实际,要求学生在学习基本理论的基础之上,还要掌握软件的建模计算;因此,在教学的过程中需要注意理论和实际建模的结合、教学内容的合理设置、教学方式方法的改进等等,以此来提高教学质量,同时培养学生的创新思维,使学生养成独立思考的习惯,并初步具备处理工程问题的能力。

关键词:土木工程,有限元,教学方式,综合能力

有限元分析课程需要从数学力学基础、计算机软件、工程应用几个方面开展教学工作,使学生从较高层次(数力原理)上理解有限元方法的实质,掌握有限元分析的工具,并具备初步处理工程问题的能力。

一、该门课程教学中的常见问题

该门课程需要结合工程实际,在学习有限元基本理论的基础之上,还需熟悉和掌握一到两个有限元分析软件,来对实际的工程结构进行建模计算。而有限元软件的教学又分为几何建模、单元划分、约束处理、外载处理、参数设定、计算设定以及结果分析等环节。因此,该门课程的教学内容多,理论和软件相结合的教学难度较大,在传统的课程教学中主要的做法是将教学内容分为两个部分:一个是有限元的基本理论,二是基于有限元软件平台的建模计算。结合实际的教学情况,主要有以下几个问题值得探讨:

(1)首先是教材的选用问题,合适的有限元教材难选,同时由于有限元理论本身的基础知识部分,需要有一定的弹性力学和数学基础,如何有选择性的把较为抽象的力学和数学部分逐步引入并联系、过渡到有限元部分,是一个不易把握的方面;在教学过程中,学生对于做为基础的力学和数学部分的兴趣也不浓,因此选用合适的参考书籍尤为重要。

(2)其次是要考虑到有限元知识领域的进步与软件的更新换代,前述的几

本参考书籍有的编写年份较早,对于有限元分析的基本原理部分的学习是合适的,毕竟基本原理不会有太大变化,但基于基本原理而来的软件平台则不停的在更新

换代,以著名的大型通用有限元软件ANSYS为例,在最初几代的时候,只有经典

界面,其建模和后处理都较为专业,不太适合工程上的应用和推广,在后期为适

应工程应用的需求,又开发了适合工程人员操作的workbench界面,其适合不同

材料和结构需求的单元类型也在不断更新,最新的ANSYS版本已经有2022版;

其他的软件平台都有类似的情况,都在不停的更新换代。因此,在学好基本理论

的同时,也应注意软件的更新。但也应该看到,软件的更新不会是颠覆性的,而

是在原有框架的基础之上不断修改和完善,不停适应新的变化,因此,在已经掌

握一门软件的情况下,随软件版本的更新而更新自己对软件的操作和了解是不难的。

(3)再次是两者的结合问题。有限元光有理论而不重应用是不切实际的,

有限元这种方法的诞生很早,在上世纪60、70年代就已经有了,但真正得到大

量的推广并深入到工程领域的各个方面则是和计算机的发展结合起来的,没有计

算机,手动计算复杂结构是不现实和极其低效的;同样,只会建模计算而不理解

基本原理也会使得有限元的运用受到限制,同时对于建模基础理解不深,也会影

响对于有限元分析的误差判断、复杂结构的准确模拟等。因此,在有限元分析的

课程学习中,需要重视理论和软件应用的结合。

二、教学方法改革的探讨

对于以上的几个问题,可有针对性的进行探讨。

(1)合理选择教材并设置教学内容。关于学习教材的问题,首先可考虑选

择经典教材,这对于系统学习有限元的基本原理很重要,比如清华大学曾攀老师

的《有限元分析及应用》、王勖成的《有限单元法》、朱伯芳《有限单元法原理

与应用》等,从知识层次上来说都很有系统性和合理性,是对于有限元分析的基

本理论部分进行系统学习较好的参考书籍。同时需要根据本专业的特点,合理定

位课程的教学大纲和教学目标,理论深度适宜,必要的力学和数学基础要掌握,

但对于和有限元计算关系不大的部分不宜涉及过多,同时考虑课时的情况,可合

理调配理论和软件实践教学内容的比例。

(2)手算和电算的结合。有限元分析的价值在于其在工程中的运用,使用

有限元软件可以对复杂的工程结构问题进行数值求解。因此,有限元分析的课程

应该具有很强的实践性,通过有限元分析的实例,可以把抽象的理论和实践教学

结合起来,相互促进,提高教学质量和学生吸收的效果。对于实例,其实可以从

简单的开始,比如在讲杆系有限元和板壳单元有限元的手算时,可考虑用有限元

软件建模计算,并和手算结果相对比,两相印证,不但可以对手算进行复核,还

能更深刻的理解有限元软件的算法。

(3)采用案例教学。有限元软件的运用和掌握,在有具体案例的情况下,

会使学生对于软件的学习和理解更高效,对于所学的理论知识也理解更深刻,比

如模型建立的方法和技巧、材料和单元的选择、网格划分方法、约束和荷载的施加、分析结果的展示、应力云图的绘制等等,都必须借助实际的案例才能逐渐掌握。对于案例的选择,可根据本专业的特点,选择具有代表性的工程案例,难度

和工作量适中,大部分学生可以通过自己的努力在短时间内上手。教师在讲解建

模的技巧和方法时也要注意让学生充分参与其中,随时提问和讨论互动,甚至还

可以让学生上讲台进行实际操作,最大程度的调动学生的积极性、提高授课效率。

(4)创新能力和综合能力的培养。有限元分析是一门运用于实践的课程,

是用来解决实际的工程问题。应该鼓励学生在初步掌握有限元理论和建模的基础

之上,拓展自己的思路,对于本专业领域内的结构问题,应充分考虑运用有限元

这个工具去解决问题,同时也可和课程设计、毕业设计等实践类课程相结合,实

现创新能力和综合能力的培养。

三、教学形式和考核方式的改进

传统的课堂教学中,教师始终是处于核心位置,而学生多数时候是属于被动

接受的一方,此种方式不利于教学质量的提高,尤其对于有限元分析这门实践性

和技巧性均较强的课程来说,学生是否主动参与,对于这门课程的教学效果有着

重要影响。考核方式也对最终的教学效果影响较大,考核严,则学生紧,考核就

像一根指挥棒,对学生掌握知识的多少有很大影响。

为提高教学和考核的有效性,可在教学方式上进行不同的尝试,比如提问式

教学或讨论式教学,在对学生的课程考核上,也需注意该门课程的特点。

(1)提问式教学。提问式教学是指在每次授课之初,提出与讲授的内容密

切相关的一些问题,充分调动学生的积极性和好奇心,让学生首先对问题进行思考,并产生兴趣,随后带着问题听讲,这样在听的过程中会更有目的性,能更清

楚的明白老师讲授内容与解决问题的逻辑关系;课堂进行的过程中,老师也要经

常保持提问或提示,这也是引导学生独立思考,激发其求知欲的重要手段。同时

也应鼓励学生提出自己的问题和看法,对于问题要有自己的想法、要敢于质疑,

往往通过质疑,才能把一些概念和问题理清。

(2)讨论式教学。和提问式教学相比,提问在前,讨论在后,二者是相辅

相成的,从相互关系上来讲,首先是问题的提出,然后才有问题的讨论,老师要

鼓励学生与学生之间或学生和老师之间的讨论,通过对问题的讨论,学生们可以

开阔思路,提高思维能力;而教师在讨论过程中需要充当一个管理者和引导者的

作用,应充分调动学生参与讨论的积极性,同时包容学生的想法,鼓励其创新思维,注重培养其求职欲,最终使学生养成独立思考并探索解决问题的能力和习惯。

(3)考核方式的多样化。考试是教师检查教学效果和学生学习情况的主要

手段,通常的方式是卷面考试,而有限元课程的特点是理论加软件,卷面上的理

论考试固然重要,可以考查学生是否掌握教学大纲中的各个基本概念和知识要点;然而,软件的运用和实际工程的结合以及实际问题的解决同样重要,在考核的设

计上,平时可进行一些实际问题的快速建模,或者布置实践性和计算性较强的软

件课程设计,还可鼓励和指导学生开展自主专题的研究,并将这部分的表现纳入

最终考核成绩的一部分。

四、结论

综上所述,建议在该课程的教学改革中采取以下措施:

(1)对于土木专业的有限元分析课程,可根据工程类学科的特点,合理选

择教材和参考资料,注意完善该课程的体系,强调基本原理、工程应用,培养学

生跟踪最新研究进展、捕捉学科研究前沿和动态思维能力及专业素养。

(2)先进教学手段和教学方式的应用,将教学与工程实践相结合, 开展课

堂案例教学,并引导学生利用已有的数学和力学知识深刻理解有限元方法的实质,掌握有限元分析的工具,并具备初步处理工程问题的能力。

(3)教学形式和考核方式上注意培养学生的创新能力与解决实际问题的综

合能力,同时鼓励和指导学生参与到问题的讨论当中,并亲自动手使用有限元软

件解决实际工程问题,适当开展自主专题研究,最终使学生养成独立思考并探索

解决问题的能力和习惯。

参考文献:

(1)王勖成,邵敏,有限单元法基本原理和数值方法,北京:清华大学出版社,1997.

(2)朱伯芳,有限单元法原理与应用,北京:中国水利水电出版社,1998.

(3)王国强,实用工程数值模拟技术及其在 ANSYS 上的实践,西安:西北工

业大学出版社,1999.

(4)曾攀.有限元分析及应用.北京:清华大学出版社,2004.

作者简介:

刁砚(1980-),男,博士,副教授,主要从事路桥检测与加固、有限元分析、钢结构等课程的教学工作。通讯地址:成都市西华大学建筑与土木学院,电话:157****1779。

E-mail:**************

基于有限元分析的土木工程结构设计优化

基于有限元分析的土木工程结构设计优化 土木工程是研究土木结构设计、建造和维护的学科,其中结构设计是土木工程 的重要组成部分。在土木工程的设计过程中,利用有限元分析作为一种计算工具,可以对结构进行数字模拟和分析,为结构设计提供可靠的支持,最终实现结构设计的优化。 1. 有限元分析在土木工程中的作用 有限元分析是一种数值计算方法,它将复杂的结构分割为有限数量的小单元, 并对每个小单元进行边界条件和材料特性的设定,然后通过数学和物理的算法来模拟和计算结构的行为。有限元分析可以预测结构在不同载荷和边界条件下的应力、应变、变形等响应,从而为结构设计提供重要的指导。 2. 有限元分析在土木工程结构设计中的应用 有限元分析在土木工程结构设计中具有广泛的应用,例如在建筑物、桥梁、隧 道和水坝等项目中。通过有限元分析,设计师能够优化结构的设计,从而提高结构的安全性、稳定性和经济性。 2.1 结构强度分析 在土木工程结构设计中,有限元分析可以用于评估结构在不同载荷情况下的强度。例如,在桥梁设计中,通过有限元分析可以确定桥梁各个部件的受力情况,进而确定结构的截面尺寸和材料的选型。 2.2 结构稳定性分析 有限元分析还可以用于评估结构的稳定性。对于长跨度桥梁或高层建筑等结构,稳定性是一个非常重要的考虑因素。有限元分析可以模拟结构在受到外力作用时的变形和位移,进而判断结构是否存在稳定性问题。

2.3 结构振动分析 有限元分析还可以用于评估结构的振动特性。对于桥梁和高层建筑等结构,振 动是一个重要的考虑因素。通过有限元分析,可以预测结构在自然振动频率下的响应,并进一步进行结构设计优化。 3. 有限元分析的优化应用 在土木工程结构设计中,有限元分析不仅可以用于评估结构的性能,还可以进 行结构设计的优化。 3.1 结构材料优化 有限元分析可以模拟不同材料特性下的结构行为,并通过对比分析,选取最优 材料以满足设计要求。例如,在建筑物设计中,可以通过有限元分析来确定适合的混凝土强度等级,以充分利用材料的承载能力,同时保证结构的安全性。 3.2 结构几何优化 有限元分析还可以用于确定结构的几何参数。通过有限元分析,可以模拟不同 几何参数下的结构行为,并进行参数优化。例如,在桥梁设计中,可以通过有限元分析来确定悬臂梁的悬臂长度,以实现桥梁的最佳设计。 3.3 结构拓扑优化 有限元分析还可以用于结构的拓扑优化。通过有限元分析,可以模拟不同结构 拓扑下的应力分布,进而优化结构的形状和尺寸。例如,通过有限元分析,可以确定钢筋混凝土梁的截面形状,以充分利用材料的强度。 4. 结语 在土木工程结构设计中,有限元分析对于优化设计起着重要的作用。通过有限 元分析,设计师可以评估结构的强度、稳定性和振动特性,进一步进行结构的材料、几何和拓扑优化,以满足设计要求。因此,掌握有限元分析方法以及结构设计优化

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工程地质学作为地质学的一门分支课程,其前导课程为“地质学基础”“水文地质学基础”“土力学”“岩体力学”等课程。 根据新疆大学建筑工程学院土木专业最新培养计划,工程地质被安排大一下学期进行,因此会导致学生无法有效地理解和掌握一些工程地质术语的概念,导致学习效果不理想。 在实际教学中,针对岩土体物理力学参数方面,学生在没有“岩体力学”“土力学”课程学习的前提下,不能较好地理解参数的具体含义及用途。 此外,在滑坡稳定性计算案例中,学生不仅需要掌握岩土体物理力学的具体含义,还要具备一定的编程能力(包括excel、c语言等)用于滑坡稳定性计算公式的编写,因此前导课程的不合理安排,导致许多教学任务无法顺利开展,这势必会影响学生专业知识掌握的熟练度。 2.课程学时少、内容多。 随着高校学分制的推行,笔者所在学院“土木工程地质”课时已缩短至28学时。 为在有限的教学时间内完成教学任务,教师需要对教学内容做出一定调整与压缩,从而导致学生理论学习偏少,影响了课程教学质量。 课程学时的压缩主,最直接的影响是案例的教学环节,学生理论知识需要借助于实际工程案例讲解才能较好地消化,如岩石矿物教学环节,必须让学生亲眼看见岩石、亲手感触到矿物才能印象深刻。 此外,各类地质灾害也需要用到大量的工程案例来支撑讲解,学生往往对实际工程案例更加感兴趣。 通过实际案例,学生不仅能更快掌握理论知识,也能更加今后工程实践中的工程地质问题。 3.工程地质理论教学环节薄弱。

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土木工程设计论文(5篇) 土木工程设计论文(5篇) 土木工程设计论文范文第1篇 1.重视学问点的归类与规律关系融合。讨论专业课程和课程之间学问点的联系,依据其类型、性质和特征进行总结归类,把握学问点乃至学问链的构成,进而指导教学设计,可有效提高教学质量。李国强等[2]考虑学问类型提出了结构工程课程体系六大模块,包括结构分析、荷载与结构设计准则、结构设计基本原理、结构工程设计、结构试验与测试、结构工程施工。按模块分类整合可达到课程体系整体优化的目的,又能构成较宽的结构设计学问平台。把专业课程体系作为一个系统来讨论,探究课程体系中学问点的规律关联,完整地把握课程的讨论方法,不断进行小范围的学问贯穿、融合和相互渗透,可有效引导同学理清课程体系中理论间的脉络,理解课程和专业学问体系的层次结构熬炼规律思维力量与综合分析力量,使同学越学越有爱好。如可以所在教学楼为钢筋混凝土刚架结构引入刚架、排架和桁架的概念,门窗过梁可简化成简支梁等为例引入,钢屋架的焊接、木屋架的榫接以及现浇钢筋混凝土屋架,当弯矩和剪力较小时,常简化为光滑圆柱铰,杆件简化为链杆,屋架则抽象为抱负桁架。这也正是不同课程间学问点的关联和规律关系。利用学问点之间的联系建立课程内容链接,可以更好地使同学熟悉学问体系架构。创新思维教育过程中,通过学问点的联系更可发觉思维的创新点。 2.构建以学问点为主线的教学资源。基于积件设计思想进行课程体系融

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(2)其次是要考虑到有限元知识领域的进步与软件的更新换代,前述的几 本参考书籍有的编写年份较早,对于有限元分析的基本原理部分的学习是合适的,毕竟基本原理不会有太大变化,但基于基本原理而来的软件平台则不停的在更新 换代,以著名的大型通用有限元软件ANSYS为例,在最初几代的时候,只有经典 界面,其建模和后处理都较为专业,不太适合工程上的应用和推广,在后期为适 应工程应用的需求,又开发了适合工程人员操作的workbench界面,其适合不同 材料和结构需求的单元类型也在不断更新,最新的ANSYS版本已经有2022版; 其他的软件平台都有类似的情况,都在不停的更新换代。因此,在学好基本理论 的同时,也应注意软件的更新。但也应该看到,软件的更新不会是颠覆性的,而 是在原有框架的基础之上不断修改和完善,不停适应新的变化,因此,在已经掌 握一门软件的情况下,随软件版本的更新而更新自己对软件的操作和了解是不难的。 (3)再次是两者的结合问题。有限元光有理论而不重应用是不切实际的, 有限元这种方法的诞生很早,在上世纪60、70年代就已经有了,但真正得到大 量的推广并深入到工程领域的各个方面则是和计算机的发展结合起来的,没有计 算机,手动计算复杂结构是不现实和极其低效的;同样,只会建模计算而不理解 基本原理也会使得有限元的运用受到限制,同时对于建模基础理解不深,也会影 响对于有限元分析的误差判断、复杂结构的准确模拟等。因此,在有限元分析的 课程学习中,需要重视理论和软件应用的结合。 二、教学方法改革的探讨 对于以上的几个问题,可有针对性的进行探讨。 (1)合理选择教材并设置教学内容。关于学习教材的问题,首先可考虑选 择经典教材,这对于系统学习有限元的基本原理很重要,比如清华大学曾攀老师 的《有限元分析及应用》、王勖成的《有限单元法》、朱伯芳《有限单元法原理 与应用》等,从知识层次上来说都很有系统性和合理性,是对于有限元分析的基 本理论部分进行系统学习较好的参考书籍。同时需要根据本专业的特点,合理定 位课程的教学大纲和教学目标,理论深度适宜,必要的力学和数学基础要掌握,

基于OBE模式下土木工程专业设计类课程改革与探索

基于OBE模式下土木工程专业设计类课程改革与探索摘要: 随着社会的发展和科技的进步,土木工程专业的培养已经不能满足社会的需求,传统 的教学模式也面临着挑战。以OBE(Outcome-Based Education)模式为指导,对土木工程专业设计类课程进行改革与探索是非常有必要的。本文将从OBE模式的理论基础、土木工 程专业设计课程的改革方向、改革后的教学方法和评估方式等方面进行探讨,以期提升学 生的综合素质和实际应用能力。 一、OBE模式的理论基础 OBE模式是一种以结果为导向的教育模式,其核心理念是“从学生的学习成果出发, 以学生为中心,以应用为导向,通过能力培养和评估来推动教学改革和教学质量提升”。 在OBE模式下,教学的目的是为了培养学生所需的知识、技能和能力,让学生在实际应用 中能够有效地解决问题,具备终身学习的能力。OBE模式强调的是学生的综合素质、实际 能力和应用能力,而不是传统意义上的课程内容和教学方法。 在OBE模式下,教学的过程不再是传授知识和灌输理论,而是为了培养学生的实际应 用能力和综合素质。教学的内容、方法和评估方式都需要围绕学生的学习成果展开,使学 生能够通过实际操作和项目实践来深化对知识和理论的理解和应用,从而提升实际应用的 能力。 二、土木工程专业设计课程的改革方向 在土木工程专业中,设计课程是非常重要的一部分,它直接关系到学生的实际应用能 力和综合素质。基于OBE模式对土木工程专业设计课程进行改革是非常有必要的。 设计课程的目标需要重新明确和定位。传统的设计课程强调的是理论知识和计算能力,而忽视了实际操作和项目实践。改革后的设计课程应该以学生的实际应用能力和综合素质 为目标,注重学生在设计过程中的创新能力、团队协作能力和实际操作能力的培养。 设计课程的内容需要进行调整和优化。传统的设计课程内容主要集中在理论知识和计 算方法上,缺乏实际项目的案例和实践操作。改革后的设计课程应该注重项目实践和案例 分析,让学生能够通过实际操作和项目实践来深化对知识和理论的理解和应用。 三、改革后的教学方法和评估方式 在OBE模式下,改革后的设计课程教学方法和评估方式需要与传统的设计课程有所不同。

基于SC教学理念的土木工程专业课程教学改革

基于SC教学理念的土木工程专业课程教学改革 SC教学理念的基本概念 SC教学理念最核心的理念便是“小班授课”(Small Class Teaching)。它强调的是在校内,将一个大班分解为若干个小班,每组约10人左右,让老师对每一个学生都有更多时间的关注、指导以及互动。因此,在SC教学理念中,学生之间的互动,老师和学生之间的沟通与互动都非常重要。 SC教学理念的根本原则是学生为中心,注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。换句话说,在SC教学理念中,调动学生的积极性和主动性,提高学生的思维能力和实践能力是重要的目标。 土木工程专业课程教学重要性的分析 土木工程专业作为工科重要的分支之一,其课程涵盖范围十分广泛,知识面大、数学要求高。因此,课程的特点是理论结合实践,不仅要注重知识的传授,更要注重学生的实践能力和解决问题能力的培养。而SC教学理念将学生的实际操作能力和解决问题的能力作为培养的核心,与土木工程专业课程教学的目标是非常吻合的。 在传统的课堂教学中,学生被动听讲,缺乏互动和有效的实践操作。而采用SC教学理念,通过小班授课,学生可以获得更多的互动和实际操作的机会,有利于提高学生的问题解决能力,培养学生的分析和思考能力。此外,SC教学理念也可以在学生中间形成学术交流的氛围,有利于学生知识的共享和互助,提高了学生的学习兴趣和积极性。 实施SC教学理念的关键在于如何将传统的课堂教学转化为小班授课。对于土木工程专业课程教学来说,可以采取以下的具体方法: 1.利用实验室进行实践操作 土木工程课程中往往会涉及到大量的实际操作和实验,结合实验室进行实践操作是非常必要的一环。在实验室的教学过程中,可以通过小班教学的方式进行,教师可对每个小组进行详细的指导和实践操作,提高学生的实践动手能力。 2.采用案例教学法 在课堂教学中,教师可以根据具体的案例,通过小班教学的方式进行讲解。案例教学法可以帮助学生更好地理解和掌握课程知识,激发学生的独立思考和问题解决能力。 3.通过讨论会进一步加强学生与教师之间的互动

“新工科”背景下土木工程 专业建设与改革探讨

“新工科”背景下土木工程专业建设与改革探讨 在当前“新工科”背景下,土木工程专业建设与改革成为高校教育领域的一大热点话题。随着社会经济的快速发展和国家对工程科技人才的需求不断增加,土木工程专业的培养目标和模式也面临着调整和改革。本文将探讨“新工科”背景下土木工程专业建设与改革的必要性和方向,以期推动我国土木工程教育迈向更加科学、专业和国际化的方向。 1. 社会需求的变化 随着经济结构的不断调整和城市化进程的加速推进,对土木工程专业人才的需求也在不断提升。随着我国“一带一路”建设的深入推进和国际化背景的日益凸显,土木工程专业对人才的需求更加多元化和复合化。传统的土木工程专业培养模式已经无法满足社会对人才的多方面需求,因此需要对土木工程专业进行改革。 2. 技术的快速更新 随着科技的不断发展,土木工程领域的新材料、新技术和新工艺层出不穷,这些新技术对土木工程专业的教育和培养提出了新的挑战。传统的课程设置和教学方式已经无法满足学生对新知识和新技术的需求,因此需要对土木工程专业的教育内容和教学方法进行更新和改革。 3. 国际化背景的需求 随着全球化进程的加速推进,土木工程专业人才对国际化背景的需求日益增加。我国土木工程专业毕业生面临着更加激烈的国际竞争,需要具备更强的国际化视野和跨文化沟通能力。土木工程专业需要更加注重留学生教育和国际交流,提高学生的国际竞争力。 1. 课程设置的优化 新工科背景下的土木工程专业需要对课程设置进行优化和更新,增加新材料、新技术和新工艺等内容,满足社会对人才的需求。还需要注重跨学科和综合性课程的设置,提高学生的综合素质和创新能力。 2. 教学方法的改革 传统的教学方法以课堂讲授为主,学生 passively 接受知识。新工科背景下的土木工程专业需要改变传统的教学方法,采用更加多元化和灵活的教学方式,如项目化教学、实践教学和问题导向教学等,提高学生的实践能力和创新能力。 3. 专业实践教育的强化

应用型高校土木工程专业实践教学改革探索

应用型高校土木工程专业实践教学改革探索 土木工程是一个实践性很强的专业,学生要在课堂上学习理论知识,同时需要进行大 量的实践操作,才能够真正掌握专业技能。在传统的教学模式下,土木工程专业的实践教 学存在一些问题,如设备条件落后、实践环境单一、实践课程设置滞后等。为了更好地培 养学生的实际操作能力和创新精神,应用型高校土木工程专业实践教学改革势在必行。 一、现状分析 1. 实践设备条件落后 当前很多应用型高校土木工程专业的实践设备条件落后,如实验室设备老化、仪器仪 表不全等,导致学生进行实践操作时受到了一定的限制。这不仅影响了学生的实际操作能 力的培养,还影响了实践教学的质量。 2. 实践环境单一 部分应用型高校土木工程专业的实践环境比较单一,只注重了室内实验操作,忽视了 户外实践环境的重要性。如何让学生更加直观地了解土木工程的实际操作过程,成为了一 个亟待解决的问题。 3. 实践课程设置滞后 随着社会的发展和行业的变革,土木工程领域的实践技术也在不断更新和发展,但是 一些应用型高校土木工程专业的实践课程设置滞后,无法与时俱进。这导致学生在校期间 所学到的一些实践技术或是方法已经不再适用于当前的工程建设。 二、改革探索 应用型高校需要加大对土木工程专业实践设备的投入力度,更新老化的实验室设备, 购置齐全的仪器仪表。只有这样,才能够为学生提供更好的实践条件,使他们在实践操作 中真正掌握实用技能。 应用型高校需要积极倡导多元实践环境建设,不仅应该注重室内实验操作,还应该重 视户外实践环境的开发和利用。可以与企业合作,在建设工地、实验基地等方面加大投入,让学生能够更加全面地了解土木工程实践操作的方方面面。 应用型高校应该及时更新土木工程专业的实践课程设置,让其能够与时俱进。可以邀 请一线企业的专业人士来校授课,或是组织学生参与一些真实工程项目,让他们亲身参与 到实践操作中去,从而更好地掌握实际技能。 三、改革效果

土木工程类专业课程思政教学改革探究

土木工程类专业课程思政教学改革探究 课程思政并不是简单地将思想政治教育融入专业课的教学过程中,若只是片面地融入则无法达到理想的教学效果。课程思政是要深入挖掘专业课程中蕴含的思政元素,并以此为基础开展思想政治教育工作。课程思政赋予思想政治工作全新的活力,能够丰富专业课程内容,对原有教学功能不断进行拓展。土木工程类专业课程思政改革具有一定的复杂性,如何深度挖掘思政元素,并以潜移默化的方式呈现在学生面前成为教学改革的一大难点。 一、课程思政的背景分析 我国早在2017年就将课程思政的理念纳入相关教育机制改革意见中,进一 步明确课程思政需要从地方实践逐渐转变为国家发展战略部署。2018年4月,教育部发布《关于加强新时代高校“形势与政策”课建设的若干意见》,对课程思政教育工作进行了全面推广,传统的思想政治教育理念被打破,教育内容变得更为丰富[1]。至此,思想政治教育工作步入全新发展阶段。2020年,教育部印发的相关指导纲要进一步明确了在未来发展过程中,高校需要全面推进课程思政建设,并结合院校自身的实际发展情况,打造特色思想政治教学体系,将立德树人理念进行全面贯彻,不断深化教育改革,培育全面发展的优秀人才。 二、土木工程类专业进行课程思政改革的意义 土木工程类专业在我国教育领域有着较为悠久的发展历史,传统教学理念下,土木工程类专业在对人才进行培养时,倾向于提高人才的专业能力,会将教育重点放在专业知识上,这会在一定程度上忽视对人才进行思想品德方面的教育,导致所培养出的人才虽然具备较强的专业能力,但职业素养与道德品质相对来说较为薄弱。新时代背景下,社会需要的不仅仅是专业能力强的人才,对人才的综合品质同样有较高要求。在此背景下,需要不断深化课程思政教育改革,发挥思想政治教育的积极作用,形成专业理论课程与思想政治教育的同向发力,帮助学生在学习专业技能的同时,逐渐形成良好的思想品格。

基于OBE教学理念的土木工程专业教学改革与实践

基于OBE教学理念的土木工程专业教学改革与实践 OBE(Outcome-Based Education)是一种基于结果的教育理念,它强调教育的目标应该是帮助学生达到特定的、可衡量的学习成果,而不是仅仅传授知识和技能。在土木工程专业教育中,OBE理念的应用可以促进教学改革和实践,提高学生的学习效果。 一、OBE理念在土木工程教育中的应用 OBE理念的核心是学习成果,它要求教育者在制定课程和教学计划时,从学生的学习成果出发,通过分解和确定学习成果的具体内容和要求,来确定教学目标和教学策略。在土木工程教育中,OBE理念可以具体应用为以下几个方面: 1.制定学习成果:针对土木工程专业的不同课程,可以制定具体的学习成果,如基础理论知识掌握、实践操作技能掌握、综合设计能力等。 2.设计教学活动:针对不同的学习成果,可以设计相应的教学活动,包括课堂讲授、实验操作、设计实践、文献阅读、小组讨论等。 4.反馈和改进:根据学生的学习成果评估结果,对教学活动和评估方式进行反馈和改进,以不断提高教学质量和学生的学习效果。 在土木工程教育中,OBE理念的应用需要通过具体的实践活动来推进。下面列举几个具体的实践案例: 1. 实践性教学活动 在土木工程专业的基础课程中,设计实践活动可以帮助学生将理论知识转化为实际操作能力。例如,在结构力学课程中,可以组织学生进行木结构、钢结构和混凝土结构的实验操作,通过实际测量和计算,掌握结构分析和设计的基本方法和技能。 2. 综合性设计活动 在土木工程的中高级课程中,综合设计活动可以帮助学生将不同课程所学的知识和技能整合起来,形成综合性的学习成果。例如,在桥梁设计课程中,可以让学生组织小组,通过文献阅读、调研和实地考察,设计一座符合实际需求的桥梁,并展示最终成果。 3. 英语语言素质培养 在国际化的背景下,提高学生的英语语言素质是土木工程教育重要的一环。可以将OBE理念应用于英语教学,制定明确的学习成果和评估方式,如课堂演讲、论文写作和听力理解,以实现学生的英语语言素质培养目标。 三、总结与展望

新工科背景下土木工程专业实践课程改革研究

新工科背景下土木工程专业实践课程改 革研究 摘要:随着我国社会的进步,专业教育质量不断提高。实践教学是土木工程 专业教学过程中的重要环节,是让学生将书本上的技术知识应用于实际工作中的 重要过程。土木工程专业学生首先要在完成学校规定的专业技术课程学习任务的 前提下,深入施工现场进行实践,充分了解工程项目设计、施工、现场管理和工程 监理等工作的整个过程;其次要将所学的理论知识应用于实际工作中,不断拓宽 自己的视野,逐渐培养自己发现和解决问题的能力,并接受实践的检验,使自己的 工作能力满足行业发展需求。实践教学是培养高素质工程应用人才的重要环节, 其质量直接决定着学生毕业之后能否胜任复杂的工程施工与管理工作。当前,我 国大部分高校的土木工程专业实践教学中还存在诸多问题,有待进一步解决。 关键词:新工科背景;土木工程专业;实践课程;改革研究 引言 土木工程是一门实践性很强的综合性学科。高等学校土木工程专业指导规范 提出,要更加重视学生的实践能力,突出“三个创新”培养,将试验等实践环节 作为知识传授、技能训练和创新培养的载体。能力与创新的前提即为激发兴趣, 以学生兴趣为中心,目标即为培养具备工程应用能力的人才。因此,必须强调 “以学生兴趣为中心,以能力培养和工程应用为目标”的培养方案和建设要求, 将“兴趣、能力、应用”为核心理念的课程建设思路融入实践教学改革建设当中。 1土木工程专业实践教学中存在的问题 1.1实践教学方法和模式不合理,实践教学能力不足 现阶段,我国大多数土木工程专业教师在工程施工课程教学过程中,还采用传 统的教学方法,习惯在课堂上讲授大量的理论知识。目前,许多教师十分重视实践

基于有限元分析的土木工程结构稳定性研究

基于有限元分析的土木工程结构稳定性研究随着城市化的发展,土木工程在现代社会中发挥着重要作用。土木工程的结构稳定性是确保建筑物在各种外力作用下能够安全稳定运行的关键因素之一。为了提高工程建筑的结构稳定性,有限元分析方法被广泛应用于土木工程领域。本文将使用有限元分析方法来研究土木工程结构的稳定性,并探讨相关应用。 一、有限元分析方法简介 有限元分析方法是一种将复杂结构划分为许多小的有限元单元,并在每个单元内部使用简单的数学方程来模拟结构行为的数值方法。它十分适用于土木工程领域,因为可以模拟结构在不同条件下的受力情况。有限元分析方法通过将结构分解为细小单元,可以更加精确地预测结构在外力作用下的变形和破坏情况,从而为结构的稳定性提供依据。 二、有限元分析方法在土木工程结构稳定性研究中的应用 1.结构的受力分析:有限元分析可以通过对结构施加不同的外力,模拟结构在不同载荷条件下的受力情况。这有助于工程师们更好地理解结构的受力分布,从而优化结构设计,提高结构的稳定性。 2.应力集中区域的分析:在土木工程中,应力集中往往是导致结构破坏的主要原因之一。有限元分析可以准确地确定结构中应力集中的位置,并分析其对结构稳定性的影响。通过合理的设计和改进,可以减轻应力集中现象,提高结构的稳定性。

3.结构变形预测:有限元分析可以模拟结构在受力时的变形情况。 通过对结构的变形进行预测和模拟,可以评估结构的稳定性,并在设 计阶段进行必要的调整,确保结构的稳定性和可靠性。 4.材料和构件的选择:有限元分析可以通过模拟不同材料和构件的 受力情况,帮助工程师们选择最适合的材料和构件组合。通过合理的 材料选择和构件设计,可以提高结构的强度和稳定性。 三、有限元分析方法的局限性及改进方向 尽管有限元分析方法在土木工程结构稳定性研究中有着广泛应用, 但仍然存在一些局限性。首先,对于大型复杂结构的建模和分析过程 较为耗时。其次,由于模型中参数的不确定性,模拟结果可能存在一 定的误差。此外,有限元分析方法通常只考虑结构在静力学条件下的 稳定性,对于动力学和非线性问题的研究相对较少。 为了克服这些局限性,研究者们正在不断努力改进有限元分析方法。例如,引入并行计算和优化算法可以加速大型结构的建模和分析过程。同时,提高模型参数的准确性和精确度,可以进一步提高有限元分析 结果的可靠性。此外,结合其他数值方法和实验结果,可以更全面地 研究土木工程结构的稳定性,并进一步优化设计。 四、结论 有限元分析方法作为一种优秀的数值方法,在土木工程结构稳定性 研究中发挥着重要作用。通过应用有限元分析方法,我们可以更好地 理解结构的稳定性,预测结构变形和破坏情况,优化设计方案,提高

土木工程材料课程教学改革(全文)

土木工程材料课程教学改革 土木工程材料课程属于专业基础课,一般开设在大学二年级,由于大多数学生缺乏基本的感性认识和工程实践,对该课程与后续专业课程之间的关系不了解,更不清楚该课程对日后所从事工作的重要性和意义。西南林业大学森林工程专业分别于20XX年、20XX年获批成为云南省教育厅及GJ教育部“卓越工程师教育培养计划”专业。“土木工程材料”课程的教学以此为契机,及时更新教育理念,从理论教学、实践教学和科技活动三个方面进行改革,积极探究培养学生工程意识及提升学生工程能力、创新能力的教学方法和模式。 一、以工程意识培养为主的理论教学手段 1.充分利用认识实习 专业认识实习是学生专业课程学习的第一课,是开启学生专业兴趣的重要教学环节。为使学生提早对专业有所认识,了解各专业课之间的联系与作用,许多高校都设置了认识实习环节。土木工程材料作为土建类专业基础课,应充分利用好这一环节,使学生了解土木工程材料的种类、应用及工程技术要求等。为此,课程改革小组建议合理搭配认识实习指导教师的人员组成,承担建筑材料方面的主讲教师应积极参与认识实习。在认识实习过程中:一方面,带领学生参观工程现场,听取现场技术人员讲解,并与学生针对工程所选品种、施工工艺等进行广泛讨论,使学生从感官上实际认识土木工程材料;另一方面,通过观看《超级工

程》《伟大工程巡礼》中关于土木工程材料讲解的部分科学纪录片,使学生能够对工程建设的全过程以及材料如何选择、应用有较为全面的认识。通过改革后的认识实习教学,学生对土木工程材料课程的理论学习内容更加明确。 2.合理优化教学内容 目前,土木工程材料教材为满足“大土木”的培养目标,内容上虽具有较大的包容性,但仍未能将原有知识体系有机地融合在一起。加之学时限制,无法面面俱到,如果不能合理安排,将会导致无法有效支撑后续课程的学习。为此,按使用领域将土木工程材料分为土木工程通用材料和专用材料进行讲解。其中,将石料、无机结合料(石灰、水泥)、水泥混凝土、建筑钢材、防水材料等列为土木工程通用材料,沥青与沥青混合料、墙体与屋面材料、土工合成材料、建筑防火材料等列为专用材料,以满足各专业的学习需求。对于通用材料的讲解,在材料基本性质方面主要以材料自身性质与组成特点讲解为主,不需要刻意结合专业特点,而在工程技术指标及工程应用方面则结合专业特点来安排教学内容。对于专用材料的讲解,主要结合专业特点及后续课程的需要而选择或增加,该部分内容主要包括:(1)建筑工程专用材料:墙体与屋面材料、建筑装饰材料、给排水管材等;(2)道路工程专用材料:沥青与沥青混合料、土工合成材料等;(3)消防工程专用材料:建筑功能性材料、建筑防火材料等。此外,适时引入材料应用实例,实例最好结合授课专业,以此强化学生的工程意识,培

学位课《弹性力学及有限元》教学改革创新性研究

学位课《弹性力学及有限元》教学改革创新性研究 随着社会的不断发展和科技的进步,高等教育教学改革也在不断地进行着。特别是在 工程类专业学位课程中,教学改革更是必不可少的一部分。《弹性力学及有限元》作为工 程类专业的重要学位课程,在教学内容和教学方法上也需要不断进行改革和创新。本文将 对《弹性力学及有限元》课程的教学改革创新性研究进行探讨,希望能够为相关领域的教 学改革提供一定的参考和借鉴。 一、《弹性力学及有限元》课程的教学目标和现状 《弹性力学及有限元》课程是工程类专业学生必修的一门重要课程,其主要目的是使 学生掌握固体力学基本理论的能够掌握有限元分析的基本原理和方法,进一步应用于工程 实践中。目前存在的问题是该课程内容过于理论化,学生难以将理论知识和实际工程应用 相结合,缺乏对工程实践的针对性培养,导致学生在毕业后难以将所学知识转化为实际应 用能力。 为了解决以上问题,我们需要对《弹性力学及有限元》课程的教学内容、教学方法和 教学手段进行改革。具体而言,可以从以下几个方面进行改革: 1. 课程内容的更新与完善:将课程内容与工程实际结合,引入实际案例和工程项目,让学生在学习中能够将所学理论知识与实际应用相结合。 2. 教学方法的改进:采用问题导向的教学方法,引导学生主动思考和解决问题,培 养学生的工程实践能力和创新意识。 3. 教学手段的创新:借助现代化技术手段,如虚拟仿真技术、多媒体教学手段等, 提高教学效果,激发学生学习兴趣,加强实践操作能力。 在《弹性力学及有限元》课程的教学改革过程中,我们进行了多次实践探索和创新尝试,取得了一定的成果。具体而言,我们采取了以下一些措施: 2. 教学方法的改进:在教学方法方面,我们采用了以问题为导向的教学方法,鼓励 学生在学习中提出问题,主动思考和解决问题,培养了学生的创新意识和解决问题的能力。在有限元分析部分,我们引导学生利用有限元软件对具体工程问题进行分析和模拟,并进 行讨论和总结。 通过《弹性力学及有限元》课程的教学改革创新实践,我们取得了一定的成果。具体 而言,学生的实际工程应用能力有了一定的提高,学生的创新意识和解决问题的能力也得 到了培养。同时我们也面临着一些问题和挑战。部分学生对于新的教学方法和手段的接受 程度不高,部分学生在实际操作中出现了一些问题。

土木工程数学论文2700字_土木工程数学毕业论文范文模板

土木工程数学论文2700字_土木工程数学毕业论文范文模板 土木工程数学论文2700字(一):基于土木工程专业群“高等数学”课程的改革与实践论文 【摘要】经过对土木工程专业群的数学课程的教学调研,发现存在着较多问题,如学生的数学基础参差不齐、专业所需数学内容广泛而课时偏少、教学方式 和考核单一等等,这些直接影响了数学教学质量的提高.针对这些实际问题,立足 于本校,进行相应的具体教学改革,并始获收效,不仅提高了学生的数学学习兴趣,而且提高了学生的应用数学分析问题和解决问题的能力,从而更好地培养了 学生的综合素质. 【关键词】土木工程;专业群;高等数学 《教育部关于深化职业教育教学改革全面提高人才培养质量的若干意见》中 指出“发挥人文学科的独特育人优势,加强公共基础课与专业课间的相互融通和 配合,注重学生文化素质、科学素养、综合职业能力和可持续发展能力培养,为 学生实现更高质量的就业奠定基础.”“高等数学”课程作为高职院校土木工程各 专业群的一门公共必修基础课,无论是对学生的综合素质,还是对学生日后持续 发展能力均至关重要、影响深远.所以,各高职院校非常重视这门课程的教学效果 和质量,当前高职教育迅猛发展,已有之前的“量”的发展转化到如今“质”的

发展,提高内涵发展是关键.如今,“高等数学”的教师都致力于教学改革,使得这门课程能够适应时代的发展要求,适应高职教育的发展需求,取得了一些可喜的成绩.但在此过程中仍有一些问题存在,加之大部分教学改革滞留在理论层面,深入到实证研究的成果较少.本文以河北交通职业技术学院土木工程专业群为例,对高职数学课程的教学进行较深层次的改革探索,以更好地适应本校的学生,使教学效果得到提升. 一、土木工程专业群高等数学教学现状及问题 (一)生源结构多样,学习态度不积极和数学基础差距明显 近年来,高等职业教育发生了翻天覆地的变化,招生规模占据高等教育的半壁江山,是高等教育的重要组成部分.但随着高等职业教育招生制度的改革,笔者所在学院2017级新生约有一半来自单招生,其中包括中职生,他们的数学基础相对薄弱,不仅如此,各个专业群的统招生都是文理兼收,导致学生的数学基础参差不齐,在教学中“吃不饱”和“跟不上”的现象并存,使得教师对教学的内容及深度难以取舍,不能很好地组织教学.加之,大部分学生学习主体意识不强,对教师依赖或对学习厌烦,上课注意力不集中,玩手机现象严重.部分学生学习目标不明确,对数学的认知产生了“无用论”,这严重影响了其学习数学的积极性,因此,教学效果较差,期末成绩及格率普遍较低. (二)专业对数学的广泛需求与课时偏少并存

有限元课程案例式教学探索与实践

有限元课程案例式教学探索与实践 1. 引言 1.1 背景介绍 有限元方法是工程学中常用的数值计算方法,广泛应用于结构力学、流体力学等领域。随着计算机技术的发展和工程问题的复杂化,有限元分析在工程实践中扮演着越来越重要的角色。传统的有限元课程往往以理论知识和编程实践为主,缺乏真实工程案例的应用训练,使学生难以将理论知识与实际问题结合起来解决工程实践中所面临的挑战。 为了提高学生的实际应用能力和解决复杂工程问题的能力,采用案例式教学方法在有限元课程中引入实际工程案例,使学生在学习过程中能够通过分析真实案例来理解和应用有限元方法。这种教学方法能够激发学生的学习兴趣,提高他们的问题解决能力和创新意识,从而更好地为未来工程实践做好准备。在这样的背景下,对有限元课程案例式教学的探索与实践具有重要意义。 1.2 研究目的 研究目的是通过对有限元课程案例式教学进行探索与实践,深入了解案例式教学对学生学习的影响及作用机制。通过研究案例式教学在有限元课程中的应用情况,探讨其对学生知识掌握、问题解决能力和创新思维能力的提升效果。通过分析实践过程中遇到的问题及解决方案,探讨如何有效地开展有限元课程案例式教学,提高教学效果。

通过对学生学习效果进行评价,进一步验证案例式教学在有限元课程 中的实际效果,并就教学改进和优化提出具体建议和措施。旨在探讨 有限元课程案例式教学的意义,为未来教学改革提供借鉴与思路。 1.3 研究方法 研究方法是指在进行有限元课程案例式教学探索与实践时所采用 的研究方法论和具体操作流程。本研究采用了深入文献调研和案例分 析的方式,结合实地观察和量化数据收集,以探索有限元课程案例式 教学的有效实施方式和优化策略。 通过深入文献调研,我们对有限元课程案例式教学的理论基础和 国内外案例教学经验进行了广泛了解,为后续研究提供了理论依据。 我们选取了多个有限元课程案例,通过实地观察和案例分析,深入了 解案例式教学在有限元课程中的应用情况和实际效果,为后续课程设 计和教学过程中遇到的问题提供案例支撑。通过量化数据收集的方法,我们对学生学习效果进行评价,从学生角度出发,客观地衡量案例式 教学在有限元课程中的实际效果,并结合学生反馈意见,进行教学改 进和优化,以提升教学质量和学生学习体验。通过这些研究方法的结 合使用,我们能够全面深入地探讨有限元课程案例式教学的实践效果 和教学改进空间。 2. 正文 2.1 有限元课程案例式教学的理论基础

浅析土木工程专业毕业设计教学环节的改革与实践

浅析土木工程专业毕业设计教学环节的改革与实践 浅析土木工程专业毕业设计教学环节的改革与实践 摘要:文章针对土木工程专业毕业设计中存在的突出问题,围绕提高教学质量、培养学生工程实践能力这条主线,对这一重要环节在教学手段、教学方法和教学内容上提出了一系列的改革和实践措施。 毕业设计是土木工程专业教学计戈Ⅱ的重要组成部分,是培养学生理论联系实际能力的主要途径,是在教师指导下,学生综合运用所学知识进行工程设计的实际训练,是评价和进一步培养学生独立工作能力的重要阶段,抓住这个阶段的教与学将使学生获得新的知识,增长新的才干,提高分析问题和解决问题的能力,为今后从事土木工程工作打下良好的基础。 一、土木工程专业毕业设计中存在的突出问题 (一)学生对工程设计缺乏整体性概念,面对一个实际工程不知如何下手究其原因主要是,在毕业设计前,由于教学多以课堂教学为主,学生的学习比较分散、对土木工程专业的工程问题多以点状形态记忆,对其全貌缺乏整体性认识。比如:对学生在课程学习阶段的要求多是单独地计算一块板、一根梁、一根柱、一个基础的内力及配筋,而荷载、截面、受力形式等前提条件都是已知的,学生只需根据已知求答案就行了。而实际工程的结构设计却远不是这样。首先要根据结构安全性、适用性、耐久性的要求,并考虑经济合理、技术先进的原则,涉及结构选型、结构布置、荷载传力途径、计算简图、内力分析、内力组合、截面设计、构造要求及施工条件、经济效益等诸多问题,其解往往是多元的,计算可能要反复修正迭代,要进行综合分析、比较,才能做出合理选择。因此,怎样把学生点状的知识连成线、形成面,进而有机地把点、线、面联系起来,使学生对工程设计建立较为完整的概念,是毕业设计阶段面临的一个基本任务。 (二)指导教师对学生综合解决工程问题能力的训练不足目前,毕业设计在内容上通常是学生按规定的结构形式和要求完成结构计算、构件设计、图纸绘制等,这占了训练过程的主要时间。对工程项目的全

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