载入中....
设为首页 收藏本站 联系我们 网站地图
论文网
您现在的位置: 免费毕业论文网 >> 理学论文 >> 物理学 >> 正文
搜索: 论文

如何提高结构力学的趣味性

更新时间 2011-3-31 16:02:44 点击数:

    如何提高结构力学的趣味性
*邱继生,任建喜,侯俊峰(西安科技大学建工学院,陕西西安710054)摘要:根据教学实践及结构力学课程的特点,就如何讲好绪论、讲授过程中体现结构力学的内在美,巧妙地将理论与实践相结合及加强教师自身修养等方面来提高结构力学的趣味性活跃课堂气氛,从而激发学生学习兴趣和探索精神方面进行了探讨,并提出了相关的意见和建议。这为提高结构力学的教学艺术和教学效果提供一定的参考。
    关键词:趣味性;对偶美;对称美;教师修养1引言结构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、计算机知识等课程,后续课程包括钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构、有限元理论、基础工程、隧道工程及桥梁工程等大量的专业课。学生学习起来感觉有“五多”,即学时多、内容多、作业多、头绪多、与其他课程联系多,导致他们在结构力学的学习过程中感觉内容繁杂头绪众多,花费了大量的时间和精力却没有取得相应的成果,从而使很多学生对结构力学感觉乏味。很多院校对如何在教学中运用多种方式和手段来提高力学课程的趣味性,活跃课堂气氛激发学生学习兴趣方面进行了研究,笔者根据自身的教学经验谈谈自己的一点看法。
    2讲好绪论很关键
绪论是结构力学的开篇之作,主要讲述该课程的主要内容、研究的方法、目的和意义、该课程和其他课程的区别与联系以及在整个大学课程体系中的地位与作用等内容。有些老师在讲解过程中往往认为绪论无关紧要,这是一种非常错误的认识和做法。
    面对一门新的课程学生一般都有一定的好奇心,想知道该门课程到底是干什么的,为什么要学习这门课程,学习这门课能给他们带来什么收获,而学生正是通过绪论的学习来初步了解所要学的课程内容、知识体系及其该门课程在将来所起的作用。因此这“第一面”决定着学生对结构力学的第一感觉和第一印象,对后面的学习有着非常重要的影响。因此作为一名结构力学教师应该善于利用并保护学生的这种好奇心,在绪论的讲解中通过从结构力学的发展历史讲起,同时联系一些生活常识和著名建筑物来阐述结构力学广泛的应用,让学生了解结构力学是来源于实践又用来指导实践,我们的生活中处处存在着结构力学,结构力学是如此的有用有趣,教师如果能够因势利导的保护并进一步激发学生的好奇心,引起学生对学习和探究这门课程的兴趣,那么对今后学习结构力学有着很重要的帮助。
    3发现结构力学之美
结构力学来源于丰富的实践,因此在貌似枯燥的原理和公式背后是大自然的对偶之美、对称之美、简洁之美、和谐之美、统一之美。可以说结构力学的美无处不在,它隐藏在众多的原理和公式里面,如果教师能够深入发掘这些美并呈现在学生面前让他们共同欣赏和体会,那么他们就会对结构力学产生持续的好奇和兴趣。
    3.1结构力学的对偶之美
3.1.1组装与拆分的对偶几何分析是结构力学一个重要部分,其大多是一个“组装”的过程,杆件组装成刚片,刚片再组装成更大的刚片或结构,而结构内力的求解大多是一个“拆分”的过程,从整体到各个部分逐步求解,而这一拆一装就是一个完美的对偶。比如用结点法求解桁架结构内力时结点的求解顺序就是该结构几何分析时二元体组装的逆顺序。再如多跨连续梁的几何分析是一个从基本部分到附属部分逐步“组装”的过程,而内力的计算则是从附属部分到基本部分逐步“拆分”的问题。如果在讲课时引导学生发现这一规律能够大大加深他们对该部分知识的理解和掌握。
    3.1.2力法与位移法的对偶
力法与位移法是解决超静定结构的两个基本方法,也是结构力学学习的重点和难点,很多学生反映这部分内容繁多方法各异不易掌握。如果在教学中能够充分的利用这两种方法的对偶性,从基本原理、基本方法、基本未知量、基本结构、基本体系及应用范围等方面进行系统的比较(见表1),让学生从中体会到结构力学方法的对偶美、和谐美及其统一美,不但便于理解还可以激发他们进一步发现和创新的兴趣。
    表1力法与位移法的对偶关系表
对比项力法位移法基本方法减约束加约束基本未知量力位移基本结构静定结构超静定结构基本方程变形方程力的平衡方程计算方法单位荷载法单位位移法能量原理卡氏第二定理卡氏第一定理应用范围超静定结构静定结构、超静定结构3.1.3内力与变形的对偶内力和变形的计算是结构力学贯穿始终的内容,也是结构力学解决的两个主要问题。内力与变形充满了神奇的对偶,一定的内力对应着相应的变形,同样一定的变形也对应着相应的内力,内力可以产生变形,而变形也可能产生内力。内力变形,一内一外,一因一果,对偶之美,尽在其中。
    3.2结构力学的对称之美
中国的哲学讲究和谐与对称,因此建筑中也大多讲究对称之美,那么对称的应用是结构力学的一个重要方面就水到渠成了。结构力学的对称不仅反映在结构的对称、荷载的对称、约束的对称和刚度的对称,还反映在原理、方法和公式当中,如果能够充分的把握和利用对称性,不但可以简化计算提高效率达到事半功倍的效果而且还能在解题中获得巨大的美感和满足感。
    3.3结构力学的和谐之美
结构力学的原理和方法不少,题目更是千变万化层出不穷,很多学生反映做了不少的习题,可是到考试或者解决实际问题的时候还是经常不知如何下手,原因就是没能把握结构力学变与不变的道理。
    变的是题目而不变的是基本原理和方法,只有在理解了基本原理和方法的基础上,再通过大量的练习去更深的理解这些原理和方法才能够达到举一反三的效果,这就需要做到变与不变的和谐与统一。光懂原理不做练习或者光做练习不弄清原理都会失之偏颇,要做到变与不变两手都要抓两手都要硬。另外,从知识结构上,结构力学也是一个完整统一和谐的体系,其中一个环节出了问题都会影响到整个知识体系的学习,只有从整体的角度去把握各个部分才能起到较好的效果。
    4理论与实践的有机结合
结构力学的理论来源于实践又用于指导实践,只有与实践相结合的结构力学才是充满生命力和趣味性的。当学生发现结构力学的知识与生活如此的接近或者能够利用结构力学的知识解决实际问题,在这个过程中他们获得极大地满足感,而这种满足感又进一步激发学生的学习兴趣和探索新领域的勇气与信心。这方面需要教师讲课时不仅仅局限于课本知识,而要站在一个更高的高度和更广阔的领域讲解结构力学,多联系生活多联系实践。比如讲课中可以从古埃及的墓道、古罗马的水利工程、中国的赵州桥等实际工程中了解拱结构,也可以从苹果堆、沙漏等生活常识中体会拱结构的特点。比如可以从力法、位移法、力矩分配法和矩阵位移法的发展历史来讲解这些方法出现的历史因素及发展过程,从而让学生更深刻的了解这些方法的特点及应用范围,这不但提高了学生的学习兴趣也可以让学生从统一的高度来学习这些知识,效果较好。此外,也应多鼓励及组织学生参加一些类似于结构设计大赛,在实践和竞争中加深对结构力学的理解和应用,很多学生就是由于参加设计大赛而喜欢上结构力学的。
    5提高教师自身的修养
同样一门结构力学,有的教师让学生上课时感觉如沐春风,有的则让学生如坐针毡,说明作为教学环节重要一极的教师在提高教学效果方面发挥着巨大的作用。学生对某一门课感不感兴趣教师起着关键的作用,因为力学课程本身往往会让学生感觉枯燥无味甚至厌烦,需要教师利用幽默生动的语言、形象具体的实例、深入浅出的方式讲解那些貌似枯燥无味的原理与公式,在潜移默化中让学生体会到结构力学背后的统一和谐及简洁之美。因此要提高结构力学的趣味性首先要加强教师自身素质的修养,素质修养不仅仅是书本上的理论知识,还包括教师的人文素质修养、教学艺术修养、语言艺术修养等,总之,教师应该具备能够吸引学生让学生佩服的人格魅力。教师素质的修养不是一朝一夕能够完成的而是一个长期艰巨的工程,需要日常点滴的积累需要具有活到老学到老的精神,要向书本学习,完善理论知识,向其他教师学习教学方法和教学艺术,向生活实践学习理论的具体体现,甚至要向学生学习他们思考和理解问题的方式等。
    6结语
如果学生对结构力学怀有浓厚的兴趣和强烈的好奇心,那么不管遇到什么难题都能激发出

[1] [2] 下一页

返回栏目页:物理学论文

设为主页】【收藏论文】【保存论文】【打印论文】【回到顶部】【关闭此页