關(guān)于結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)方法與手段的幾點(diǎn)看法

張曉萌

[摘要]本文針對(duì)21世紀(jì)教學(xué)改革與創(chuàng)新,提出了結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)要讓學(xué)生帶著問(wèn)題圍繞中心展開(kāi)教學(xué),注重知識(shí)的融會(huì)貫通,開(kāi)展討論課,聯(lián)系工程實(shí)際,加強(qiáng)其它環(huán)節(jié)的輔助教學(xué),指出了一題多解是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力與競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)的重要舉措。

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué) 方法手段 創(chuàng)新

1 結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué),首先要做到“一個(gè)中心,幾個(gè)基本點(diǎn)”“一個(gè)中心”,即該堂課的主題,是教師融合該堂課的一個(gè)主要知識(shí)點(diǎn),要精要、簡(jiǎn)練,而不一定是教材上出現(xiàn)的章節(jié)標(biāo)題?！皫讉€(gè)基本點(diǎn)”,即是指本節(jié)課的“重點(diǎn)”、“難點(diǎn)”和相關(guān)“知識(shí)點(diǎn)”。教師以“一個(gè)中心,幾個(gè)基本點(diǎn)”抓住主干線,再一個(gè)問(wèn)題接一個(gè)問(wèn)題沿著分支展開(kāi)教學(xué)。教師講解要言簡(jiǎn)意賅,突出重點(diǎn)、難點(diǎn),強(qiáng)調(diào)原理、方法、步驟,抓住問(wèn)題的本質(zhì),選例不在多而在精,要典型,有代表性,教師要精講,講深、講透,便于學(xué)生能對(duì)內(nèi)容進(jìn)行拓展和延伸,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維與開(kāi)創(chuàng)能力?！耙粋€(gè)中心,幾個(gè)基本點(diǎn)”,可以用以下兩種方式提出:

(1)課前先預(yù)習(xí)幾分鐘,讓學(xué)生自己在上課一開(kāi)始時(shí)就提出來(lái),并要求學(xué)生哪些內(nèi)容是要掌握的,那些內(nèi)容是要理解的,打在屏幕的“頁(yè)眉”處(或?qū)懺诤诎宓囊唤?,時(shí)刻提醒學(xué)生,由學(xué)生的被動(dòng)聽(tīng)課轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯啃椭鲃?dòng)聽(tīng)課。學(xué)生帶著問(wèn)題聽(tīng)課,對(duì)教師講解的知識(shí)面就具有針對(duì)性,能準(zhǔn)確有效地?cái)z取信息,理清思路,高效率地獲取課堂知識(shí),抓住重點(diǎn),弄清楚難點(diǎn),聽(tīng)課時(shí)還會(huì)不斷提出新問(wèn)題、新觀點(diǎn)。小的問(wèn)題他們“竊竊私語(yǔ)”,一邊聽(tīng)課一邊私底下與同桌解決了。若碰到自己解決不了的大問(wèn)題就會(huì)舉手,與老師展開(kāi)討論。學(xué)生是一個(gè)強(qiáng)大的接受教育的群體,群體之間對(duì)知識(shí)的領(lǐng)悟能力差別較大,提出的問(wèn)題也五花八門(mén),層出不窮。成績(jī)好、領(lǐng)悟力強(qiáng)的學(xué)生提出的問(wèn)題往往不容忽視,有些內(nèi)容、觀點(diǎn)等,有獨(dú)到的一面,非常有創(chuàng)意,涵蓋的范圍也很廣,一定程度上給教師引起進(jìn)一步的深思。經(jīng)常和這樣的學(xué)生展開(kāi)討論、交流,教師也會(huì)從中受到不同程度的啟發(fā)而受益,這就是所謂的“教學(xué)相長(zhǎng)”。教師答疑時(shí)不能傷學(xué)生的自尊心,要顧及學(xué)生的心理,從學(xué)生的立場(chǎng)來(lái)考慮問(wèn)題。一些學(xué)生理解能力強(qiáng),接受與反映信息快,一點(diǎn)就通;個(gè)別學(xué)生喜歡“較真”,鉆牛角尖,教師要有耐心,重在“點(diǎn)化”,講清原理、方法,擺足道理,打比方,引例子,循循善誘。問(wèn)題多了,課間的十分鐘,相互討論、交流的氣氛十分活躍,學(xué)生不休息,教師也沒(méi)有休息時(shí)間,但一樣很快樂(lè)。

(2)以總結(jié)的方式結(jié)束該堂課,可以是教師總結(jié),有時(shí)間也可以讓學(xué)生自己總結(jié),培養(yǎng)學(xué)生歸納、反思問(wèn)題的能力,課后令人“余味無(wú)窮”,下一堂課前要求學(xué)生回顧,開(kāi)挖舊內(nèi)容,引出新知識(shí),一樣有“畫(huà)龍點(diǎn)睛”之妙,收到極佳的教學(xué)效果。不帶問(wèn)題聽(tīng)課,學(xué)生顯得盲目、被動(dòng),精神渙散,教學(xué)效果差。如果學(xué)生沒(méi)有充分參與到教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中,盡管教師口若懸河,滔滔不絕,也不算是一堂成功的教學(xué)。 “一個(gè)中心,幾個(gè)基本點(diǎn)”讓學(xué)生帶著問(wèn)題自主學(xué)習(xí),集中了學(xué)生的精力,充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性,高效性,培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的習(xí)慣,提高了學(xué)生歸納、總結(jié)、探索問(wèn)題的能力。

2 注重知識(shí)的融合,多角度解析問(wèn)題,加強(qiáng)引導(dǎo),提高學(xué)生的理解能力與創(chuàng)新能力

2.1注重《結(jié)構(gòu)力學(xué)》各章節(jié)知識(shí)的相互融合、貫通,提升學(xué)生綜合運(yùn)用能力《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教學(xué)內(nèi)容基本上分為四部分:基本知識(shí)面、提高認(rèn)識(shí)層面、研究深化面、運(yùn)用實(shí)踐面?；靖拍?、基本原理、定理、方法等都?xì)w結(jié)為基本知識(shí)面?；局R(shí)一定要熟練掌握,并能消化吸收,在此基礎(chǔ)上,才能談提高認(rèn)識(shí)、研究深化和運(yùn)用實(shí)踐。而為了便于內(nèi)容的分塊教學(xué),編者按知識(shí)點(diǎn)分章節(jié)編排內(nèi)容。這從一定程度上限制了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的思維與能力。工程上的實(shí)際結(jié)構(gòu)問(wèn)題不是單一的、片面的、孤立的力學(xué)問(wèn)題,力學(xué)條件復(fù)雜,力學(xué)形態(tài)多樣,這就需要教師不但要教授學(xué)生豐富的理論知識(shí)、廣博精深的專業(yè)知識(shí),還要注重教學(xué)過(guò)程中各章內(nèi)容的相互滲透性、綜合開(kāi)放性,鼓勵(lì)學(xué)生參與具體的實(shí)踐活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生合理建立力學(xué)模型的能力,培養(yǎng)學(xué)生具有綜合運(yùn)用解決實(shí)際問(wèn)題的能力,在教學(xué)活動(dòng)中進(jìn)一步提高學(xué)生的認(rèn)識(shí)活動(dòng),并就某一專題加以研究深化,激發(fā)學(xué)生的潛能,開(kāi)創(chuàng)學(xué)生思維,培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、追求真理、追求卓越的優(yōu)良品性。幫助學(xué)生提高效率,提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力,徹底摒除“書(shū)到用時(shí)方恨少,事非經(jīng)過(guò)不知難”的局面,培養(yǎng)即學(xué)能用的高素質(zhì)的專業(yè)人才,是每一個(gè)教師的使命。

2.2注重力學(xué)各門(mén)課程之間知識(shí)的融合與滲透,加強(qiáng)引導(dǎo)結(jié)構(gòu)力學(xué)是理論力學(xué)、材料力學(xué)的后繼課程,三門(mén)課程內(nèi)容相互聯(lián)系,相互補(bǔ)充,不可分割。結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué),要重視各門(mén)課程之間知識(shí)的融合與滲透,碰到相關(guān)問(wèn)題要及時(shí)指出,便于學(xué)生的回味與思考,多角度解析問(wèn)題,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解與運(yùn)用,同時(shí)要加強(qiáng)引導(dǎo),開(kāi)發(fā)學(xué)生潛力,鼓勵(lì)學(xué)生積極探索解題方法與技巧,大膽構(gòu)思,充分施展聰明才智,提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的運(yùn)用能力以及開(kāi)拓創(chuàng)新能力,培養(yǎng)綜合運(yùn)用型人才。教師對(duì)力學(xué)各門(mén)課程內(nèi)容的相互融合,其實(shí)也從側(cè)面反映了教師對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的組織、歸納與運(yùn)用能力。教師對(duì)某一問(wèn)題進(jìn)行講析,加強(qiáng)學(xué)生的理解,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸、拓展,不但增強(qiáng)了學(xué)生的信心,將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)研究型學(xué)習(xí),還能訓(xùn)練學(xué)生能舉一反三,實(shí)事求是地具體問(wèn)題具體分析、突破教材約束、能靈活變通的能力。

3 開(kāi)設(shè)習(xí)題討論課,加強(qiáng)學(xué)生自主分析、解決問(wèn)題的能力結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門(mén)習(xí)題量較多的課程,學(xué)生聽(tīng)懂了,并不代表能做對(duì)題目。加強(qiáng)一定數(shù)量的習(xí)題練習(xí),是學(xué)習(xí)理工類工程計(jì)算學(xué)科的重要環(huán)節(jié),能對(duì)基本概念和方法有更細(xì)致深入的理解,在此基礎(chǔ)上,才能談開(kāi)拓、創(chuàng)新。教師在每一章、節(jié)內(nèi)容講完以后,可根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況結(jié)合工程實(shí)踐與社會(huì)生活專門(mén)安排習(xí)題討論課,激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,從討論活動(dòng)中將知識(shí)升華。課堂教學(xué)中,可采用“一對(duì)一”幫扶制,以班為單位,全班分為幾個(gè)小組,成績(jī)好的與成績(jī)差的相互搭配,各小組進(jìn)行討論交流,解決未曾弄清的問(wèn)題,鞏固所學(xué)知識(shí),加深概念印象,加強(qiáng)內(nèi)容理解,拓寬思路,培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)、自我解決問(wèn)題的能力。學(xué)生是一個(gè)強(qiáng)大的智慧團(tuán)體,教師要挖掘?qū)W生潛力,開(kāi)啟智慧之門(mén),鼓勵(lì)學(xué)生多思考,敢于向教師挑戰(zhàn),向權(quán)威挑戰(zhàn),在討論的學(xué)習(xí)過(guò)程中尋求新的思想靈魂,從理論和實(shí)踐中尋求問(wèn)題的真諦。狄德羅說(shuō):“精神的浩瀚、想象的活躍、心靈的勤奮:就是天才。”思考前人未曾想到的問(wèn)題,探索前人未曾涉及的領(lǐng)域,尋求更加廣闊博深的前景,培養(yǎng)學(xué)生勤動(dòng)腦,勤思考,養(yǎng)成不斷探索問(wèn)題并能解決問(wèn)題的良好習(xí)慣,為社會(huì)培養(yǎng)具有創(chuàng)新型人才的智囊團(tuán)體。這種“一對(duì)一”幫扶制,不僅用于課內(nèi),還可用于課外。不但學(xué)生學(xué)到了知識(shí),開(kāi)創(chuàng)了思維,活躍了課堂教學(xué)氣氛,還加強(qiáng)了教師與學(xué)生之間的溝通,學(xué)生與學(xué)生之間的交流與合作,為將來(lái)的團(tuán)隊(duì)合作精神奠定了基礎(chǔ)。此外,教師在講完當(dāng)堂課內(nèi)容以后,也應(yīng)針對(duì)課程內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)結(jié)合工程實(shí)踐、社會(huì)生活布置思考練習(xí)題。教材上的課后思考練習(xí)題,大多理論分析計(jì)算的多,因此,為不斷滿足學(xué)生的求知欲望,適應(yīng)時(shí)代改革創(chuàng)新的節(jié)奏,教師很有必要結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,選編相關(guān)習(xí)題。習(xí)題集是對(duì)教材的一種補(bǔ)充和消化,可以幫助學(xué)生快速有效地理解基本概念、掌握基本原理、計(jì)算方法,延伸與拓展教學(xué)內(nèi)容,提升學(xué)生的計(jì)算能力與水平,為學(xué)生考研、考博等繼續(xù)深造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),也為學(xué)生接觸實(shí)際工程問(wèn)題作好了基礎(chǔ)理論、計(jì)算能力的鋪墊;《計(jì)算力學(xué)》常選用工程實(shí)例,并要求學(xué)生先建立力學(xué)模型,探求邊界條件,模擬實(shí)際條件假定荷載進(jìn)行編程計(jì)算或選用諸如ANSYS工程軟件進(jìn)行計(jì)算,既增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又大大提高了學(xué)生掌握理論知識(shí)的水平,提高了解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

4 一題多解,開(kāi)發(fā)學(xué)生智力,培養(yǎng)學(xué)生思維能力,提升學(xué)生創(chuàng)新能力一題多解,可以開(kāi)闊學(xué)生知識(shí)視野,活躍學(xué)生的思維,充分給學(xué)生想象的空間與自由,培養(yǎng)學(xué)生從不同角度用不同的方法解決問(wèn)題。一題多解,將學(xué)生的被動(dòng)式解題轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯啃椭鲃?dòng)探索,既鍛煉了學(xué)生求異性、跨越性、綜合辨證的思維能力,又克服了學(xué)生單一思想、固化模式與僵化思維;既深化了學(xué)生對(duì)于基本概念、原理的理解,又融合了不同內(nèi)容、形式、方法的運(yùn)用,加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通能力。在李廉錕教授主編的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》(第四版)118頁(yè)中的習(xí)題,是用圖乘法求c截面處豎向線位移。這道題看起來(lái)很簡(jiǎn)單,但做錯(cuò)的學(xué)生不少。原因是沒(méi)有弄清楚“標(biāo)準(zhǔn)拋物線”的定義。教師要講清楚“標(biāo)準(zhǔn)拋物線”的定義:頂點(diǎn)分布在端點(diǎn)或中點(diǎn),頂點(diǎn)處的切線平行底邊,或由彎矩與剪力的微分關(guān)系可知:頂點(diǎn)處剪力為零。而要找出該頂點(diǎn)的剪力極其容易,問(wèn)題便迎刃而解。類似的一題多解例子很多,比如在力法一章中,本著“超靜定次數(shù)不變,但基本體系可以有多種形式”原則,針對(duì)李廉錕教授主編的《結(jié)構(gòu)力學(xué)》(第四版)教材127頁(yè)圖7-5,學(xué)生選取了八種不同的基本體系,既鞏固了第二章所學(xué)的“平面體系的機(jī)動(dòng)分析”,又提高了學(xué)生興趣,鍛煉了他們的思考能力,培養(yǎng)其創(chuàng)新精神,可謂是一舉多得。多種方法從不同角度、不同層面解析問(wèn)題,讓學(xué)生對(duì)各種方法進(jìn)行比較,加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與深化,活躍了學(xué)生的思維,開(kāi)發(fā)了學(xué)生智力,激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)力與熱情,提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力,加強(qiáng)了學(xué)生靈活應(yīng)對(duì)問(wèn)題的變通能力,培養(yǎng)了學(xué)生的開(kāi)放、競(jìng)爭(zhēng)、淘汰、優(yōu)選意識(shí)。當(dāng)今時(shí)代,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,“一題多解”不失是為社會(huì)培養(yǎng)充滿生機(jī)與活力的具有強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)的優(yōu)秀工程技術(shù)人才的一項(xiàng)重要舉措。

5 輔助教學(xué)

5.1多媒體輔助教學(xué)多媒體課件,既不是講稿的重現(xiàn),也不是板書(shū)的代替,而是起到教輔作用,教師可合理取材,充分運(yùn)用科研前沿課題和最新成果來(lái)啟迪學(xué)生的創(chuàng)造性:增加相關(guān)工程圖片資料,動(dòng)畫(huà)制作;根據(jù)實(shí)際工程增設(shè)相關(guān)典型例題、練習(xí)題,拓寬學(xué)生思維;演示公式推導(dǎo),強(qiáng)調(diào)定理、原理、方法等。借助于課件,可以使先進(jìn)的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容和方法得到實(shí)現(xiàn)和發(fā)揮;借助于多媒體輔助教學(xué),可以節(jié)省課時(shí),加大信息量,豐富和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容,提高效率;多媒體課件內(nèi)容既要與教材同步,又要能緊密聯(lián)系工程實(shí)際;適當(dāng)增加動(dòng)畫(huà)效應(yīng),讓學(xué)生感覺(jué)直觀、形象、生動(dòng)有趣,既活躍了課堂氣氛,又增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能;有利于重點(diǎn)的突出、難點(diǎn)的解析;有利于知識(shí)點(diǎn)的重現(xiàn)回放,加深學(xué)生印象,進(jìn)一步鞏固知識(shí);有利于歸納、總結(jié),便于學(xué)生記憶;有利于問(wèn)題的提出,有效引導(dǎo),加強(qiáng)師生互動(dòng);有利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),提供練習(xí)和參與機(jī)會(huì);有助于因材施教,求異思維,促進(jìn)研究性學(xué)習(xí);有助于縮小學(xué)校與社會(huì)的距離,提高學(xué)生的適應(yīng)能力。如在影響線一章中,若借助于多媒體課件進(jìn)行教學(xué),則給學(xué)生呈現(xiàn)出直觀、形象、生動(dòng)的描繪影響線的機(jī)動(dòng)作法,達(dá)到極為理想的教學(xué)效果。

5.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)與CAI計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)開(kāi)設(shè)簡(jiǎn)支鋼桁架非破損實(shí)驗(yàn),在教師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法,通過(guò)比較確定試驗(yàn)方案,使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)靜載試驗(yàn)常用儀器、設(shè)備使用方法,了解其主要性能指標(biāo);通過(guò)等量加載方式用應(yīng)變片等對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)位移、桿件內(nèi)力進(jìn)行測(cè)量,把握桁架結(jié)構(gòu)的工作性能以及計(jì)算原理與方法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn),分析數(shù)據(jù)誤差出現(xiàn)的原因,學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)的整理,得出有價(jià)值的結(jié)論,通過(guò)分工、協(xié)作,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)的合作精神,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度與作風(fēng),增強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。CAI計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),是對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)理論教學(xué)、習(xí)題綜合訓(xùn)練等方面的補(bǔ)充。它有效地培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的習(xí)慣,提升了學(xué)生計(jì)算速度,加強(qiáng)了運(yùn)用基本原理、方法解決問(wèn)題的能力。此外,還可以靈活變換教學(xué)形式,諸如留10分鐘左右的時(shí)間進(jìn)行隨堂小考等方式;要求學(xué)生寫(xiě)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的心得體會(huì);就某一方面撰寫(xiě)小論文;舉辦結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)競(jìng)賽;參與到教師的自然基金項(xiàng)目或課題研究之中,走進(jìn)社會(huì)生活與工程實(shí)際、制作模型等科普活動(dòng)等形式來(lái)進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革與創(chuàng)新活動(dòng)正在展開(kāi),需要我們持續(xù)不斷地為之努力。目前正在制作網(wǎng)頁(yè),打造結(jié)構(gòu)力學(xué)精品課程,加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等環(huán)節(jié),進(jìn)一步推動(dòng)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)的改革與創(chuàng)新,培養(yǎng)具有推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的優(yōu)秀人才。

參考文獻(xiàn):

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