土木工程专业材料力学教学改革

时间：2021-05-01 08:13:38 土木工程毕业论文我要投稿

土木工程专业材料力学教学改革

　　土木工程专业课程繁多，材料力学是其中非常重要的专业基础课程之一。下面是小编搜集整理的土木工程专业材料力学教学改革的论文范文，欢迎大家阅读参考。

土木工程专业材料力学教学改革

　　摘要：爲进步土木工程专业资料力学的教学效果，针对教学进程中发现的一些成绩，在教员队伍专业性，教学内容时效性、拓展性，教学手腕结合性、细节性，教学办法灵敏性，实验教学层次性，课程考核多样性六个方面作出了无益的探究和尝试。理论标明:这些教改措施加强了先生的学习兴味、学习动力、入手才能、处理实践成绩的才能，有利于土木工程专业资料力学教学质量的进步。

　　关键词：土木工程;资料力学;教学变革;教学内容;课程考核

　　引言

　　资料力学是固膂力学中最早开展起来的一个分支。普通以为，1638年，意大利著名数学家、地理学家、理学家伽利略出版的名著《关于两门新迷信的说话和数学证明》标志着资料力学的末尾。书中，初次提出了资料的力学性质和强度的计算办法。关于土木工程专业来说，资料力学是一门十分重要的专业根底课。其以处理资料的强度成绩、刚度成绩、波动性成绩爲总纲，具有较强的实际性和理论性。

　　一、现状及存在的成绩

　　目前，国际各高校土木工程专业多选用张如三、孙训方、刘鸿文主编的《资料力学》作爲指定教材，或许选用在这三本《资料力学》根底上重新编写的教材。采用的课堂教学办法根本都是从复杂的拉伸(紧缩)、剪切、改变和弯曲四种根本变形开端，然后归结到普通的应力应变形态剖析与强度实际、组合变形以及压杆波动成绩。在讲授完课堂相关实际知识后，由实验指点教员指点先生停止轴向拉伸、紧缩以及立体弯曲等实验。总体上，土木工程专业的资料力学教学内容曾经比拟波动，课堂学时普通在60~74个之间，实验学时普通在4~8个学时之间，学分在3.2~4.0分之间。针对资料力学的教改成绩，很多同行停止了研讨，也获得了一定的效果。但结合我们前些年的教学理论，也发现了一系列的成绩，详细如下：

　　1.教员队伍缺乏专业性。资料力学是土木工程专业、机械类专业、信息类专业等很多工科专业都开设的一门专业根底课，因而很多学校(包括作者所在学校前些年)均一致布置根底学部的力学教员来讲授资料力学。从学校层面讲，这样布置节省了教学资源，便于一致管理。但弊端是根底学部的教员对土木工程专业缺乏深化的理解，不能将资料力学中的相关实际和实践土木工程相结合，这就招致了先生学到的知识仅限于书本上，不知终究学到了什麼，很难提升学习兴味。

　　2.资料力学实际性较强，概念多，公式多，计算多，内容多，先生承受困难。资料力学章节多，内容多，各章之间延续性绝对不强。自身实际性、笼统性又较强，很多概念，如应力、应变等，先生第一次接触，若采用传统的讲授式教学，不辅以必要的手腕，在无限学时内，很难了解其实质，降低先生学习的自动性和积极性。

　　3.教材的开展绝对落后于标准。目前，我疆土木行业的标准体系中，如钢构造设计标准、混凝土构造设计标准等，除疲劳计算外，均基于近似概率极限形态设计法停止强度、波动等校核，而资料力学中仍次要采用允许应力法，若完全依照教材解说，先生所学知识与以后工程理论、新实际相差甚远，会误导先生。

　　4.实验教学流于方式、先生不注重。资料力学的实验根本是在课堂教学讲授完相关实际之后停止，相关实验根本爲验证性实验，有些甚至仅由教员给先生演示一遍，先生仅需观看不需求本人入手验证，最初先生上交实验报告就算是完成了实验教学。实验教学沦爲一种“方式主义”教学，不只进步不了先生的兴味，有时甚至被先生以为是耽搁了无限的课堂教学工夫。

　　二、资料力学教学变革建议

　　针对资料力学教学理论中发现的成绩，经过理论，作者提出了一些针对性的建议，详细爲：

　　1.教员队伍注重专业性建立。充沛认识到教员在教学进程中的主导及组织作用，选择具有较高学术程度、丰厚工程背景的土木工程专业教员讲授资料力学课程，这样教员可以实时地把资料力学教学内容与工程理论结合起来，比方资料力学中梁构件的支座可分爲可动铰、固定铰、固定端支座，但我们工程中的主梁普通支承于柱上，次梁普通支承于主梁上，那工程中实践中的梁对应的支座又是那种呢?关于钢筋混凝土梁构件来说，当梁端部接受负弯矩，上部混凝土受拉开裂，如梁上部不配置纵向受拉钢筋，即可允许梁端发作转动，进而释放掉负弯矩，这样普通就可以为是固定铰;反之，若梁端上部配置了足够多的纵向受拉钢筋，那计算时就可以简化爲固定端。经过专业教师的讲授，使先生实在领会到资料力学和工程理论的亲密关系，进而激起学习的兴味。

　　2.教学内容注重时效性、拓展性建立。在对教学内容不做较大修正的前提下，教学时注重时效性，与现行相关标准作比拟，如轴心受拉构件的强度计算公式，资料力学中基于允许应力法的表述爲公式(1)、钢构造设计标准中基于近似概率极限形态设计法的表述爲公式(2)。NAn≤[σ](1)NAn≤f(2)式中，N爲构件遭到的轴拉力;An爲构件的净截面面积;[σ]爲许用应力，Q235钢材普通取150~170MPa之间;f爲钢材的'抗拉强度设计值，Q235钢材普通取215MPa(板件厚度小于12mm)。从外表上看，公式(1)和公式(2)的区别仅爲[σ]和f。但实践上公式(1)基于允许应力设计法，要求构造在规范荷载下发生应力不得超越资料的允许应力[σ](允许应力[σ]由资料的极限应力除以一个大于1的平安系数失掉)，因而可知，式(1)中的N是由规范荷载发生的轴拉力。近似概率极限形态设计法设计公式(2)是用荷载或荷载效应、资料功能和几何参数的规范值附以各种分项系数，关于不同重要性的构造，尚应思索构造重要性系数，即式(2)中的N是由荷载设计值(荷载规范值乘以相应的荷载分项系数)发生的轴拉力，f是由资料强度规范值除以抗力分项系数失掉。除注重教学内容与现行标准相结合外，教学进程中我们也强调力学知识的拓展性，即资料力学中的相关知识不只在土木工程中使用，在生活中也有少量使用，诸如食品包装袋上预留一个小豁口、如何吃火腿肠、冬天水管爲什麼会被冰胀裂、撑杆跳运发动运用的撑杆的变化(由木杆、竹竿、金属杆等逐步过渡到如今用的玻璃纤维杆)、香蕉球的力学原理、弹簧秤的力学原理等等，经过这些生活中的详细成绩，使短少工程理论的先生从生活案例中了解资料力学概念，让先生认识到资料力学就在我们身边，并逐渐引导先生本人去发现资料力学在生活中的使用，进而进步先生的学习兴味。

　　3.教学手腕注重结合性、细节性建立。本文着重引见的是作者采用多媒体课件教学时，以为应该留意的一些细节性成绩。(1)多媒体课件形声、动画兼备，关于笼统的应力、应变、变形进程等更容易展现出来，先生也容易了解，但制造课件时要留意排版、字体大小、颜色等，最好多图片少汉字，能用动画表述不必文字描绘。排版不宜过于花哨，否则会喧宾夺主，先生会把过多的留意力放在课件上，而不是教学内容上。(2)多媒体课件内容选择上，辐射面要广，不只包括教材上的知识，尚应涵盖教材没有触及到的知识。但除重点内容外，普通不用过于详细，否则先生会以为“课件”就是资料力学，降低他们自动学习的积极性。细节决议成败，一个好的多媒体课件可以让先生在愉悦中掌握知识，优化课堂教学，进步教学质量。

　　4.教学办法上注重灵敏性建立。爲改善传统的教员讲、先生听这种先生“主动学习”的教学办法，将“启示式学习”“先生自主学习”与传统的教学办法相结合，引导先生积极考虑，加强了教与学的互动，使先生参与到教学活动中来，而不是主动地承受。“启示式学习”的中心是引导先生学习，结合资料力学每章节课程内容，教员在导课时都结合详细的工程案例或相关科研效果，首先让先生晓得要学什麼，相关的成绩在哪?带着成绩去学习，学完相关内容后，师生共同对成绩停止归结总结，加深先生对学习内容的了解。比方在解说压杆波动成绩时，教员首先提出成绩：仅长度不同的钢柱，其他均相反，哪个承载力会高一些呢?先生从生活知识的角度普通能晓得短柱普通承载力会高一些，但不晓得缘由在哪儿。在解说完压杆波动成绩后，先生就晓得缘由所在了。“先生自主学习”就是给先生站上讲台并充任教员角色的时机。资料力学课程布置中普通会有2~4个学时的机动课时，我们应用这几个学时的工夫，让先生站上讲台，规则每个先生授课工夫普通在8分钟左右，从授课章节、多媒体课件制造、素材搜集等等全部由先生自主完成，在“先生教员”授课的进程中，教员充任先生，最初由教员停止点评。以前，教学进程中，我们普通把这几个学时布置成答疑，效果并不理想。基于此，我们把答疑全部改爲课下停止，不占用课堂工夫，把浪费上去的课时用来给先生展现，这样进步了他们学习的客观能动性和在众人面前表达本人的才能，也让他们领会到了教员任务的辛劳。

　　5.实验教学注重层次性建立。针对之前实验教学的弊端，我们作了如下改良：(1)除实验室专门装备的教员外，要求资料力学授课教员全程参与实验教学。(2)将实验分层，第一层次爲根底性实验，包括拉伸、紧缩、立体弯曲实验。第二层次爲综合性实验，可以由先生自拟标题或结合教员团体科研项目确定。(3)根底性实验教学进程中，授课教员首先把与实验有关的多媒体课件等相关素材提供应先生。进入实验室停止实验时，由实验室教员对授课教员事前提供应先生的素材(多媒体课件等)停止详细解说，并预留下一些成绩。因先生课下曾经做好了预习，这样无效地节省了预备工夫。爲进步先生的入手才能，实验按每2~3人一组停止分组，撰写实验报告时，先生除需对实验数据停止整理剖析外，尚需对实验室教员预留的成绩停止解答。对实验进程中不懂的成绩，也可以在实验报告上提出，最初由实验室教员汇总交给授课教员，由授课教员一致解答。同时，实验报告上必需注明小组每团体的分工。(4)综合性实验爲选做性实验，可以是真实的物感性实验也可以是数值性实验，次要是针对学不足力的同窗展开的。截至作者发稿前，先生自拟了轴向压杆波动承载力的测定、焊接构件剩余应力测量等多个实验项目;参与到教员的科研项目中的实验就更多了，诸如一些实践检测类的工程项目、实验室的科研实验项目等。6.课程考核注重多样性建立。课程考核进程中，摒弃了平常成果+实验课程成果+期末考试成果加权计算总成果、期末考试闭卷的传统作法。相关改良如下：(1)针对资料力学公式多、概念多的实践状况，考试时允许先生自备半张A4纸，半张A4纸单面(另一面空白)可以撰写本人以为重要的公式、概念等等，但只能自用不可相互传阅，考试完毕时该半张A4纸写上姓名伴随试卷上交。(2)减小客观性成果在总成果中所占比重，平常成果次要依托作业质量、出勤率等来确定，但仅占总成果的10%;实验课程成果分爲A(优秀，对应90分及以上)、B(良好，对应80~90分)、C(中等，对应70~80分)、D(及格，对应60~70分)、E(不及格，对应60以下)五个等级，若实验成果等级爲E，则采用一票否决制，总成果不合格;若等级爲C或D，实验课程成果占总成果的30%;若等级爲A或B，实验课程成果占总成果的20%。总体上，实验成果越低，在总成果中所占比重越大，就会招致总成果越低，进而促进先生注重实验教学。

　　三、完毕语

　　经过几轮的教学理论变革，针对我校土木工程专业资料力学的教学变革获得了初步成效，先生对资料力学的了解逐步由一门笼统、难懂的“力学课”转变爲土木工程专业的一门“专业根底课”，先生的学习兴味、学习动力、入手才能、处理实践成绩的才能大幅进步，学习进程中的参与感逐步加强。但我们也认识到，资料力学教改任务是一项临时工程，需求我们顺应情势，进一步地探究和理论。

　　参考文献：

　　[1]张如三，王天明，陈君驹.资料力学[M].北京：中国修建工业出版社，1997.

　　[2]孙训方,方孝淑,关来泰.资料力学I[M].第5版.北京：初等教育出版社,2009.

　　[3]刘鸿文.资料力学I[M].第5版.北京：初等教育出版社,2011.

　　[4]刘萍华.20年来我国资料力学实验课程教学变革文献综述[J].力学与理论，2009，31(6)：67-69.

　　[5]王涛,罗洪峰,王娟，等.资料力学教学变革的探究与理论[J].实验迷信与技术，2016，14(3)：116-118.

　　[6]闫冰洁.浅谈基于中央本科高校使用型人才培育的资料力学教学变革[J].大学教育，2015：144-146.

　　[7]季顺迎，武金瑛，马红艳.力学史知识在资料力学教学中的结合与理论[J].初等文科教育，2012(4)：137-142.

　　[8]宋曦，杨静宁.工科专业资料力学教学创新的探究与理论[J].力学与理论，2010，32(2)：142-146.

　　[9]刘小蛮，杜国君.资料力学实验教学考虑———会做、会用、会意[J].力学与理论，2013，35(4)：74-77.

　　[10]GB50017-2003.钢构造设计标准[S].[11]GB50010-2010.混凝土构造设计标准[S].

　　[12]蒋持平.爲今天的探究奠基———北京航空航天大学资料力学精品课程建立[J].力学与理论，2006，28(4)：73-75.