結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)方法的探討

摘要：本文依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生在課堂的表現(xiàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)方法進(jìn)行了探討，提出在教學(xué)中要注重教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生專(zhuān)業(yè)的融合、理論與工程實(shí)際的融合、新知識(shí)點(diǎn)與基礎(chǔ)理論的融合、多媒體與傳統(tǒng)板書(shū)的融合，利用“四個(gè)融合”達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；教學(xué)方法；四個(gè)融合

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-120X（2016）23-0059-02 收稿日期：2016-05-30

基金項(xiàng)目：2015安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目“工程力學(xué)特色專(zhuān)業(yè)”（2015tszy010）；2015安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目“名師工作室”（2015msgzs136）。

作者簡(jiǎn)介：趙麗霞（1980—），吉林磐石人，講師，碩士研究生，主要研究方向：動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)。

結(jié)構(gòu)力學(xué)是研究工程結(jié)構(gòu)受力和傳力的規(guī)律，以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的學(xué)科。結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的組成規(guī)則、結(jié)構(gòu)在各種效應(yīng)作用下的響應(yīng)。這些效應(yīng)包括外力、溫度效應(yīng)、施工誤差、支座變形等；響應(yīng)主要是內(nèi)力（軸力、剪力、彎矩、扭矩）的計(jì)算、位移（線位移、角位移）的計(jì)算，以及結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)（自振周期、振型）的計(jì)算。結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它既是前續(xù)材料力學(xué)課程的深化和延伸，又是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)，因此在整個(gè)課程中占有重要地位。

一、注重教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生專(zhuān)業(yè)的融合

結(jié)構(gòu)力學(xué)研究?jī)?nèi)容繁多，可分為基本內(nèi)容和選學(xué)內(nèi)容兩大部分，基本內(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、矩陣位移法等；而選學(xué)內(nèi)容則包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算、無(wú)剪力分配法、剪力分配法、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?；緝?nèi)容是課上必講、學(xué)生必學(xué)的，因?yàn)檫@部分內(nèi)容不僅可以使學(xué)生獨(dú)立解決一些實(shí)際工程問(wèn)題，也是后續(xù)選學(xué)部分的基礎(chǔ)。但因?yàn)閷W(xué)生專(zhuān)業(yè)方向不同，對(duì)知識(shí)的側(cè)重點(diǎn)也不同，即使是對(duì)基本內(nèi)容也會(huì)有掌握程度上的差異。例如，在研究“靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算”時(shí)，一般我們會(huì)講解梁、剛架、拱、桁架和組合結(jié)構(gòu)這幾種結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于橋梁工程方向，拱的內(nèi)力計(jì)算是一個(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(duì)于建筑工程方向來(lái)說(shuō)，就沒(méi)有如此重要，只需簡(jiǎn)要介紹；對(duì)于房屋建筑工程方向，就必須重點(diǎn)介紹桁架和組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移計(jì)算。選學(xué)內(nèi)容的設(shè)置就更要結(jié)合學(xué)生專(zhuān)業(yè)的需求，同時(shí)還要適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。例如隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，雨后春筍般地出現(xiàn)了各種形式的大跨度、高柔性結(jié)構(gòu)，使風(fēng)載荷對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生了舉足輕重的影響；最近的幾十年，全球處于地震高發(fā)期，為減少或避免地震對(duì)工程結(jié)構(gòu)物的破壞，對(duì)一些重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)；航空航天事業(yè)飛速發(fā)展，這都導(dǎo)致人們對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算的要求愈來(lái)愈高，因此在結(jié)構(gòu)力學(xué)中，應(yīng)該將結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)部分也作為重點(diǎn)內(nèi)容。

二、注重理論與工程實(shí)際的融合

課堂教學(xué)不要一味講理論，必須依據(jù)“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的原則，即從學(xué)生們感興趣的工程事故引出本次要講的知識(shí)點(diǎn)，在理論講解結(jié)束后再去分析事故原因及解決方法。比如我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)力學(xué)里講到《影響線》這一章時(shí)，可以先向?qū)W生介紹一些在移動(dòng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)，提出這樣的結(jié)構(gòu)在載荷達(dá)到多大、作用在哪個(gè)位置時(shí)最易發(fā)生破壞，激發(fā)起學(xué)生興趣后引入影響線概念及相關(guān)理論，然后用這些理論去解決開(kāi)始提出的工程問(wèn)題。在研究超靜定問(wèn)題時(shí)，也可以列舉一些常用的桁架結(jié)構(gòu)，并增加桿件使得各桿內(nèi)力無(wú)法用平衡方程求解。引出問(wèn)題后，介紹超靜定問(wèn)題的求解方法，從而推廣到其他超靜定結(jié)構(gòu)。這些工程實(shí)例的分析，不僅可以讓學(xué)生們清晰地認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)力學(xué)的重要性，也可以提高他們學(xué)習(xí)的積極性，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

三、注重新知識(shí)點(diǎn)與基礎(chǔ)理論的融合

結(jié)構(gòu)力學(xué)是以理論力學(xué)和材料力學(xué)為基礎(chǔ)的學(xué)科，因此其中既有與這兩門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科重合的內(nèi)容，又有在此基礎(chǔ)上發(fā)展的新知識(shí)點(diǎn)。在授課過(guò)程中，要將這些內(nèi)容的聯(lián)系及區(qū)別講清楚，同時(shí)將重點(diǎn)放在新內(nèi)容上。比如靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖的繪制，在材料力學(xué)中就介紹過(guò)列內(nèi)力方程再作圖和利用載荷集度、剪力、彎矩間的微分關(guān)系作圖兩種方法。此處就可以簡(jiǎn)單回顧一下，把更多時(shí)間放在分段疊加法上，這部分是在結(jié)構(gòu)力學(xué)中出現(xiàn)的，是以材料力學(xué)作內(nèi)力圖的方法為基礎(chǔ)的。這種方法可以更快速地出結(jié)果，要求學(xué)生熟練掌握。但要強(qiáng)調(diào)的是，結(jié)構(gòu)力學(xué)中彎矩圖畫(huà)在桿件受拉的一側(cè)，而材料力學(xué)中畫(huà)在受壓的一側(cè)，要讓學(xué)生記住這樣的區(qū)別。又如，在講靜定桁架這種結(jié)構(gòu)時(shí)，其內(nèi)力計(jì)算的三種方法（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）我們已經(jīng)在理論力學(xué)中學(xué)習(xí)過(guò)了，所以理論部分不需再重復(fù)，但在具體算法上，結(jié)構(gòu)力學(xué)提出了按各桿長(zhǎng)度的比例關(guān)系求解未知量的方法，起到了簡(jiǎn)化計(jì)算的效果，還是必須講的。同時(shí)桁架的組成、分類(lèi)和不同類(lèi)型桁架內(nèi)力的計(jì)算方法和技巧，在結(jié)構(gòu)力學(xué)中可以作為重點(diǎn)內(nèi)容。還有《靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算》這一章，也是與材料力學(xué)能量法重合度較高的內(nèi)容，但材料力學(xué)中只介紹了荷載作用下結(jié)構(gòu)位移的計(jì)算，所以結(jié)構(gòu)力學(xué)中我們就可以將重點(diǎn)放在支座移動(dòng)和溫度改變使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移的計(jì)算上，這樣學(xué)生就不會(huì)因?yàn)槭煜ざp視這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

四、注重多媒體與傳統(tǒng)板書(shū)的融合

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體這種現(xiàn)代教學(xué)手段越來(lái)越普遍，使得很多教師一味追求高科技，利用多媒體教學(xué)。不可否認(rèn)，這種教學(xué)手段有它的優(yōu)點(diǎn)，如用豐富的表現(xiàn)力增加學(xué)生對(duì)力學(xué)課程的興趣；用巨大的信息量提高教學(xué)效率；用生動(dòng)的表述和模擬功能增強(qiáng)師生間的互動(dòng)； 用存儲(chǔ)和演示功能節(jié)省教學(xué)資源等。但它的缺點(diǎn)也慢慢顯露了出來(lái)，如過(guò)分追求課件外觀反而分散學(xué)生注意力； 過(guò)大的信息量不能與學(xué)生建構(gòu)相協(xié)調(diào)； 容易削弱學(xué)生的自主思考能力； 容易扼殺學(xué)生的創(chuàng)新能力等，這些無(wú)疑將影響課堂教學(xué)效果。

傳統(tǒng)教學(xué)以板書(shū)為主，其優(yōu)點(diǎn)在于授課速度慢，教師思維連貫，便于學(xué)生理解和接受。同時(shí)和學(xué)生在課堂上的交流使得教師可以調(diào)整授課進(jìn)度及課堂教學(xué)內(nèi)容。這種教學(xué)方法對(duì)于教師本身也是歷練，有助于提高力學(xué)水平和職業(yè)素養(yǎng)。客觀地講，傳統(tǒng)教學(xué)也有明顯的缺點(diǎn)存在，如容易造成枯燥無(wú)味、課堂知識(shí)量少、內(nèi)容空洞等。

針對(duì)兩種教學(xué)手段的優(yōu)缺點(diǎn)，我們可以根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的特點(diǎn)將兩者很好地融合起來(lái)，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，為提高教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。比如一些圖表、工程實(shí)例可充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢(shì)，直觀形象地放映給學(xué)生，這樣不僅節(jié)省時(shí)間，而且可以活躍課堂氣氛。結(jié)構(gòu)力學(xué)中公式的推導(dǎo)和例題的講解需要保持思維的連貫性，要讓學(xué)生跟上老師的思路，理解推導(dǎo)和解題的進(jìn)程，那就可以利用板書(shū)，真正做到讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。

總之，結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)要真正做到教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生專(zhuān)業(yè)的融合、理論與工程實(shí)際的融合、新知識(shí)點(diǎn)與基礎(chǔ)理論的融合、多媒體與傳統(tǒng)板書(shū)的融合，這樣才有可能取得更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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