关于结构力学课程教学改革的进一步思考

2018-03-27赵凯月

成功 2018年3期

赵凯月

贺州学院广西贺州 542800

一、结构力学课程教学的现状

结构力学是固体力学的一个分支，它主要研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。所谓工程结构是指能够承受和传递外载荷的系统，包括杆、板、壳以及它们的组合体，如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。就基本原理和方法而言，结构力学是与理论力学、材料力学同时发展起来的。所以结构力学在发展的初期是与理论力学和材料力学融合在一起的。近年来随着教学改革的进行和教学观念的转变，许多课程的学时数都进行了一定程度上的压缩，我校土木工程专业结构力学目前按两个学期进行学习。第一学期64个课时，60个理论课时，4个习题课时，包括几种静定结构内力的计算以及力法和位移法求解超静定结构。第2学期32个课时，包含28个理论课时与4个上机课时，理论课时主要介绍的是超静定结构的渐进计算方法和结构的动力计算，上机课时主要指导的是矩阵位移法以及结构力学求解器的使用。土木工程专业的学生普遍反映结构力学较为晦涩难懂，如何能够用更加生动吸引人的方式讲授这门课程成为了值得探讨的问题。

二、教学内容的改革

为了在有限的课时内将尽可能多的教学内容清晰传授给学生并使其理解和消化，必须从结构力学自身的特点出发，对教学内容进行优化。首先，对于不同专业方向的学生，课程内容可以有不同的侧重。例如对于房建专业的学生，可侧重于刚架排架的内容，而对于路桥专业的学生则侧重于连续梁以及内力包络图方面的内容。同时，教学时应该有所取舍，对于力法和位移法这两种解超静定结构的方法，应该重点讲解，对于拱以及组合结构的计算，以及矩阵位移法求内力的过程，可以作适当的简单介绍。其次，结构力学教材大都比较注重自身的系统性，教材中有部分内容与材料力学重复，例如截面法求内力以及荷载与内力的微分关系等，但考虑到学生基础有好有坏，在教学过程中即使遇到重复内容也应该详细介绍。第三，由于目前结构抗震是一个比较热门的研究方向并且需要用到高等数学中微分方程的求解，因此是结构力学的一个难点内容，在教学过程中对于结构动力计算部分的内容应该重点介绍。

三、教学手段

采用互动式教学和案例教学法的方式，能够极大程度地提高学生的听课水平与知识的接受程度。教师让学生参与到教学中，鼓励学生大胆对老师的教学提出问题，甚至可以否认。教学中老师虽然处于主导地位，但在关系上与学生是平等的，课堂上可以争论。这种关系定位使课堂气氛活跃，在沟通和交流的过程中教师了解到学生的需要，查找问题的所在，从而找出解决问题的方法，使教学质量不断提高。案例教学法：在教师的指导下，由学生对选定的具有代表性的典型案例，进行有针对性的分析、审理和讨论，做出自己的判断和评价。这种教学方法拓宽了学生的思维空间，增加了学习兴趣，提高了学生的能力。案例教学法在课程中的应用，充分发挥了它的启发性、实践性，开发了学生思维能力，提高了学生的判断能力、决策能力和综合素质。

四、教学方法

结构力学的研究方法主要有工程结构的使用分析、实验研究、理论分析和计算三种。在结构设计和研究中，这三方面往往是交替进行并且是相辅相成的进行的。?使用分析就是在结构的使用过程中，对结构中出现的情况进行分析比较和总结，这是易行而又可靠的一种研究手段。使用分析对结构的评价和改进起着重要作用。新设计的结构也需要通过使用来检验性能。?实验研究能为鉴定结构提供重要依据，这也是检验和发展结构力学理论和计算方法的主要手段。实验研究分为三类：模型实验、真实结构部件实验、真实结构实验。例如，飞机地面破坏实验、飞行实验和汽车的碰撞实验等。?结构的力学实验通常要耗费较多的人力、物力和财力，因此只能有限度地进行，特别是在结构设计的初期阶段，一般多依靠对结构部件进行理论分析和计算。在固体力学领域中，材料力学为结构力学的发展提供了必要的基本知识，弹性力学和塑性力学又是结构力学的理论基础，另外结构力学还与其它物理学科结合形成许多边缘学科，比如流体弹性力学等。?结构力学是一门古老的学科，又是一门迅速发展的学科。新型工程材料和新型工程结构的大量出现，向结构力学提供了新的研究内容并提出新的要求。计算机的发展，为结构力学提供了有力的计算工具。另一方面，结构力学对数学及其他学科的发展也起了推动作用。有限元法这一数学方法的出现和发展就与结构力学的研究有密切关系。