浅谈土木工程专业中的《弹性力学》课程教学方法

2013-08-15孙百企

科技视界 2013年24期

程健孙百企

(青岛理工大学〈临沂〉土建工程系，山东临沂 273400)

弹性力学是土木工程专业重要的专业基础课，其前导课程有高等数学、理论力学、材料力学、结构力学等课程，通过该课程的教学使学生能够掌握弹性力学的基本方程和解题的一般步骤，熟练掌握弹性力学平面问题的直角坐标和极坐标体系的解答，为学生学习相关后续专业课程，如板壳理论、计算力学、塑性力学，打下必不可少的基础；通过弹性力学的整个教学过程逐渐培养学生分析问题、概括问题的能力，培养学生具有比较熟练的运用高等数学和高等力学的能力，对工程实践中进行深入详细的力学分析奠定基础。

1 课程教学的主要问题

《弹性力学》课程教学中的主要问题表现在以下几个方面：第一，学生普遍感到弹性力学比较难学，并且与以前学习的三大力学课程相比弹性力学理论比较抽象，不能与实际取得直接的联系；第二，计算公式多且复杂、解题过程复杂、难以理解、课后习题无从下手；第三，课程的学习离不开必要的数学理论知识，由于学生数学知识的遗忘、欠缺，不能清晰理解《弹性力学》课程内容的力学本质，造成学不懂《弹性力学》，教学效果差的结果；第四，《弹性力学》课程的课时一般较少，课时多为32课时，对于教学来说是比较困难的一面。所以，在教学中如何充分利用有限课时采取必要的措施来调动学生积极性，完成教学计划，达到教学目的，这是必须考虑的问题。

2 提高教学质量的探讨

2.1 围绕教学大纲合理安排教学内容

根据各个专业教学大纲的要求，制定教学计划，精心组织课堂教学内容，考虑学时限制，贯彻“少而精”的原则，充分利用已有知识，把重点放在能够体现弹性力学方法的内容上，让学生对力学问题、解法有一个总体概念，避免陷入繁琐的数学内容里面。对每一节课，都要精心设计教案，明确基本知识点、重点和难点，授课方式，拟提出的问题等。如在学习第二章平面问题的基本理论中，首先要清楚平面应力问题和平面应变问题的异同，并比较这两类问题的基本方程的异同点等。还如平面问题的直角坐标解答中通过“简支梁受均布载荷”学习半逆解法一节。首先交待清楚弹力与材力在研究方法上的共同之处，都是在弹性体(杆)上考虑几何关系、物理关系、静力关系三个方面，他们的区别在于材料力学中的解答在许多方面都作了近似的处理，例如在几何条件中，材料力学引用了平面假设；在平衡条件中，材料力学也没有考虑σy的作用。因此，材料力学只能得出近似的解答。弹性力学则是在微体上研究建立上述三组方程，边界上严格考虑约束、受力等条件，因此其解答更精确、全面[1]。另外，圣维南原理在材力中也有提及，但仅限于原则上的介绍，没有在具体问题上使用。本节中。小边界上应用圣维南原理使应力边界条件得以满足，体现出弹力和材力方法、结论上的不同之处以及材力一般仅适用于求解杆状构件的局限性。这样就可以充分利用已有的知识，对弹性力学平面问题的半逆解法有一个较为全面的理解和领会[2]。

2.2 教学手段的选择

教学手段是师生教学相互传递信息的工具、媒体或设备。现代化教学手段是与传统教学手段相对而言的。传统教学手段主要指一部教科书、一支粉笔、一块黑板等，但对于弹性力学这样一门理论性、应用性都很强的专业基础课来说就显得明显不足。而现代教学通过多种媒体，特别是电教课件，可以把工程实例搬上黑板，使教材有实践性、趣味性，在有限的时间、有限的空间内容纳大量信息，传输更多、更新的知识给学生。并且可以在课件中采用模拟板书的方式，一步一步的显示公式的推导过程，既起到板书相同的作用，又节省了板书的大量时问。课件中可以图文并茂，甚至结合动画的手段来阐述问题，这样更有利于帮助学生对问题的理解。然而，在弹性力学中公式推导过程较长，步骤较多，而在一页投影片上显示的内容有限，如果完全依赖多媒体课件，在相关知识的连接对应关系上就不直观，授课的连续性和流畅性也要受到影响，影响学生的听课效果。对此，教师应在对一些公式推导的关键步骤、例题的分析推演，习题课和作业讲解时采用板书方式讲授，这样更有助于学生的理解和吸收，取得了更理想的教学效果[3]。

2.3 强化对弹性力学基本概念的理解

由于弹性力学这门课程比较抽象，不好理解，学生普遍反映这门课程很枯燥，学习难度很大，为此，在授课中注重基本概念的讲解，帮助学生更好的理解。例如，针对32学时的弹性力学课程，平面问题中的基本理论和基本公式及其求解方法是课程讲授的重点内容。在讲授这部分课程时，首先必须使学生明白什么是平面应力问题和平面应变问题，两种平面问题的异同之处，并举出一些满足平面问题的工程实例。只有在学生理解基本概念的基础上才能更好的掌握基本的理论知识，正确地应用这些知识来解决弹性力学中的实际问题。

2.4 加强师生互动

在弹性力学教学活动中坚持以学生为主体的原则，加强师生互动。以学生为中心，尊重学生的主体地位，采取最为有效的教学方法，充分调动和激发学生的学习积极性、主动性、创造性。在教学过程中，为了实现师生互动，课堂讲授要给学生留出适当的思维空间，需要精心设计一此能够刺激和引导学生思维的问题。问题方式可以多种多样，尤其要注意鼓励学生提问题，并注意维护学生的自尊心。对于表现优秀的同学要给予扬和肯定，对于学习有进步的同学给予鼓励。对于每一章节的课后作业，要求同学按时完成，针对作业中存在的问题展开讨论，让同学们参与到教学活动之中，使课堂生动活泼[3]。

2.5 科学的考核评价模式

学习评价是教学活动的重要组成部分，以往对学生学习评价是根据期末考试成绩这种单一考核模式，显然这种考核方式存在许多弊端。学生可能因为多种原因临场发挥不好而影响成绩，反映不出其真实成绩；有的学生只关心期末的成绩，而不注重平时课堂知识的学习和探究，不认真完成作业，不阅读参考书籍；甚至有的为获到高分或及格而作弊。因此，应进行考核方法的改革，综合评价学生的学习成绩，这样更有利于提高学生的学习积极性，达到课程的教学和学习目的。对于弹性力学课程理论性很强，公式比较复杂，记忆困难。因此，在教学过程中，淡化对基本公式的记忆，强化对基本理论的理解和公式的灵活的应用。在考核方式上，改变以前的学生成绩仅取决于期末考试成绩这种单一考核模式。而是期末笔试成绩占总成绩的70%，过程评分占总成绩的30%。笔试一般采取开卷考试，学生可以携带教材或携带一张注有课程要点的A4纸进考场。过程评分则根据学生课堂出勤率和听课效果、作业完成情况等进行综合评定[3]。