学科思维导图结构力学教学研究.docx
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第一章绪论§1-1 结构力学的研究对象和任务一、结构的定义:由基本构件(如拉杆、柱、梁、板等)按照合理的方式所组成的构件的体系,用以支承荷载并传递荷载起支撑作用的部分。
注:结构一般由多个构件联结而成,如:桥梁、各种房屋(框架、桁架、单层厂房)等。
最简单的结构可以是单个的构件,如单跨梁、独立柱等。
二、结构的分类:由构件的几何特征可分为以下三类1.杆件结构——由杆件组成,构件长度远远大于截面的宽度和高度,如梁、柱、拉压杆。
2.薄壁结构——结构的厚度远小于其它两个尺度,平面为板曲面为壳,如楼面、屋面等。
3.实体结构——结构的三个尺度为同一量级,如挡土墙、堤坝、大块基础等。
三、课程研究的对象♦材料力学——以研究单个杆件为主♦弹性力学——研究杆件(更精确)、板、壳、及块体(挡土墙)等非杆状结构♦结构力学——研究平面杆件结构四、课程的任务1.研究结构的组成规律,以保证在荷载作用下结构各部分不致发生相对运动。
探讨结构的合理形式,以便能有效地利用材料,充分发挥其性能。
2.计算由荷载、温度变化、支座沉降等因素在结构各部分所产生的内力,为结构的强度计算提供依据,以保证结构满足安全和经济的要求。
3.计算由上述各因素所引起的变形和位移,为结构的刚度计算提供依据,以保证结构在使用过程中不致发生过大变形,从而保证结构满足耐久性的要求。
§1-2 结构计算简图一、计算简图的概念:将一个具体的工程结构用一个简化的受力图形来表示。
选择计算简图时,要它能反映工程结构物的如下特征:1.受力特性(荷载的大小、方向、作用位置)2.几何特性(构件的轴线、形状、长度)3.支承特性(支座的约束反力性质、杆件连接形式)二、结构计算简图的简化原则1.计算简图要尽可能反映实际结构的主要受力和变形特点..............,使计算结果安全可靠;2.略去次要因素,便于..。
..分析和...计算三、结构计算简图的几个简化要点1.实际工程结构的简化:由空间向平面简化2.杆件的简化:以杆件的轴线代替杆件3.结点的简化:杆件之间的连接由理想结点来代替(1)铰结点:铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由转动,即各杆端之间的夹角可任意改变。
《结构力学》课程教学大纲课程类别:专业基础课适用专业:建筑工程技术适用层次:高起专适用教育形式:网络教育/成人教育考核形式:考试所属学院:土木工程与建筑学院先修课程:理论力学、材料力学一、课程简介结构力学是土木工程专业的一门重要的专业课,通过结构力学课程的学习,使学生掌握杆件结构的计算原理,掌握各类结构的受力分析方法,为后续学习相关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础。
包括体系几何构造分析、影响线、静定结构的内力和位移计算、超静定结构的内力和位移计算等内容。
二、课程学习目标通过本课程的学习, 使学生掌握杆件结构的计算原理,掌握各类结构的受力分析方法,逐渐培养学生的计算能力及综合运用结构力学知识去分析、解决实际工程问题的能力。
课程的具体目标如下:课程目标1:了解结构力学的研究对象,结构计算简图及简化要点。
课程目标2:掌握平面几何不变体系的组成规律。
课程目标3:掌握静定结构内力分析和位移计算的原理及方法。
课程目标4:掌握超静定结构内力分析和位移计算的原理及方法。
课程目标5:了解结构动力计算的基础知识。
三、与其他课程的关系此门课程为专业基础课,起到承上启下的作用,要先修完理论力学、材料力学等课程,才能修本门课程,也是后续钢结构、钢筋混凝土设计原理、气体结构等专业课程学习的基础。
四、课程主要内容和基本要求本门课程主要包括以下几块内容:几何构造分析、静定结构的内力计算、图乘法求静定结构的位移、机动法作影响线、力法及位移法解算超静定结构力学问题;其中力法是结构力学的核心内容,其要先学完静力学后学习超静定结构,力法是解决超静定结构问题的基本算法。
第一章绪论『知识点』结构力学的研究对象及任务;结构的计算简图及简化要点;杆件的分类;荷载的分类。
『基本要求』1、识记:计算简图,荷载。
2、领会:荷载的性质及分类。
3、简单应用:要求学生学习后能对简单的实际结构画出计算简图。
『关键知识』结构的计算简图。
『重点』计算简图的简化要点。
结构力学课程设计框架图一、课程目标知识目标:1. 理解结构力学的基本概念,掌握结构力学的基本原理;2. 学会分析简单结构体系的受力情况,并能运用力学原理进行解答;3. 掌握结构力学中的杆件、梁、板、壳等基本构件的力学性质和计算方法;4. 了解结构稳定性、动力响应等高级结构力学问题,为后续学习打下基础。
技能目标:1. 能够运用结构力学知识解决实际问题,绘制结构力学框架图;2. 培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力,提高分析和解决问题的能力;3. 学会使用结构力学相关软件,进行结构分析及设计。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对结构力学的兴趣,激发学生主动学习的热情;2. 培养学生的团队协作意识,提高学生的沟通与交流能力;3. 增强学生对工程伦理的认识,培养责任感和社会责任感。
本课程针对高中年级学生,结合结构力学课程性质、学生特点和教学要求,明确以上课程目标。
通过本课程的学习,学生能够掌握结构力学的基本知识,具备解决实际问题的能力,并形成积极的情感态度价值观。
课程目标的分解为具体的学习成果,为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 结构力学基本概念:包括力、受力分析、应力、应变、材料力学性质等;教材章节:第一章2. 杆件受力分析:杆件的拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等;教材章节:第二章3. 梁的受力分析:梁的弯曲、剪切、扭转、组合受力等;教材章节:第三章4. 板和壳的受力分析:板的弯曲、稳定性、壳体的受力特点等;教材章节:第四章5. 结构体系及受力分析:桁架、框架、空间结构等;教材章节:第五章6. 结构稳定性分析:稳定性基本概念、稳定性计算方法等;教材章节:第六章7. 结构动力响应:单自由度系统、多自由度系统、地震响应等;教材章节:第七章8. 结构力学软件应用:介绍结构力学相关软件,如CAD、SAP2000等;教材章节:第八章教学内容按照以上安排,保证科学性和系统性。
在教学过程中,教师需根据学生的接受程度和进度,适当调整教学内容,确保学生能够扎实掌握结构力学知识,为实际应用打下基础。
基于学科思维导图的结构力学教学研究作者:周海龙安珍李平李昊来源:《高教学刊》2019年第08期摘; 要:结构力学是土木工程专业一门重要的专业基础课,具有知识点多、实践性强、方法灵活、哲理丰富和趣味性浓等特点,如何快速有效地让学生掌握相应的知识点和提高其力学分析问题的能力是课程教学的重点和难点。
文章将学科思维导图应用于结构力学课程教学的课前导学、课堂讲授与课后复习环节中,探索与研究在结构力学教学中运用学科思维导图,提高课堂教学的效果,推动结构力学的教学改革,适应新时代工程教育认证对工科学生提出的具备解决复杂工程问题的能力要求。
关键词:学科思维导图;结构力学;教学研究;复杂工程问题中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:2096-000X(2019)08-0094-04Abstract: Structural mechanics is an important basic course of civil engineering majors. It has the characteristics of many knowledge points, strong practicality, flexible methods, rich philosophy and strong interest, etc. How to get students to master the corresponding knowledge and improve their mechanical analysis problems quickly and effectively is the focus and difficulty of curriculum teaching. In this paper, the Discipline Mind Map is applied to the leading science,classroom teaching and post-course review of the teaching of structural mechanics course, explored and studied the use of Discipline Mind Map in the teaching of structural mechanics, improve the effect of classroom teaching, promote the teaching reform of structural mechanics, adapt to the new era of engineering education certification for engineering students to have the ability to solve complex engineering problems.Keywords: discipline mind map; structural mechanics; teaching research; complex engineering problems結构力学是土木工程专业非常重要的一门专业基础课,内蒙古农业大学除土木工程专业外,其他开设结构力学的专业有道路桥梁与渡河工程、农业水利工程、水利水电工程、给排水科学与工程、木材科学与工程等。
面向新工科的力学类课程教学改革与实践研究作者:王小蔚王敏容陈孔亮颜少荣来源:《科技风》2021年第28期摘要:面向新工科,力学类课程教学改革重在对学生力学思维的培养。
从专业层面优化力学类课程体系,本专业的人才培养方案中体现对力学思维有层次递进式的培养:力学思维养成→力学思维提升→力学思维深化;从课程层面以三段式教学为主,辅以课程思政进课堂、项目式教学等教学方式进行改革,注重思维教学;对应完善了教学评价方法,实现了多样化考核环节及多元化教学评价方案。
关键词:新工科;力学思维培养;思维教学;教学评价多元化1绪论自2016年“新工科”被正式提出以来[1],“知识产权设计+自主研发能力”是新经济形势下新工科建设的需要。
新经济形势下新工科建设将目光聚集在工科从业者的基本素质上,要求工科从业者学识基础及专业知识宽厚扎实,不仅要具备独立自主知识产权的工业设计能力,而且还需要掌握扎实的力学计算和分析能力。
由于在解决高技术领域发展中的突出问题上,力学发挥着关键性的作用,因此,力学课程被视为“新工科”的一门核心课程,以适应新经济形势下创新型应用型人才培养的新需求。
面向新工科的力学类课程教学改革,应通过力学课程学习培养学生的力学思维。
面向新工科的力学课程教学改革,应当将聚焦于力学思维的培养。
故本力学类课程教学改革以力学思维培养为导向,为培养基础及专业知识宽厚扎实的创新型应用性“新工科”人才培养进行实践性探索。
2现状分析我国目前工科培养力学教学中存在以下问题:2.1力学课程体系不完整2003年黄再兴[2]等人就对大学工科专业力学课程进行了调查分析,相比国外工科专业对力学课程的重视程度,国内则相差甚远:国内高校中力学课程学分占比毕业总学分仅为6.4%,欧美国家高校这一比例达到11.8%;我国在过去一段时期侧重于“拿来主义”,缺乏理论的深度研究,由此导致国内高校力学课程体系不完整,直接影响了工科从业人员的创新能力培养,无法满足新工科的发展对创新型应用性人才的需求。
第一章绪论§1.1 结构和结构的分类一、结构(structure)由建筑材料筑成,能承受、传递荷载而起骨架作用的构筑物称为工程结构。
如:梁柱结构、桥梁、涵洞、水坝、挡土墙等等。
二、结构的分类:按几何形状结构可分为:1、杆系结构(structure of bar system) :构件的横截面尺寸<<长度尺寸;2、板壳结构(plate and shell structure) :构件的厚度<<表面尺寸。
3、实体结构(massive structure) :结构的长、宽、厚三个尺寸相仿。
三、杆系结构的分类:按连接方法,杆系结构可分为:§1.2 结构力学的研究对象、任务和方法一、各力学课程的比较:二、结构力学的任务:1、研究荷载等因素在结构中所产生的内力(强度计算);2、计算荷载等因素所产生的变形(刚度计算);3、分析结构的稳定性(稳定性计算);4、探讨结构的组成规律及合理形式。
进行强度、稳定性计算的目的,在于保证结构满足安全和经济的要求。
计算刚度的目的,在于保证结构不至于发生过大的变形,以至于影响正常使用。
研究组成规律目的,在于保证结构各部分,不至于发生相对的刚体运动,而能承受荷载维持平衡。
探讨结构合理的形式,是为了有效地利用材料,使其性能得到充分发挥。
三、研究方法:在小变形、材料满足虎克定律的假设下综合考虑:1、静力平衡;2、几何连续;3、物理关系三方面的条件,建立各种计算方法。
§1.3 结构的计算简图(computing model of structure )一、选取结构的计算简图必要性、重要性:将实际结构作适当地简化,忽略次要因素,显示其基本的特点。
这种代替实际结构的简化图形,称为结构的计算简图。
合理地选取结构的计算简图是结构计算中的一项极其重要而又必须首先解决的问题。
二、选取结构的计算简图的原则:1、能反映结构的实际受力特点,使计算结果接近实际情况。
基于心流理论的结构力学教学思考作者:周海龙安珍来源:《高教学刊》2021年第01期摘要:新工科建设与金课建设迫切需要创新教育理念与教学方法。
文章创新地从积极心理学的角度,将心流理论首次引入结构力学教学中,分析了心流体验的9个构成要素,介绍了三通道、四通道、八通道与用户体验四种心流体验模型,提出了结构力学中心流体验产生的教学设计思路,即明确的教学目标、适度的学习任务、及时的作业反馈和创新的知识体系四个方面,对于推动结构力学教学改革具有重要的指导意义。
关键词:心流理论;结构力学;教学设计;心流体验中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2021)01-0082-04Abstract: The construction of new engineering and the construction of gold courses urgently need innovative educational concepts and teaching methods. From the perspective of positive psychology, this paper introduces the theory of heart-flow to the teaching of structural mechanics for the first time. It analyzes and explains the nine components of the heart-flow experience, three channels, four channels, eight channels and user experience four kinds of heart-flow experience model. It puts forward the teaching design ideas generated by the heart-flow experience of structural mechanics, that is, the four aspects of clear teaching objectives, moderate learning task, timely homework feedback and innovative knowledge system, which are of great guiding significance for promoting the reform of structural mechanics teaching.Keywords: the theory of heart-flow; structural mechanics; teaching design; heart-flow experience美国心理学家,积极心理学奠基人米哈里·契克森米哈赖(Mihaly Csikszentmihalyi)于1975年,在大量案例研究的基础上,开创性地提出了“心流”的概念[1]。
R E A LE S T A T EG U I D E |169思维导图法在‘混凝土结构设计原理“教学中的建设探讨崔朦朦 王邵臻 艾海英 陈 佳 张子静 (北京科技大学天津学院 天津301800)[摘 要] ‘混凝土结构设计原理“是土木工程领域中一门重要的专业课程,是所有建筑院系接触到的第一门真正意义上的专业基础课㊂因其贯穿于整个建筑结构领域的学习㊁设计和实践,故其又被称为结构专业课程的基础和领头羊㊂然而,‘混凝土结构设计原理“课程在教学方面也存在诸多棘手之处,比如理论知识体系庞大㊁材料种类属性繁杂㊁概念公式多而难等,使得教学工作开展起来有一定难度㊂思维导图法以其独特的逻辑思维与记忆优势,在课程教学中愈来愈受青睐,无疑地为‘混凝土结构设计原理“教学改革提供了新思路与新方向㊂[关键词] 思维导图;混凝土结构设计原理;专业课程;教学工作[中图分类号]T U 204-4;G 712 [文献标识码]A [文章编号]1009-4563(2023)17-169-03‘混凝土结构设计原理“课程是土木工程专业的基础课程,是一门技术性㊁实践性㊁综合性都很强的课程㊂通过‘混凝土结构设计原理“课程的学习,使学生掌握由钢筋及混凝土两种材料所组成的结构构件的基本力学性能和计算分析方法,初步具备解决实际工程问题的能力,为专业设计课程的学习及从事相关行业奠定理论基础㊂所以,学好‘混凝土结构设计原理“课程对于土木工程专业的学生来说,至关重要㊂但是,同时‘混凝土结构设计原理“这门课程与其他课程的不同在于它不像其他课程那么好理解,比较抽象,同时知识点多而繁琐,内容均匀性差,导致章节间或者与其他学科间重复讲解,进而课堂教学效果不理想,学生学习效率差㊂因此,将‘混凝土结构设计原理“课程内容清晰化,教学思路简单化㊁条理化成为教学的重中之重,同时,将一些好的学习方法引入教学中既迫在眉睫,也是众望所归㊂1 ‘混凝土结构设计原理“课程教学分析1.1 课程内容繁杂‘混凝土结构设计原理“课程的知识点比较多,所涉及到的专业知识面也非常广;课程学习中工程符号与公式较多,记忆比较困难;教材章节间条理不明晰,学起来不能让学生在脑海中形成清晰的知识架构㊂由于各章节之间独立性较强,且理论体系较庞大,学生们在学习过程中容易感觉枯燥;同时,与基础课程,如材料力学,结构力学,土木工程材料等学科间联系十分紧密㊂因此,在课程讲解前梳理清楚知识体系与架构,如受弯构件的构造㊁受力阶段㊁破坏形态㊁承载力计算及相互关系等;在对课程内容进行讲解的过程中,须使学生们掌握结构受力计算的基本要求和一些简单荷载作用下静定结构的内力图㊂同样的,在课程学习前以及在课程学习中,学生们也需对课程进行必要的预习以及课堂中的练习,而完成这些内容的前提往往是对以往课程,如材料力学㊁理论力学和结构力学等相关知识进行回顾,这些基础知识是学生开展学习的基础,同样是提高学生学习效率的必要条件[1],而单纯地靠记忆将上述不同课程的内容熟练掌握,难度无疑是比较大的,而且短期内遗忘甚至概念㊁公式混淆的可能性也较大㊂1.2 重理论轻实际‘混凝土结构设计原理“课程具有强大的工程背景,目前我国绝大部分建筑结构均为混凝土结构,故该门课程具有广泛的工程参考性和实践意义㊂但是,目前,各个高校内专业教师年轻化,大多是应届毕业生直接参与到教学工作中,对此缺乏一定的实际工程经验,对于教学过程中重难点的把握不是很准确,只能照本宣科㊂由于实践经验的缺乏,在课程教学工作中对于抽象㊁概念性的理论知识的重视程度不可避免地比实践经验要高,学生们只能强行通过记忆或者对公式的单一理解去掌握各模块对应的理论知识,长此以往,学生们习惯性地将理论知识硬性地放在比较重要地位置,内心深处强迫性地认为某些知识点㊁某些公式很重要,而不知其为什么重要,并没有使得学生真正意义上领悟到专业学科的重要性及对于未来工作的具体指导何在㊂1.3 教学模式单一随着科技的进步,教学多媒体的不断发展,过去以黑板㊁粉笔为主要工具的教学方式和教学手段也发生了改变㊂许多教师越来越依赖多媒体,甚至放弃了传统的教学工具,导致教学模式太过单一㊂比如,仅局限于P P T 中模块化授课,忽略了与学生通过板书现场演示过程中的交流和互动,忽略了学生的能动性培养,甚至由于课程模块间逻辑跳跃比较大,有些学生甚至难以进入学习状态,导致跟不上老师的教学进度;同时,‘混凝土结构设计原理“课程内容繁多,课时不足,理论性学习任务多而重,就会感觉乏味㊁枯燥,老师授课没有激情,学生学习没有兴趣㊂教学模式单一的弊病越来越多的显现出来,阻碍了教学工作的发展,不利于学生对于理论知识的学习和掌握㊂为此,一种既能符合科技发展潮流,又不脱离与学生们之间的教学互动的教学模式亟待探索和应用㊂2 思维导图方法简述思维导图,是发射性思维有效表达的一种图形思维工具,其兼具重要的图形技术,成为打开人类大脑潜力的一把万能钥匙[2]㊂思维导图在以下方面表现突出:通过运用图文并举,用相互关联的层级图展现出了所述事物间的各级逻辑关系,把各级主题中的关键词与图形㊁色彩等相关因素建立成特定理解记忆标识,有效发挥了人体大脑的各项机能,利用人体大脑的特殊运行规律,助力人们在科技与艺术㊁逻辑与抽象等方面得到平衡发展,开发人类大脑的无限170 |R E A LE S T A T EG U I D E潜能㊂熟练应用思维导图法,可有助于形成清晰的思维方式,有效提高人们的学习工作效率㊂思维导图工具伴随着软件开发推广应用,人类思维认知不断深入,正在被越来越多的人使用㊂思维导图工具不仅可以用于商业领域,助力项目增收,还可广泛地应用于教育领域㊂大量证据表明,思维导图工具在大学化学[3-4]㊁高等数学[5]㊁物理化学[6]和环境保护概论[7]等相关学科的教学中已取得了令人满意的效果㊂思维导图工具让在教学工作中对抽象概念的理解不再困难㊂由于众多学科课程提纲是进程性的,教学实施起来比较困难和繁琐,学生在跟进的过程中也易显疲劳㊂思维导图工具使学生们的思维过程充分凝聚起来,尤其有利于习惯性以视觉认知作为学习导向的学生,因而使其成为了一种更加自由㊁可间断的组织相关课程材料的有效方式㊂3 思维导图教学法在‘混凝土结构设计原理“知识体系的教学探讨笔者预将其引入‘混凝土结构设计原理“教学中,重在解决前文所述的课程知识点繁杂,公式符号多而记忆困难,教材脉络不明晰,与实际工程联系不紧密且课上互动性差,课后系统性复习及记忆困难等多重问题㊂通过绘制章节的思维导图,既能全面掌握整个课程的知识框架,也能够细致地理解每一章的知识结构和重难点,便于学生理清知识网络,将离散的知识点进行系统的组织㊁归纳和总体把握[8]㊂同时,课后也要给学生布置思维导图作业,让学生自己绘制思维导图,理清课程的脉络架构,在心中构置出当堂课程的知识结构㊂此外,在教学工作中也能够通过作业完成情况,来直观地分析学生在专业知识点理解方面的问题和不足㊂具体举例操作如下:3.1 知识点定向在每章节开课前,教师应该制作好本章节的知识点思维导图,让学生整体宏观的把握本章的课程架构,明晰本章的重难点,便于学生合理安排时间,有的放矢地学习㊂图1为斜截面受剪承载力的思维导图,教师可按照该思维导图梳理课件,并适当配以课程导读图文,可让学生很直观地了解该章节的知识脉络以及重难点,按此进行课前预习,提高学习效率㊂图1 斜截面受剪承载力思维导图3.2 互动性加强老师们在授课过程中可以现场通过现场板书或者P P T 中绘制思维导图,对所讲课程进行分级演示和讲解,同一分支下可不断横向延伸,不同分支下可不断纵向延伸㊂如此以来,通过不同的知识点的不断探索性地延伸讲解,挖掘每一个知识点间的内在逻辑,既可以提高学生们的注意力,同时也可以激起学生们探索性学习的兴趣,把更多的课堂主动性给到学生,加强与学生们之间的教学互动㊂比如,前文所述的斜截面受剪承载力的讲解,通过课堂上展示思维导图的绘制,既可以将主要破坏形态㊁受剪承载力影响因素㊁受剪承载力计算等知识点分解,分级讲解,分级展示,又可以最终形成一张知识点逻辑思维网络,有分有合,不易偏离主题㊂3.3 针对性练习利用课下时间,将学生进行分组,3-5人为一小组,以小组为单位,让学生根据教师课前给出的思维导图,按照老师的思路继续细化该思维导图,或者参照该导图另行制作㊂图2为知识点(斜截面受剪承载力)单主题细化后的思维导图㊂借助思维导图,可以将各级主题分别细化㊂比如在斜截面受剪承载力的计算方面,针对不同的配筋情况分别对应有不同的计算公式,每个计算公式中各个影响因素的含义,不同影响因素之间的相互关系以及各个公式间的逻辑关系都可以通过思维导图简洁㊁清晰地展现出来㊂此外,不同计算公式下的各个构件受力,可以通过分析软件进行模拟,将应力情况辅以图片,插入到思维导图中后续的分支子项,极大地方便了学生们从局部到整体,从不同维度去理解和记忆各个公式㊂有实际工程案例或者试验案例的,可以将不同配筋情况下出现破坏时的现实图片插入到思维导图中,在一张图中即可掌握所有相关的知识点,做到理论与实际结合,效果将事半功倍㊂章节学习结束后,请全体同学对各个小组进行评定,选出最优组,给予奖励㊂该参与性过程不仅让学生深刻的掌握章节知识脉络,也能牢牢记住重要知识点,在游戏过程中收获知识,并且对于思维导图的制作也是由陌生到熟练到精通,学习知识的同时掌握了思维导R E A LE S T A T EGU I D E |171图软件的制作,可谓是一举多得㊂图2 知识点细化后的思维导图3.4 逻辑思维内化学生掌握了思维导图的制作后,教师也可以随时设置授课内容㊁解题思路㊁复习总结的思维导图任务,学生将制作思维导图的过程逻辑内化到大脑中,间接提高了学生的学习效率[9]㊂在思维导图制作过程中,不仅能对所学的知识点进行系统性总结㊁归纳,而且能培养学生们发现问题,分析问题,解决问题的逻辑思维,并将其内化于心㊂通过发散性和逻辑性思维有助于进一步增强记忆,形成知识点的串联,做到活学活用㊂在学习‘混凝土结构设计原理“后,可以把实际施工中遇到的构件发生破坏后对应的破坏类型如超筋或者少筋破坏予以确定,通过受力计算,分析影响因素,通过进一步改变影响因素的数值大小,以达到合理的受力条件,同时为防止发生其他类型的破坏,明确应该采取的措施有哪些等等,将知识点系统性地联系起来,既然方便了记忆,又通过逻辑思维将整个课程中的不同章节整合起来,实现真正意义上的学好㊁学活本课程㊂3.5 逻辑思维拓宽通过将思维导图应用于‘混凝土结构设计原理“的教学工作,从课程开始到课程结束,从单一知识点到综合知识点,将混凝土的材料㊁属性㊁配比㊁适用环境㊁结构类型㊁受力计算等理论与实践的结合理解和记忆,将思维导图中应用和锻炼的逻辑思维有效地贯穿衔接,既有利于于学生们对基础知识的掌握,又有利于学生们逻辑思维的拓宽㊂学生们可以借助思维导图,也扩展到日常生活以及后续的工作中,针对一些复杂问题也可以运用思维导图理清思路,逐步攻克㊂思维导图可以应用于重点计划㊁方案的制定,包括工作方案㊁研究方案㊁旅游计划,具体方案可以按照时间㊁地点等不同维度予以细分,将繁杂的事务简单化㊁条理化㊂4 结束语通过将思维导图与‘混凝土结构设计原理“教学相结合,对于学生细致地掌握每一章的知识结构和重难点内容,理清解决设计及施工问题的思路,把握课程脉络和知识运用逻辑,均具有重要意义㊂毋庸置疑,思维导图在课程教学方面的运用将会越来越广泛㊂参考文献[1] 刘萍.‘‘混凝土结构设计原理““课程思政教学探讨[J ].中国科技经济新闻数据库教育,2022(6):69-72.[2] 张正亚,王修贵.思维导图法应用研究综述[J ].黑龙江科学,2018(23):28-29,32.[3] 程春英,木合塔尔㊃吐尔洪,阿里木江㊃艾拜都拉,等.思维导图法在大学化学教学中的应用以化学平衡为例[J ].化学教育,2015(22):15-18.[4] 杨青林,刘克松,田东亮.结合P B L 的思维导图法在大学化学 四大平衡 教学中的应用[J ].大学化学,2020(9):17-25.[5] 张倩,李慧珍,宫雷.思维导图法在‘高等数学“教学中的应用[J ].信息系统工程,2019(10):175-176.[6] 梁红莲,傅丽,赵娣,等.思维导图法在物理化学教学中的应用[J ].化学教育(中英文),2017(20):17-22.[7] 李雯镜,田春艳.思维导图在高职‘环境保护概论“课程教学中的应用[J ].广东化工,2021(14):332-334.[8] 李佰洲,蔡兰蓉,李秋.学科思维导图法在材料力学 金课 建设中的教学实践[J ].教育教学论坛,2020(8):258-259.[9] 王娜.思维导图法在高等数学教学中的实践研究[J ].吉林农业科技学院学报,2022(4):93-96,112.。
学科思维导图结构力学教学研究关键词:学科思维导图;结构力学;教学研究;复杂工程问题
结构力学是土木工程专业非常重要的一门专业基础课,XXX农业大学除土木工程专业外,其他开设结构力学的专业有道路桥梁与渡河工程、农业水利工程、水利水电工程、给排水科学与工程、木材科学与工程等。
与其他工科学校相类似,结构力学是继理论力学、材料力学后非常重要的一门力学课程,它为后续钢筋混凝土结构、钢结构、高层建筑结构、桥梁工程等相关专业课程的学习提供必要的力学基础,同时课程中的基本概念、基本原理和方法对以后指导工程设计非常重要,要求同学们重点掌握。
但是,由于结构力学知识点多,部分内容理解上比较抽象,再加上学时有限,教师不能将每个知识点讲得非常透彻,所以大部分同学反映该课程比较难学,因此,如何让同学们准确把握知识点的内涵与相互关系,学会力学分析问题的方法和提高其学习的能力,是所有结构力学授课教师必须面对与思考的问题。
思维导图是表达发散性思维的有效图形思维工具,改变了传统的线性思维模式,将形象思维与抽象思维进行了很好地结合,帮助人们用联想思维进行思考问题,改善记忆和想象力,充分地开发左右脑的无限潜能[1]。
思维导图是发散性的,有助于培养一个人的全面性思维与逻辑性;思维导图是记忆性的,有助于人们学习和记忆各类知识,更高效地完成工作。
笔者尝试将思维导图作为一种工具引入到结构力学教学中,给同学们提供一种学习方法,打通知识点掌握到能力提高的壁垒,调动同学们学习结构力学的兴趣,推动结构力学的教学改革,更好地适
应新时代工程教育认证对工科学生提出的具备解决复杂工程问题的能力要求。
一、结构力学课程教学的特点
结构力学是研究结构的合理形式以及结构在受力状态下内力、变形、动力反应和稳定性等方面的规律性学科[2]。
传统的结构力学课程具有以下特点:
1.知识点多,前后内容环环相扣。
既有平面几何组成规律的内容,也有静力荷载作用下五种基本类型结构(梁、拱、桁架、刚架和组合结构)的内力与位移计算问题,还有影响线问题,结构的动力计算、弹性稳定、塑性分析与极限荷载等内容。
平面几何组成分析的学习有助于了解结构中杆件组成的相互关系,便于选择对应的计算方法;静定结构中平衡方程与截面法是内力计算的基础,其掌握的程度直接影响后续静定结构的位移计算;而静定结构的位移计算又是超静定结构内力计算的基础;静力荷载下的内力与位移计算是动力荷载结构响应分析的基础;结构的弹性设计又是结构塑性设计与极限荷载计算的基础。
这就要求教师不仅重视知识的传授,而且要引导学生归纳知识点,掌握课程的学习方法,避免填鸭式的灌输知识,没有调动学生学习的主观能动性与探索精神。
2.实践性强,与工程实际联系紧密。
结构力学中很多计算都是以计算简图作为分析的对象,计算简图的简化是联系实际与计算模型的桥梁,计算简图的合理选择是结构分析的一个重要环节,也是必须解决的首要问题。
计算简图的简化要把握“存本去末”与“计算简化”两个
基本原则,其简化要点有结构体系的简化、杆件的简化、结点的简化、支座的简化、荷载的简化和材料性质的简化。
这就要求教师要重点讲解计算简图知识点,选取不同的工程实例进行讲解,以五种基本结构为原型,不仅讲清楚题目的工程背景,而且要指出哪些是主要因素必须考虑,哪些是次要因素可以忽略。
这样可以充分调动学生学习的积极性,避免为了解题而解题。
3.方法灵活,概念与原理的掌握成为根本。
结构力学中几何组成分析中三个规则的灵活应用,静定结构内力计算截面法的选取,超静定结构内力计算不同方法的优化选择,影响线的快速绘制等问题,针对这些不同的问题,有着不一样的解法,这就要求教师重点介绍每一种方法的基本原理,挖掘概念、原理及方法的本质,通过讲解典型例题,让学生体会每一种方法的具体应用,不断地变换约束前提条件,分析计算结果的异同,让学生印象更加深刻,避免单纯地做题而缺乏对题目的深刻分析与延伸。
4.哲理丰富,唯物辩证法的主要观点应用成为教学的方法论[3]。
唯物辩证法是我们认识世界,改造世界的思想武器,是马克思哲学的核心组成部分,把唯物辩证法运用于结构力学教学中,不仅有助于提高教学效率和质量,而且可以提高学生正确观察、分析、认识事物和解决问题的能力,使学生逐步形成辩证唯物主义世界观。
静定结构位移的计算既要用唯物辩证法中联系的观点阐明其与材料力学中结构位移计算的关系,又要用发展的观点阐明图乘法计算结构位移的优势所在;超静定结构内力计算有力法与位移法两种基本方法,教师要用
唯物辩证法中对立统一规律进行分析,既要看到二者方法在典型方程形式上的统一方面,也要看到二者在计算系数与自由项涵义上的不同。
在教学中应提醒学生注意掌握研究问题的方法,抓住事物主要矛盾,提高分析问题能力,养成良好的思维习惯。
5.趣味性浓,趣味的挖掘成为教学相长的动力。
结构力学的趣味性来自于其研究对象的多样性、研究内容的系统性、研究方法的逻辑性、解题思路的灵活性和贴近工程的实践性。
学好这门课程,既能积累必要的知识,又能启发心智、锻炼思维、开拓视野、提高能力,从而为今后工作打下良好的基础。
东南大学的单建教授为此专门出版《趣味结构力学》著作[4],阐述结构力学课程教学中的趣味性。
我国20XX年代初期所创。
其英文为“MindMap”或“MindMap-ping”,前者强调构图结果,后者强调构图过程。
它是图像式思维的一种工具,也是有效地表达发散性思维的工具,国内有时译为“心智图”、“心智绘图”或“思维脑图”等[6]。
思维导图的应用始于商业,现已逐渐扩展到教育领域。
在教育领域的应用更多的集中在教育技术学、数学和化学学科[7],且主要集中在中小学教育中,在大学的教育中,较多地集中在计算机、英语、生物等学科,其在本科力学相关学科的教学应用很少,梁颖晶等人[8]研究了思维导图在建筑力学的课堂教学与课后复习中的应用,其他未曾见过报道。
学科思维导图是由刘濯源首先提出,它是以思维导图技术为表现形式,融入逻辑思维的内涵,结合具体教学学科,思维规律、学科规律、考试规律,以实现提升教师教学效能,提高学生学习能力的高效学习工具[9]。
学科思维导图相比思维导图更。