计算结构力学研究生教学改革模式探讨

嵇春艳 尹 群 黄海燕

【摘要】计算结构力学是在结构力学基础上为研究生开设的一门重要基础课程, 将为一系列后续课程的学习打下重要基础。本文从建立立体式课程教学体系、创新教学内容、创新教学方法、以科研促进教学等措施方面进行了教学改革尝试。

【关键词】研究生教学;教学改革;高等教育

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】1001-4128(2009)10-0061-03

根据培养跨世纪人才的需要,高校的课程教学必须同时代的发展与科技的进步相适应,在内容、体系及观念上有所更新和突破[1-2]。目前,研究生课堂教学面临着众多的困难与挑战。从1999年持续至今的研究生扩招的背景下,研究生的招生规模和人数成倍增长,这给研究生的课堂教学提出了更严峻的考验。研究生教学所处的困境,以及由此所带来的研究生教学中存在的问题,一方面受传统研究生办学模式的影响,另一方面也由研究生教育发展过程中产生的诸多问题所致。改善研究生课堂教学是提高研究生培养质量的必然,也体现出研究生教学改革的紧迫性[3-4]。计算结构力学属于一门用于工程结构计算的技术基础课,是联系基础理论和专业知识的桥梁,在有关工程专业中占有重要地位。课程的这一性质决定了它具有理论性与实践性的特点,其教学不应只注重理论,偏离实践,而应二者兼顾。传统的计算结构力学课程有失偏颇,只侧重基本理论及其解题方法、技巧,比较忽视基本理论在工程实际中的应用,因而存在不完整性和缺乏先进性的问题,不利于学生能力的培养和提高,也不符合现代教育的要求。为此,根据当前形势发展的需要, 为了提高教学效果、教学水平,加快该课程的改革和建设步伐, 我们从2005年开始着手改革计算结构力学课程,借鉴了相关力学课程的改革经验,积极探索新方式,在计算结构力学的教学体系完善、教学模式、师资队伍建设等都尝试一些创新的方法,并取得了较好的效果。

1紧密结合专业建设,建设立体式课程教学体系

工程技术系统日趋增加的复杂性,更需要多学科的技术支撑,为此建立协调完善、融会贯通的课程体系十分必要。我们根据结构力学,计算数学,计算机应用学科在计算结构力学主要环节的内容交叉情况,从加强基础的角度,设置课程模块并进行程序设计,较好的促进了学科内容的相互融合渗透,知识结构系统完整,模块化教学循序渐进,建立了一个完整协调的立体化课程教学新体系[5]。计算结构力学立体化教学系统主要由三个模块组成,包括传统的纸质课本教材,一个教学系统和一个学习系统(见图1),它们分别对应的是客体,环境和主体三个教学要素。教学系统主要是教师授课时使用的多媒体教学课件模块,学习系统主要是用于学生课后复习以及网上提交作业的课件模块。三个模块之间协同作用,互相补充,共同完成教学任务,其中,纸质教材采用自主编写的面向船舶与海洋工程专业研究生教学的新教材。教学系统和学习系统又可相应分为几个子系统,各子系统包括若干功能模块,见图2。该课程体系还较好的体现了学科内容与交叉。近几年的教学实践表明,这一新的教学体系不仅精炼了教学内容,更可通过系统知识的模块化程序设计充分激发学生的主动进取精神和创新意识。极大的提高了学生的实践能力和计算机应用能力。

2创新教学内容,反映国际前沿学术动态

面对科学技术的飞速发展,现有的教学内容要不断更新,才能紧跟时代的前进步伐,使我们所传授的知识具有新鲜性。因此为了在教学中引进反映与计算结构力学相关领域的科技成果的新内容、新理论和新技术,提高教学内容的起点,我们在计算结构力学整个授课过程中开设两次反映当前与该领域相关的最新学术进展的科技讲座。讲座的内容是根据相关领域的国内、国际权威会议上的最新交流成果摘集而成。这些讲座不仅给学生开阔了视野,而且对其今后的研究方向也有着重要的影响,对培养高水平、高素质的人才有重要意义。

3创新教学方法、教学模式,提高对学生综合能力的培养

在体系改革的同时,教学方法的改革也要跟上去,这两者是相辅相成的。教为主导,学为主体是教学的原则与规律,但教师教什么,让学生学什么却必须认真研究。我们在计算结构力学课程的教学过程中本着使学生获得必要的知识的基础上,更注重使学生获得汲取知识的能力,发现问题、解决问题的能力以及独立思维和自我判断的能力的培养,因此我们在教学方法、教学模式上作了以下创新尝试:

3.1注重教师的主导作用,培养学生科学的思维方法

在讲课过程中注意围绕重点、难点精讲多练,对讲授内容注重讲概念,讲思路,讲方法,讲关键。例如在讲解平面问题和空间问题的有限元法中给学生理清有限元方法解决问题的基本思路,即结构离散化、形成结构刚度矩阵、计算等效节点荷载、列方程、解方程这一条主线。使学生在学习本课程的其他内容时,清楚这些内容具体是为了解决上述那一部分问题,从而培养学生科学的思维方法,系统的学习方法。

3.2引用多媒体、数值仿真实验室的动态教学方法,提高学生的理论联系实际能力

为了使学生适应新的需求,在不影响基本理论学习的情况下,更新计算手段,引用多媒体教学之后,可以适当延伸一些课程内容,通过直观、动态的多媒体课件,使学生有着很好的感性认识,之后具体讲解这些过程是应用了那些基本原理、基本方法得到的,调动同学的学习热情。此外,在结构运动学和动力学部分、结构的非线性部分、结构稳定性问题、断裂力学问题、流固耦合问题等章节中根据理论联系实际的原则,分别采用典型工程结构问题建立了数值仿真实验室系统,该系统主要包括典型薄板弯曲变形数值仿真、船舶结构强度分析数值仿真、冲击荷载作用下船舶动响应仿真、波浪荷载作用下海洋平台动响应仿真。

3.3采用双语教学模式,锻炼学生的外语使用能力

以教材内容为依据,制作适用于双语教学的多媒体课件。在实际授课过程中,设置模拟环境,按照一定的方式来进行的一种互动式授课及实训,使学生在亲自参与的过程中,提高对专业知识理解,并锻炼学生对语言的恰当使用的能力。这种互动式授课可以增强学生灵活运用英语的能力, 同时也加深了对专业知识的理解和感悟。

3.4建设网络教学系统,加强教师和学生信息交流

网络教学由于覆盖面广,可以实现更大范围的信息资源共享。因此,为了迎合现代教育观念的先进的教学和学习方式、增强学生与学生之间,教师与学生之间的协作交流,我们建设了计算结构力学教学网站。该网站以沟通、交流为宗旨,设有教学区和学习区。计算结构力学网站的建立极大的激发了同学对该课程的学习热情,根据反馈信息,采用网络这一新颖的辅助教学措施,不仅可以促进学生之间的协作交流,使学生对学习的内容会理解得更深刻,学习思路更开阔,而且可以使教师通过学习者提出的问题和要求中产生一些新的教学思路,并反馈到教学设计当中。

4结束语

学生在校期间获取一定量的知识是非常重要的,知识是一个人素质的一部份。但教师不应只满足于教学生会做几道题,尤其对于研究生而言,更应注重教学生学会学习,学会科学的思维。素质教育应着眼于学生的主动性,独立性,创造性的发展与提高。在研究生阶段,教师应多给学生提供参与活动,表现自我的机会,使学生在成功的体验中不断进取、开拓、创新,同时提高学生的自我意识,自身调控能力,鼓励学生大胆创新,求异思维,标新立异。以上是四年来对我们对计算结构力学课程进行改革的一些尝试。提供一些看法和做法与同行们交流探讨,以不断推动教学改革,完善计算结构力学研究生教学。

参考文献

1张爱华,高等教学质量观及高教改革论 [J]. 辽宁师专学报,2004(4):111-112.

2姚秋杰,关于高教改革的若干思考[J].北华大学学报,2004(2):2-5.

3张林,杨心德.浅析当前研究生教学存在的问题与对策[J]. 科技信息,2008(4):17-18.

4陶玉萍,纪军, 研究生教学模式探究[J]. 高层次人才培养技术与创新管理, 2007(3):64-66.

5张建国,马晓,杨东亚,立体化教学与实践[J].甘肃科技, 2003(4):160-161.