土木工程学科结构力学课程教学改革实践
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2022年11月第48期Nov. 2022No.48教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM“PBL-互动式”教学模式在“结构力学”中的探索戴云彤(安徽建筑大学 土木工程学院,安徽 合肥 230009)[摘 要] “结构力学”在土木工程学科的知识体系中起着承前启后的关键作用,针对“结构力学”课程教学问题,采用“PBL-互动式”教学模式,探索以学生为中心、问题为导向、教师互动启发式施教的教学方法。
从“问题情境”“启发讲授”“互动讨论”和“自学解惑”四个方面构建以问题启发和互动实践为特色的课堂教学,对现有的教学方法进行有效改进,激发学生学习主动性与探索性,培养学生理论联系实际、解决实际问题的能力,以期提高课堂教学效果,提升学生综合素质能力。
[关键词] “PBL-互动式”;结构力学;课程;教学模式[基金项目] 2019年度安徽建筑大学校级教学研究项目“‘PBL-互动式双语’模式在‘结构力学’教学中的探索”(2019jy13);2021年度安徽建筑大学校级教学研究项目“新工科背景下‘结构力学’课程思政的实践”(2021jy09)[作者简介] 戴云彤(1990—),女,安徽马鞍山人,博士,安徽建筑大学土木工程学院讲师,主要从事PBL-互动式教学模式研究。
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324(2022)48-0149-04 [收稿日期] 2021-10-01引言“结构力学”课程在土木工程学科的知识体系中起着承前启后的关键作用,它是基础课与专业课之间的桥梁,不仅拥有严谨的理论体系,而且具有明确的工程背景[1-2]。
课程要求学生掌握有关力学的基本理论知识,为后续专业课学习打下扎实基础,同时要求培养学生的逻辑思维能力、抽象思维能力,以及分析和解决问题的能力。
在传统教学模式中,常见的“灌输式”“填鸭式”及师徒式教学方式使得该课程教学质量不甚理想。
土木工程实训课程学习总结结构力学与土木设计结构力学与土木设计是土木工程实训课程中的重要内容之一。
通过学习这门课程,我对结构力学的基本原理、土木设计的方法和实践技巧有了更深入的了解和掌握。
在本文中,我将对我的学习总结进行整理和分享,以期能够对其他学习者有所帮助。
以下是我的学习总结:第一部分:结构力学的基本原理结构力学是土木工程学科中的核心学科,它研究各种建筑和工程结构在受到外力作用下的变形和破坏规律,以及如何对结构进行合理的设计和分析。
在学习结构力学的过程中,我主要掌握了以下几个方面的知识:1. 受力分析:学习了平衡条件、受力分析法和杆件受力分析等内容,能够准确地判断各个杆件上的受力情况,并能够利用受力分析法解决一些实际问题。
2. 结构刚度:通过学习刚度的概念和计算方法,我能够评估和比较不同结构的刚度,并能够根据要求进行刚度设计和调整。
3. 变形分析:学习了结构的变形模型和变形计算的方法,包括静力平衡方程、弹性势能原理和虚功原理等。
通过变形分析,我能够预测结构在受力过程中的变形情况,为结构设计和施工提供参考和指导。
第二部分:土木设计的方法和实践技巧土木设计是应用结构力学原理进行实际工程设计的过程。
通过学习土木设计,我掌握了以下几个方面的方法和技巧:1. 结构选型:在设计过程中,我学会了根据不同的工程需求,选择合适的结构类型和构件材料,以满足工程的性能要求和经济效益。
2. 荷载计算:了解了不同类型荷载的计算方法和设计规范,能够对结构所受的外部荷载进行合理的估计和计算。
3. 结构设计:利用结构力学原理和设计规范,我能够进行结构的整体设计和各个构件的尺寸设计,确保结构的安全可靠。
4. 结构优化:通过对设计方案的评估和改进,我能够优化结构的性能,提高结构的刚度、强度和稳定性,以实现最佳设计效果。
第三部分:实践经验和收获在参加土木工程实训课程的过程中,我通过实际操作和模拟项目的综合训练,获得了许多珍贵的实践经验和收获。
运用多媒体课件讲授结构力学课程的实践与思考摘要:本文结合笔者教学实践,研究和探讨了如何运用多媒体课件为高职院校学生讲授结构力学课程。
关键词:多媒体结构力学抽象课程教学中图分类号:g642.41 文献标识码:c doi:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.15.150《结构力学》是高等学校土木工程各相关专业的一门专业基础课,它主要研究工程结构的受力和传力规律,这门课比较抽象、内容庞杂、理论性强。
仅用传统教学方法学生学起来比较吃力,采取多媒体教学手段辅助后,教学效果较好。
1 多媒体教学优点多媒体教学作为一种全新的教学手段,以其生动、直观、高效、活泼等特点给教学改革注入新的生机。
多媒体教学的优点主要有以下几点:①改变了传统教学中黑板粉笔的单一、呆板的表现形式,能将抽象、空洞、陌生的知识直观化、形象化、趣味化,激发学生学习兴趣,调动其主动学习的积极性。
②能够形象地显示一些在普通条件下难以实现、观察到的过程。
③增大信息量,有效扩展课时容量,提高教学效率。
在课堂上,教师采用多媒体课件进行教学,可以更加形象、逼真地展现完美的视听效果,也可以模拟现实中的宏观和微观事物,将复杂的过程简单化再现等,这样的话,原本枯燥无味的教学活动就会使得课堂变得活跃起来。
④激发学生的斗志,调节课堂的气氛,学生的心情充满喜悦,寓学于乐。
⑤资源共享,遍布全球,随着网络的高速发展,多媒体教学信息的自由传输,为教学提供了全方位的管理模式。
2 结构力学教学特点《结构力学》课程是教育部制定、颁布的自考考试主干课程之一,是高等学校土木工程各专业的专业核心课程和必修课程,与其它课程相比,《结构力学》课程具有理论性强、比较抽象、跨度大的特点。
结构力学主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化的学科。
结构力学研究的内容包括结构的组成规则,结构在各种效应(外力,温度效应,施工误差及支座变形等)作用下的响应,包括内力(轴力,剪力,弯矩,扭矩)的计算,位移(线位移,角位移)计算,以及结构在动力荷载作用下的动力响应(自振周期,振型)的计算。
第1篇一、引言结构实践教学是土木工程专业学生的重要实践环节,旨在通过实际操作和案例分析,加深学生对理论知识的应用能力,提高学生的实际操作技能和工程素养。
本文将从实践教学的目的、内容、方法和效果等方面进行总结,以期为后续实践教学提供参考。
二、实践教学的目的1. 巩固和拓展理论知识:通过实践,使学生对所学的理论知识有更深刻的理解和认识,提高理论联系实际的能力。
2. 培养实践操作技能:使学生掌握结构设计、施工和验收等实际操作技能,为今后从事相关工作奠定基础。
3. 增强团队协作能力:在实践过程中,培养学生的团队协作精神,提高沟通和协调能力。
4. 培养创新意识和实践能力:激发学生的创新思维,提高解决实际问题的能力。
三、实践教学的内容1. 结构设计:包括平面结构、空间结构、桥梁结构、隧道结构等设计。
2. 结构施工:包括基础施工、主体结构施工、装饰装修施工等。
3. 结构检测与验收:学习使用各类检测仪器,对结构进行质量检测和验收。
4. 结构加固与维修:了解结构加固与维修的原理和方法。
5. 案例分析:分析实际工程案例,提高学生对工程问题的认识。
四、实践教学的方法1. 理论与实践相结合:在实践教学中,注重理论与实践相结合,使学生在实际操作中巩固理论知识。
2. 案例教学:通过分析实际工程案例,让学生了解工程项目的实际运作,提高解决问题的能力。
3. 小组讨论:在实践教学中,鼓励学生进行小组讨论,培养团队协作精神。
4. 实地考察:组织学生到施工现场进行实地考察,让学生直观地了解工程项目的实际情况。
5. 模拟实验:利用模拟实验设备,让学生在模拟环境中进行实践操作,提高操作技能。
五、实践教学的效果1. 学生理论知识掌握更加牢固:通过实践,学生对所学的理论知识有了更深刻的理解和认识。
2. 实践操作技能得到提高:学生在实践过程中,掌握了结构设计、施工和验收等实际操作技能。
3. 团队协作能力得到增强:在实践教学中,学生学会了如何与他人沟通、协调,提高了团队协作能力。
基于雨课堂的《结构力学》课程混合教学改革的探索发布时间:2021-10-20T03:54:08.446Z 来源:《中国教工》2021年第9期作者:朱亚林陈菊香[导读] 《结构力学》是土建类学科重要的课程内容之一,也是土木工程专业的核心课程,对课程内容掌握的扎实程度将影响后续课程的学习效果。
朱亚林陈菊香合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥 230009摘要:《结构力学》是土建类学科重要的课程内容之一,也是土木工程专业的核心课程,对课程内容掌握的扎实程度将影响后续课程的学习效果。
本文结合我校当前《结构力学》课程的教学现状,基于雨课堂的混合教学模式,以及能力培养为导向的创新教学体系,从《结构力学》课程的教学活动设计、教学管理和教学方法设计和教学评价设计三个方面进行教学改革创新的探索研究,以期获得《结构力学》课程教学水平和教学质量的提高。
关键词:雨课堂;能力导向;结构力学;教学改革中图分类号:引言《结构力学》是土木工程专业中一门非常重要的专业基础课,该课程教学本身抽象性和理论性较强,有较多基本理论和基本方法,再加上工程实际结构类型的差异变化,使《结构力学》课程教学和学习掌握存在一定的难度。
该课程的课程目标使学生掌握分析与计算杆系结构的基本原理和方法,了解土木工程中常用的各类杆系结构的受力和变形性能及相应的计算方法,同时培养学生结构分析与计算(包括手算与电算)的能力。
该课程对应的毕业要求是能够应用数学、自然科学和工程基础阐述土木工程专业的复杂工程结构计算问题;能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别和表达土木工程专业的复杂工程结构并分析问题。
该课程的任务是使学生掌握系统的结构力学知识,提高结构计算能力,能熟练地分析计算土木工程结构的力学性能,培养学生的分析能力和计算能力,为后续有关专业课程学习,为毕业后从事结构设计、施工和科研工作打下较好的理论基础。
结合教学实践,显著提升教学效果的关键是以能力培养为导向的“教”与“学”的联合互动,即由教师和学生两方共同努力携手完成,通过师生之间的共同努力才能显著提高教学质量。
文章编号 100426410(2006)S120063202土木建筑专业力学教学改革探索刘齐茂,潘文军,李 暾(广西工学院土木建筑工程系,广西柳州 545006)摘 要:指出目前力学教学中存在的主要问题。
在压缩课时的情况下,根据土木建筑类专业的特点对力学的课程体系、教学内容、教学方法、教学手段进行了有益的探索。
关 键 词:力学;教学改革;土木工程专业中图分类号:G 420 文献标识码:A收稿日期622作者简介刘齐茂(2),男,广西钦州人,广西工学院土木建筑工程系讲师,工学硕士。
0 引言土木建筑类专业现设有的力学课程有:理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学,这些力学课程是土木建筑类专业很重要的技术基础课,它对于培养学生解决实际工程问题的能力和学习后续的专业课程如钢结构、钢筋混凝土结构、多高层结构设计等具有不可忽略的作用。
1 目前力学教学中存在的主要问题我国高等教育历经几十年,在老一辈力学教育工作者的努力下,每门力学课程都形成了比较完整的内容体系。
由于追求课程自身的完整和完善,必然导致各门力学课程在内容上出现重复的现象,例如:静定结构平衡问题的求解在理论力学、材料力学和结构力学中均有类似的叙述,桁架的内力计算、刚体体系的虚功原理在理论力学和结构力学中均有相同的阐述,图乘法在材料力学和结构力学中均有相同的阐述等。
近年来由于我国高等教育大力提倡人文教育和计算机课程的教育,各门力学课程的课时减少了很多,如果仍按原来的教学大纲要求掌握的基本内容进行讲授,则时间上没有保证,将会严重影响教学质量,影响学生对后续课程的学习。
另外还存在一些内容割裂的现象,例如:刘鸿文主编《材料力学》中规定刚架弯矩图画在受压纤维的一侧[1],而龙驭球主编《结构力学》中规定刚架弯矩图画在受拉纤维的一侧[2],导致学生学习的困难。
教学方法和教学手段单一,力学课程的讲授基本上还是一块黑板、一支粉笔、教师一张嘴的填鸭式的教学模式,学生感觉力学课程的学习很枯燥,学习兴趣下降,教学效果不好。
土木工程学科结构力学课程教学改革的实践
摘?要:结构力学是土木工程学科介于以纯理论为主的力学与应
用学科之间的一门专业基础课,一方面强调对基本原理、基本方法
的理解、掌握与训练,另一方面又必须加强工程计算能力的培养。
而当前高校减少学时和精简内容已是大势所趋,必然导致这两方面
能力培养的矛盾。本文针对这个问题,提出了关于结构力学课程改
革几点建议。
关键词:结构力学?教学改革?工程应用
中图分类号:g64 文献标识码:a 文章编
号:1674-098x(2012)10(a)-0169-01
结构力学是研究工程结构在静力、动力等各种荷载和温度变化、
支座位移等因素作用下强度、刚度和稳定性的计算原理和计算方法
以及结构组成规律和合理形式的一门科学[1]。在教学过程中,既
强调对基本原理与基本方法的熟练掌握,又强调工程应用能力的培
养。基本原理与基本方法的学习要求熟练掌握基础力学中的概念、
理论和知识;工程应用能力的培养强调如何将基础力学中的概念、
理论和知识充分调动起来,灵活、合理、巧妙、综合地应用于单个
杆件组成的复杂结构中去,特别是利用现代计算方法解决工程实际
问题。但是,从当前各高校的改革实践来看,减少学时和精简内容
是大势所趋,学时减少和内容精简是对传统教学模式的挑战,它促
使人们对新内容体系的建立这一更深层次上的改革进行认真的思
考、探索与实践[2]。目前,结构力学教学中有两种趋势,其一是
强调基本理论与基本方法的学习,即传统教学模式。传统教学模式
主要体现为“精讲多练”,要求学生在基础理论与基本方法上加强
训练。其二是强调电算能力的培养,以培养学生解决利用计算机实
际工程问题能力为主。这两种趋势各有利弊,应该综合考虑,协调
发展。
1 通过课程体系改革使教学模式更适应现代科学的发展
1.1 课程体系中存在的问题
经过多年的教学与实践,结构力学课程已经形成了基本稳定的模
式,教学大纲与内容也基本不变。从课程内容上可以将结构力学分
成两大部分,一部分是基础理论与基本方法,包括结构的几何组成
分析、静定结构的内力分析、静定结构的位移计算、力法、位移法
等。这些内容是结构力学的经典部分,是学生必须熟练掌握与深刻
领会的内容。另一部分涉及计算方法,如力矩分配法、近似计算、
矩阵位移法等。其中力矩分配法、近似计算对于手算来说相对重要
的内容。随着科学技术的发展,电算的普及,其重要性已大大降低,
甚至可能被淘汰。但在目前各版本的结构力学教材中仍然占有很大
的比重。而矩阵位移法是电算的重要基础,与杆件体系有限元有密
切联系,但这些内容还属于简单介绍部分。多数教材只是简单介绍
了矩阵位移法的基本理论,而有关如何进行程序设计的内容完全没
有介绍。特别是缺乏适合于初学者借助计算机,利用结构力学的基
本理论,解决实际问题的教学内容。
1.2 课程体系改革
针对上述问题,应该对大学力学课程体系进行修改。根据结构力
学的内容特点,以及大学中力学教学体系,可以将力学分成两大部
分,一部分是力学中的最基本的和最基础性的概念和理论,可以称
为基础力学部分;另一部分是基础力学知识的应用,即如何将基础
力学中的概念、理论和知识充分调动起来,灵活、合理、巧妙、综
合地应用于单个杆件组成的复杂结构中去。应该说,基础力学知识
在理论力学、材料力学中已经详细介绍,而结构力学应比理论力学、
材料力学更多地、更直接地面向工程设计、工程计算与工程应用。
因此,在进行教学大纲修订时,可以将结构力学中的某些内容统一
编写到理论力学、材料力学中,如静定结构的内力分析、位移计算
等,而将工程应用部分集中到结构力学中。从教材内容上强化工程
应用能力的培养,如从工程结构中抽象出计算模型的能力、编写计
算程序的能力等。
2 改变传统的教学方法提高教学效果
目前,结构力学的教学方法与手段还沿用“精讲多练”的传统模
式,一味注重学生对基本理论与基本方法的掌握,忽略学生解决实
际问题能力的培养。结构力学在过去长期的教学实践中,已经积累
了系统的教学方法与经验。最具代表性的方法是“精讲多练”,这
样一套教学方法是符合结构力学课程教学规律的。过去工程上的结
构计算,主要依赖于手算。“精讲多练”教学法强调在讲清、讲透
基本概念、基本原理的基础上,通过“多练”对学生的解题与计算
能力进行强化训练。但是,随着计算机技术的发展,结构的力学分
析已经广泛应用电算,对手算的要求已经大大降低。因此,“精讲
多练”教学方法有待于改革。为了让学生在相同的学习时间内,既
能掌握基本理论与基本方法,又能提高工程计算能力,可以将电算
能力的培养贯穿到基础理论的教学当中。教师可以针对结构力学中
的几个基本问题,形成计算程序的基本模式,并在讲解基本理论的
同时,介绍计算程序的基本算法原理。在选择编程语言时,应尽量
选择结构化语言,如fortran,这样可以让学生将精力集中在理论
与算法的理解与掌握上。
3 注重工程计算能力的培养
结构力学工程计算能力的培养涉及建立力学模型、合理选择计算
方法与开发计算程序三个方面。首先应培养正确建立力学模型的能
力。结构力学是进行建筑结构设计的基础,而实际结构是复杂的,
形式也是多种多样的,必须经过简化抽象形成力学模型,才能进行
力学分析。力学模型是由实际结构简化得到的是实际结构的“化身”
或“替身”,体现该结构的主要构造特性和受力性能,便于进行力
学分析。只有熟悉结构的组成规律和受力特性,善于正确地把实际
结构简化为“替身”,才能做好建模工作。其次是培养选定合理计
算方法的能力。选定合理的计算方法是计算、校核和检验结构内力
及其分布与位移的重要前提,直接影响计算结果,与结构的经济合
理性密切相关。因此,结构分析应重视计算方法的选择。最后,应
培养开发计算程序的能力。要达到提高开发计算程序的能力,可以
从三个步骤进行培养。首先由教师提供典型问题的程序模板,然后
让学生根据不同问题进行程序改编,再让学生结合实际工程进行应
用程序开发。通过这三个方面的培养,可以使学生在熟练掌握基本
知识的基础上,提高解决实际问题的能力。
4 结语
科学技术的发展,结构力学计算方法有了非常大的飞跃,对学生
的工程计算能力的要求进一步加强。从而使得传统的教学内容、教
学方法显现出许多不适应性。特别针对这个问题,本文从课程体系
改革、教学方法改进与计算能力培养三个方面进行分析,提出了相
应的措施,并在结构力学教学中推行,取得了比较明显的效果。
参考文献
[1] 范志良.结构工程科学中若干计算结构力学问题的研究展
望[j].力学进展,1994,24(5):391-398.
[2] 袁驷.一个基础,两座大厦——结构力学课程的改革思路与
实践[j].力学与实践,1998,20(1):56-58.