計算結構力學教學方法改革初探

摘 要:本文從本校實際出發總結了計算結構力學課程的教學現狀，介紹了為該課程教學方法改革所做的一些初步探索和嘗試。提出了“教學方法主動化”，“教學內容層次化”和“課外作業多樣化”這樣三種新型教學法，并應用于計算結構力學的課程教學中，取得了良好的教學效果。

關鍵詞:計算結構力學 教學方法 教學改革

中圖分類號:G64文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)12(B)-0176-01

現代工程技術的日益進步和計算機的飛速發展對結構分析的理論與方法產生了深遠的影響。一方面，大型工程結構在各種復雜因素作用下的分析要求強化結構力學基本概論的綜合運用和概念設計的理念;另一方面，運算能力的劇增要求發展與之相適應的結構分析理論和方法。發展的形勢要求結構工程師和研究人員必須具備熟練地運用計算機進行結構分析的能力。“計算結構力學”的發展正是適應了這種需求，已成為高等院校工程結構類和力學類等專業學生的必修課程[1]。計算結構力學的教學體系建立在結構力學、計算數學、計算機應用這三個二級學科的基礎上，屬于交叉學科的課程[2]。計算結構力學主要針對土木工程專業的本科生開設，我校土木工程專業開設較晚，2008年才開始招收本科生，到2011年春季學期已對兩屆專升本學生和一屆二本學生進行不同學時的授課。本文作者從對第一屆專升本學生課程進行助課，再到獨立對第二屆專升本學生進行少學時授課，以及對第一屆二本學生進行多學時授課，積累了一定的教學經驗，但總體來說對該課程的教學經驗尚淺，許多地方有待進一步改進。筆者結合自身教學實踐，總結我校“計算結構力學”課程的教學現狀，談談筆者對該課程教學方法改革的一些感想和總結。

1 教學方式的主動化

從一般力學課程課堂教學來看，由于內容多而學時少，教師通常直截了當地將知識介紹給學生，而學生則處于一種被動聽課的狀態，他們看著教師在黑板上推導并忙著記筆記，很少與教師對話和同學討論。學生不是通過自己的思考總結出力學概念，課后讀書與思考少。由于課程內容有一定難度，上課聽教師講解不一定能全部理解，需要學生及時與教師交流，和同學討論才能掌握知識點，但學生學習缺少主動性。這些因素導致這門應用性較強的課程教學效果不夠好，課程不及格率較高。為此，我們將教學方式主動化，具體來說即是以學生為主體、教師為主導的方式來組織課堂教學，變學生的被動學習為學生學習的引導者。經過兩年的教學研究和實踐，已取得了良好的教學效果。

(1)主動推導。在推導坐標旋轉變換公式、單元剛度矩陣等時，教師給出推導的思路或提綱，由學生來完成推導的全過程，教師起到引導和啟示的作用。

(2)主動建模。做上機實習時，力學簡圖由學生自己在生活中尋找工程實例，再將之簡化，提高學生對理論知識的應用能力。

(3)總結對比。每章結束時要求學生總結本章知識點以及和已學章節知識點的聯系，教師再介紹將要學習章節知識點，使整個課程知識點連貫;另外，教師還引導學生將本學科的知識點和其他學科知識點聯系起來。通過以上的總結和對比幫助學生理解和記憶。

(4)多媒體輔助教學。計算結構力學以矩陣表達的公式多，多媒體教學使教學內容形象直觀、生動有趣、信息量大、交互性強，恰當地使用多媒體輔助教學可以增加學生的學習興趣，提高教學效率。

(5)強化實驗教學。在結構分析的各個環節均布置程序設計大作業，安排學生上機實習，要求學生獨立上機完成簡單結構計算程序的編制和調試。通過實驗教學使理論應用于實踐，培養學生的工程應用能力。

2 課外作業的多樣化

課外作業是學習的重要環節，學生除了完成常規的作業，培養他們的基本技能和嚴謹的學風外，我們還給學生布置與課程相關的小論文，即學生根據自己的學習興趣選題，來撰寫心得體會或應用所編制的程序對工程實際問題進行結構分析。實踐表明，這種新穎的課外作業可以調動學生自主學習的積極性。學生通過主動查找文獻資料，主動去分析問題，解決問題，不僅加深了對所學知識的理解，更為重要的是讓學生充當了探索問題的主角，極大地調動了學生的個性發展。

3 教學內容的層次化

計算結構力學是門交叉學科，它對學習者得計算機能力，矩陣數學能力和結構分析能力都有一定的要求[3]。由于我校開設土木工程專業時間較短，生源參差不齊。學生的知識層次不高，很多人對以上所提及的能力未能充分具備，這給計算結構力學課程的教學帶來了較大挑戰。根據經濟、科技和社會發展對人才多樣性的需要和學校學科專業的特點，把計算結構力學分成兩個層次進行教學，普通層次只學習靜力學部分的內容，提高層次還要學習動力分析和穩定分析的內容，積極推進多規格、多類型、個性化的人才培養模式，把因材施教落在實處。希望通過計算結構力學課程的學習使學生能夠明確計算結構力學基本問題的建立及其在結構分析與工程應用方面的重要意義;運用結構矩陣分析原理迅速掌握工程結構分析方法，在程序設計與計算機應用方面適應科技進步的迅速發展。

4 結語

針對計算結構力學課程內容多、課時少、理論難、應用性強的特點以及學生生源參差不齊的情況，筆者在計算結構力學課程教學實踐中對該課程的教學方法進行了積極的探索與嘗試。提出了“教學方法主動化”，“教學內容層次化”和“課外作業多樣化”這樣三種新型教學法，并應用于計算結構力學的課程教學中，取得了良好的教學效果。

參考文獻

[1]朱慈勉，吳宇清.計算結構力學[M].北京:科學出版社，2009.

[2]干洪.計算結構力學課程的改革與學科發展[J].合肥工業大學學報(社會科學版)，2003，17(2):32～34.

[3]張運濤，干洪，蘇少卿，等.計算結構力學課程教學改革與實踐[J].高等建筑教研，2010，19(4):78～80.

①作者簡介:陳善群(1981年-)，女，安徽肥東人，講師，博士，研究方向:計算結構力學。

廖斌(1985年-)，男，江西撫州人，助教，碩士，研究方向:計算流體力學。