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在土木工程專業(yè)本科課程中,《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是學(xué)生必修的三門專業(yè)基礎(chǔ)課,常被稱為“三大力學(xué)”。是學(xué)生普遍反應(yīng)較難學(xué)的課程,而《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是難中之最?!督Y(jié)構(gòu)力學(xué)》以先學(xué)的高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程為基礎(chǔ),同時(shí)又為鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)作好鋪墊,在整個(gè)課程體系中處于承上啟下的核心地位。學(xué)習(xí)好該課程,不但為后續(xù)課程提供必需的基礎(chǔ)知識和計(jì)算方法,而且為后面的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成提供重要的力學(xué)知識儲備,目前絕大多數(shù)高校有關(guān)土木工程下屬二級學(xué)科的碩士學(xué)位方向都以結(jié)構(gòu)力學(xué)為研究生入學(xué)考試課目。要讓學(xué)生熟練掌握、靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識,除學(xué)生自身努力以外,作為教師,必須不斷對課程教學(xué)方法做不斷探索、嘗試和改革,以改善教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量,尤其對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維的能力和解決工程問題的基本素質(zhì)有著重大的影響。筆者根據(jù)多年工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過不斷思考和總結(jié),從以下四個(gè)方面提出幾點(diǎn)建議:
一、合理選擇教學(xué)內(nèi)容,有側(cè)重的進(jìn)行教學(xué)
結(jié)構(gòu)力學(xué)課程內(nèi)容龐雜,要在有限學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生掌握全部教學(xué)內(nèi)容,不切實(shí)際,而且會造成學(xué)生巨大的學(xué)習(xí)壓力,甚至?xí)a(chǎn)生厭學(xué)心理。一般可將其分為兩部分,一部分叫基本教學(xué)內(nèi)容,是“大土木”專業(yè)(巖土工程方向、道路橋梁工程方向、建筑工程方向的建筑經(jīng)濟(jì)管理方向等)課程中必學(xué)內(nèi)容,包括體系的幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計(jì)算、靜定結(jié)構(gòu)的影響線、力法、位移法、力矩分配法、矩陣位移法和結(jié)構(gòu)動力計(jì)算(單自由度和多自由度體系的自由振動和受迫振動)等內(nèi)容。另一部分叫選學(xué)教學(xué)內(nèi)容,可根據(jù)專業(yè)方向和培養(yǎng)目標(biāo)的不同,有所側(cè)重。包括無剪力分配法、剪力分配法、分層法、反彎點(diǎn)法、連續(xù)梁的內(nèi)力包絡(luò)圖、超靜定結(jié)構(gòu)影響線和結(jié)構(gòu)的極限荷載等內(nèi)容。選學(xué)內(nèi)容是基本教學(xué)內(nèi)容的深化和延伸,基本教學(xué)內(nèi)容是選學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。
教師對基本內(nèi)容中的基本概念、原理和方法應(yīng)講透、講精,同時(shí)要突出重點(diǎn),有所取舍,不斷總結(jié)歸納解題技巧。比如靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖的繪制,一定讓學(xué)生熟練掌握繪制內(nèi)力圖的兩種方法,截面法和疊加法,截面法在材料力學(xué)學(xué)習(xí)中有所介紹,應(yīng)簡略講解說明,把更多時(shí)間放在疊加法的介紹上,這部分是最讓學(xué)生迷惑的地方,他們?nèi)菀自诳v坐標(biāo)的疊加和幾何圖形疊加上混淆,應(yīng)下大力氣給學(xué)生講細(xì)、講清,歸納繪制方法和技巧,讓學(xué)生熟練掌握這部分內(nèi)容,達(dá)到融會貫通。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)靜定結(jié)構(gòu)位移的計(jì)算、力學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)才不感覺到吃力,否則,前面的基礎(chǔ)未打好,后面就聽不懂,勢必影響后續(xù)知識的學(xué)習(xí)。又如,靜定桁架內(nèi)力計(jì)算的三種方法是:結(jié)點(diǎn)法、截面法和結(jié)點(diǎn)法與截面法的聯(lián)合應(yīng)用,這部分內(nèi)容已在理論力學(xué)學(xué)習(xí)中涉及到,不必再浪費(fèi)大量學(xué)時(shí)對重復(fù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解,只要簡要回顧復(fù)習(xí)就行,著重是從幾何分析角度講解桁架的組成、分類和不同類型桁架內(nèi)力的計(jì)算方法和技巧。這樣學(xué)生也不會因?yàn)槭煜ざp視這部分內(nèi)容學(xué)習(xí)。總之,教師在教學(xué)中一定要嚴(yán)格要求學(xué)生熟練掌握重點(diǎn)內(nèi)容,不能只顧趕進(jìn)度,而不管學(xué)生學(xué)習(xí)效果。只有學(xué)生基礎(chǔ)打好了,后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)才會感覺輕松。
專業(yè)方向不同,知識的側(cè)重點(diǎn)也不同。例如,對于橋梁工程方向,無鉸拱、兩鉸拱和對稱無鉸拱內(nèi)力計(jì)算方法、靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的影響線是一個(gè)重要內(nèi)容,它是橋梁工程中拱橋的設(shè)計(jì)和計(jì)算的基礎(chǔ)。但對于建筑工程方向來說,其就沒有如此重要,只需簡要介紹。對于房屋建筑工程方向開設(shè)的結(jié)構(gòu)力學(xué),就必須介紹連續(xù)梁的內(nèi)力包絡(luò)圖、剪力分配法,分層法和反彎點(diǎn)法、結(jié)構(gòu)的極限荷載中塑性鉸的概念,以便與后續(xù)鋼筋混凝土、高層建筑結(jié)構(gòu)等課程相銜接,對建筑工程方向的學(xué)生來說,這是非常重要的一部分內(nèi)容,而對于橋梁工程方向來說就不需要過多介紹。
二、完善多媒體課件,與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合
目前各高校都在進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革,建設(shè)精品課程,制作適合本校學(xué)生和不同專業(yè)特點(diǎn)的多媒體課件,多媒體教學(xué)已廣泛用于結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂中。 與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比,它有無可比擬的優(yōu)勢。在多媒體授課的課堂上,學(xué)生面對的不只是過去的一塊黑板、一支粉筆,而是一個(gè)個(gè)形象生動、妙趣橫生、圖文并茂的“閃光”世界!它能給學(xué)生以視覺和聽覺上的信號刺激,使大腦獲得多種類、多層面的知識信息,把學(xué)生的興趣和積極性調(diào)動起來。比如,在講授結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡圖時(shí),就可以通過課件引入大量的工程實(shí)際結(jié)構(gòu)圖片,不但能激發(fā)學(xué)生興趣,并且能縮短認(rèn)識時(shí)間,加深理解和記憶過程。同時(shí)教師不需要大量板書,能節(jié)約很多課堂時(shí)間,為其它重點(diǎn)內(nèi)容的講授留出充裕時(shí)間。
但多媒體教學(xué)也有一定局限性,利用多媒體教學(xué),教師的思維會被課件所控制,形成老師看電腦屏幕,學(xué)生都看投影屏幕,教師不能根據(jù)自己的思路、學(xué)生的反應(yīng)情況及時(shí)調(diào)整講課速度和內(nèi)容,自主發(fā)揮,師生之間缺少情感交流,不利于知識傳授。對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程這門課來說,需要很多例題來講解,也就是說會涉及很多推導(dǎo)、分析、計(jì)算和繪圖過程。用多媒體方法就很難把解題的每一過程、步驟詳細(xì)、具體的表現(xiàn)出來,而往往是整個(gè)公式、圖形一起顯示或只顯示一個(gè)計(jì)算結(jié)果。這樣老師只能講大概的計(jì)算思路,學(xué)生沒有在老師的引導(dǎo)下一步一步解題,理解就不夠透徹。有的學(xué)生因?yàn)榻處煂χv課節(jié)奏控制不好而跟不上教學(xué)進(jìn)度,從而影響對所學(xué)內(nèi)容的吸收,長此下去就會喪失學(xué)習(xí)的興趣。
要克服多媒體教學(xué)的以上缺點(diǎn),除了教師應(yīng)對要講的內(nèi)容非常熟悉,像傳統(tǒng)教學(xué)那樣做到“脫稿”,盡量少看屏幕,面對學(xué)生講解,通過學(xué)生的表情變化,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,隨時(shí)調(diào)整。另外還要不斷完善課件內(nèi)容,對例題和公式的推導(dǎo)過程的制作應(yīng)仔細(xì)、詳盡。在動畫設(shè)置方面,要不斷推敲,精益求精。使課件放映出來的效果,能像老師的板書那樣,一步一步引導(dǎo)學(xué)生,循序漸進(jìn),并且注意強(qiáng)調(diào)重點(diǎn),這樣的課件才是比較理想的。但課前的準(zhǔn)備費(fèi)時(shí)費(fèi)力,工作量遠(yuǎn)大于上課時(shí)的板書,而且教學(xué)效果也不及傳統(tǒng)教學(xué)效果好,所以采用多媒體授課不能完全替代傳統(tǒng)的教學(xué)模式,只有將兩者有效結(jié)合起來,才能相得益彰,收到事半功倍的效果,教學(xué)效果才會更佳。