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一、結構力學課程教學存在的問題
在此背景下,實際工程中需要的是力學概念清楚、具有扎實的定性分析能力的優秀人才。而定性分析能力培養在教學中往往得不到足夠的重視,是教學的薄弱環節。國家《中長期教育改革和發展規劃綱要》(以下簡稱《綱要》)提出:“按照教學服務型功能和應用型人才培養目標定位,課程建設應把服務專業作為建設的指導原則,專業基礎課要結合專業,注重職業能力。”因此,結構力學課程教學應從課堂教學體系轉變到以專業培養為核心的能力體系,從單一的課堂教學為主轉化到多途徑能力培養為主,實現課內教學與課外培養、理論與實踐的統一與結合。
二、改革措施
(一)加強“兩個能力”的培養
為了滿足國家《綱要》應用型人才的培養要求,結構力學課程教學應定位在掌握基本力學原理的基礎上,還應使學生具有扎實的結構定性分析和電算能力。因此,課程教學應該在以下兩個方面進行強化培養。1.定性分析能力對于簡單的結構,比如靜定結構、一次超靜定結構等,要求學生能對其內力進行手算求解。而對于復雜結構,手算是不切實際的,但學生應能運用已學的力學知識對其受力進行初步的定性分析,比如繪制出超靜定框架結構的彎矩圖輪廓,能夠繪制多跨連續梁任意截面某個量值影響線輪廓等等,具體量值不必求解,這樣有利于幫助學生總體上了解結構的受力情況,從而對整個結構布局的合理性進行分析。另外,在利用計算機進行電算分析時,定性分析能力顯得尤為重要。利用定性分析,可以對電算結果從定性的角度來判斷計算結果的正確與否,從而判斷計算模型是否正確。平時,課堂上可以從外荷載與內力之間的關系入手,提高繪制內力圖技巧,來培養學生的定性分析能力。2.電算能力目前,結構力學課程教學大部分強調的是結構的定量計算和求解能力,這在計算機數值分析技術尚不發達的情況下值得肯定。但隨著計算機技術在力學分析領域的廣泛應用,利用計算軟件對結構進行電算已非常普遍。無論學生是做畢業設計,還是在未來工作當中,都會經常用到電算。因此,在教學中,僅僅讓學生理解和掌握結構力學基本知識、基本原理和計算方法還不能滿足現代結構力學的教學培養目標,還應注重學生的電算能力培養。比如引導學生應用結構力學求解器、Midas等專業分析軟件進行結構內力計算,能對計算結果具有初步的分析能力,為真正成為一名應用型人才打下堅實基礎。
(二)加強理論與實際相結合的教學手段
根據各章要講解的知識點和難點,教師在講解新知識內容前,通過視頻、圖片和動畫等手段,創造實際工程情境,從而引出將要教學的內容以及對應的工程任務,以充分激發學生的學習興趣。在講解完相關理論知識點后,可以通過分析典型的工程案例加強理解,從而潛移默化地將工程思維滲透到學生的學習過程中。比如,在靜定結構計算這一章中,對工程中的混凝土簡支梁、鋼桁橋、拱橋等不同形式的結構受力情況進行對比分析,以更形象地說明各種結構形式的受力特點。另外,為了培養學生運用所學結構力學知識分析問題的能力,教師在課堂上可列舉實際工程中發生的事故案例,如湖南鳳凰橋在施工中的倒塌、上海蓮花河畔景苑大廈的整體倒塌等,對這些事故從力學角度來分析其發生的原因,從而加深學生對結構受力狀態的理解,增加學生學習的興趣。
(三)強化實踐教學
依據結構力學這門課程的性質,教師在教學中必須采用理論與實驗相結合的教學手段。力學概念是從實踐中來的,開設結構力學課程實驗有助于學生理解課堂上的一些基本概念和專業知識。筆者所在的中南大學對土木工程專業進行了課程實驗的教學改革,建立了土木工程專業本科系列開放性實驗教學平臺,讓學生通過試驗來加深對專業知識的理解,訓練其實驗技能,培養學生的綜合分析能力、獨立解決實際問題的能力、創新能力等。另外,每年還舉辦結構模型大賽,在大賽規定的要求下,讓學生自行設計結構模型,充分發揮學生分析和解決實際問題的能力,取得了較好的效果。通過實踐教學可推動結構力學教學質量的提升,打破課堂理論教學一統天下的局面,讓學生能真正參與課程教學互動,幫助學生學會獨立思考,并能靈活應用所學知識分析問題。同時,激發學生的創造性和自主學習的能力,增強學生對專業的感性認識和學習興趣。
(四)多種形式的考核方式
傳統的考試方法只能考核學生對課本基本理論知識的掌握程度,這種考核不能反映學生的綜合能力,是不全面的。為適應現代結構力學教學模式的要求,我們將原有的一次性考核轉變成多方面、多層次的考核,具體內容包括:第一,加強日常教學管理,不僅對學生平時課堂出勤率、作業完成情況進行考核,還要對課堂回答問題的情況進行考核。第二,注重學生實用能力的考核,將實用性較強的內容采取上機或其他形式進行考核。第三,課程考試增加對定性分析內容的考核。
三、結語
隨著社會的發展,應用型人才培養是結構力學課程建設新的定位目標。只有不斷改進結構力學教學模式,與時俱進,才能提高土木工程專業學生的力學分析和計算能力,增強學生的市場競爭力,達到課程建設培養目標。
作者:韓衍群 單位:中南大學土木工程學院