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土木工程理論力學(xué)教學(xué)改革
理論力學(xué)是高等院校工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,對(duì)于土木工程這種對(duì)力學(xué)要求比較高的專業(yè),它的作用更是突出.下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)容的論文,歡迎大家閱讀參考。
摘要:理論力學(xué)是土木工程專業(yè)中的一門核心技術(shù)基礎(chǔ)課程,具有理論性強(qiáng)、內(nèi)容多和課時(shí)少、教材針對(duì)性差等特點(diǎn),加上教學(xué)手段單一,學(xué)生普通反映難學(xué)。為提高教學(xué)質(zhì)量,激發(fā)學(xué)生積極性,培養(yǎng)其工程實(shí)際應(yīng)用能力,文章在分析土木工程專業(yè)理論力學(xué)在教學(xué)方面存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上,又探討了理論力學(xué)課程的教學(xué)改革內(nèi)容。
關(guān)鍵詞:土木工程專業(yè);理論力學(xué);教學(xué)改革;工程實(shí)際
理論力學(xué)是土木工程專業(yè)中的一門核心技術(shù)基礎(chǔ)課程。在整個(gè)土木工程專業(yè)教學(xué)體系中,理論力學(xué)這門課程擔(dān)負(fù)著承前啟后的作用,它不僅是材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等后繼力學(xué)課程的基礎(chǔ),而且在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)也有著非常重要的作用。因此,理論力學(xué)這門課程的教學(xué),要在確保學(xué)生掌握內(nèi)容和體系的同時(shí),學(xué)會(huì)應(yīng)用該理論和方法分析、解決一些簡(jiǎn)單的工程實(shí)際問(wèn)題,從而培養(yǎng)學(xué)生的抽象化能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。理論力學(xué)是主要以伽利略和牛頓總結(jié)的基本定律為基礎(chǔ),研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律的科學(xué),屬于古典力學(xué)范疇[1]。雖然其體系與內(nèi)容已經(jīng)相當(dāng)完善,但隨著高等教育教學(xué)體制的改革與深化,特別是針對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō),存在教學(xué)學(xué)時(shí)偏少、針對(duì)性教材缺乏、理論知識(shí)與工程實(shí)際聯(lián)系不夠緊密、教學(xué)手段單一等問(wèn)題,導(dǎo)致課程內(nèi)容枯燥,學(xué)生學(xué)習(xí)壓力大,提不起興趣。筆者結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)土木工程專業(yè)的認(rèn)識(shí),探討了理論力學(xué)課程的教學(xué)改革內(nèi)容。
一、土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程在教學(xué)方面存在的問(wèn)題
。ㄒ唬┙虒W(xué)學(xué)時(shí)偏少
不同高等院校使用的《理論力學(xué)》教材不盡相同,但基本上都包括靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)三個(gè)部分;這三個(gè)部分之間在層次結(jié)構(gòu)和知識(shí)點(diǎn)上都存在邏輯關(guān)聯(lián),構(gòu)成理論力學(xué)這門課程體系,是一個(gè)有機(jī)的整體[2]。但在高等教育教學(xué)體制的改革下,隨著基礎(chǔ)學(xué)科加強(qiáng)、特色學(xué)科增多,課時(shí)不可避免的被壓縮。比如,筆者所在學(xué)校根據(jù)“專結(jié)構(gòu)、懂施工、長(zhǎng)材料”人才培養(yǎng)方案特點(diǎn),加強(qiáng)了與材料方面相關(guān)的學(xué)科,導(dǎo)致土木工程專業(yè)理論力學(xué)教學(xué)學(xué)時(shí)被減少到64個(gè)學(xué)時(shí)。課程內(nèi)容多、知識(shí)點(diǎn)存在邏輯關(guān)聯(lián)、體系完整等特點(diǎn)導(dǎo)致很難通過(guò)簡(jiǎn)單的減少課程內(nèi)容來(lái)減少學(xué)時(shí)減少所帶來(lái)的問(wèn)題,這種簡(jiǎn)化方式只會(huì)導(dǎo)致這門課程失去其完整性與嚴(yán)謹(jǐn)性。
(二)缺乏針對(duì)性教材
理論力學(xué)的教材絕大多數(shù)屬于通用性教材,適用于包括機(jī)械、土建、交通、水利、動(dòng)力、航空航天等專業(yè),缺乏專門針對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生編制的理論力學(xué)教材。通用性教材的弊端在于部分內(nèi)容、例題及作業(yè)對(duì)于土木工程專業(yè)來(lái)說(shuō)不適用。比如,筆者所在學(xué)校理論力學(xué)課程采用的是哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論教研室編的“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材,其中包含許多與機(jī)械相關(guān)的例題及作業(yè),對(duì)于沒(méi)有一定機(jī)械方面知識(shí)儲(chǔ)備的學(xué)生來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)難度極大,而與土木工程專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容和例題不夠全面和深入,導(dǎo)致學(xué)生的時(shí)間投入和收獲不成正比,容易引發(fā)學(xué)生厭學(xué)情緒的產(chǎn)生。
(三)理論知識(shí)與工程實(shí)際聯(lián)系不夠緊密
理論力學(xué)是一門理論體系嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯性強(qiáng)的學(xué)科,課程內(nèi)容與工程實(shí)際聯(lián)系是否緊密主要體現(xiàn)在教材的例題和習(xí)題的選用上。但是現(xiàn)階段教材選用的例題和習(xí)題大多是直接給出經(jīng)簡(jiǎn)化過(guò)的抽象化力學(xué)模型,而缺乏工程實(shí)際案例作為例題,理論知識(shí)與工程實(shí)際聯(lián)系不夠緊密,導(dǎo)致學(xué)生難以理解學(xué)習(xí)的目的和意義,也不利于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)際問(wèn)題的建模能力和解決能力。
(四)教學(xué)手段單一
雖然現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段具有直觀性、圖文聲像并茂、動(dòng)態(tài)性、大信息量大容量等優(yōu)點(diǎn),能夠在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)方式的不足,但由于理論力學(xué)理論性強(qiáng)、公式多、抽象化程度高,致使教學(xué)方式一般采取的均為多媒體結(jié)合板書(shū),從而導(dǎo)致教學(xué)方式單一,學(xué)生參與度低,不利于激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。
二、土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程在教學(xué)方面的改革
對(duì)于土木工程專業(yè)來(lái)說(shuō),理論力學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上存在諸多的不適應(yīng)性,導(dǎo)致學(xué)生在這門課程上花費(fèi)時(shí)間多、學(xué)習(xí)壓力大,存在畏懼心理,學(xué)習(xí)效果差,知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力掌握情況遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期等問(wèn)題。因此,筆者根據(jù)對(duì)土木工程專業(yè)及理論力學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí),就土木工程專業(yè)理論力學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容和方法上的改革思路進(jìn)行探討,以期找到更好的教學(xué)方式。
。ㄒ唬┖侠矸峙浣虒W(xué)時(shí)間
對(duì)于課程內(nèi)容多而學(xué)時(shí)偏少的問(wèn)題,就土木工程專業(yè)來(lái)說(shuō),應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過(guò)程中做到有所側(cè)重。理論力學(xué)三大部分中,運(yùn)用最多與后續(xù)課程聯(lián)系最緊密的是靜力學(xué)部分,其次是運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)。因此,在教學(xué)時(shí),教師應(yīng)重點(diǎn)講授靜力學(xué)部分,包括內(nèi)容、思路、知識(shí)點(diǎn)邏輯關(guān)聯(lián)、體系及工程運(yùn)用,以達(dá)到盡可能的深入和擴(kuò)展。而對(duì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)部分,在分配學(xué)時(shí)較少的情況下,教師更多地是要引導(dǎo)學(xué)生掌握整個(gè)課程理論體系的層次結(jié)構(gòu),探索知識(shí)點(diǎn)的邏輯關(guān)聯(lián),從而理清課程中不同理論間的脈絡(luò),讓學(xué)生從總體上對(duì)該課程有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。
(二)結(jié)合學(xué)生需求重新編制教材
造成教材缺乏針對(duì)性和理論知識(shí)與工程實(shí)際聯(lián)系不夠緊密的原因,主要是教材編制上的滯后。隨著專業(yè)領(lǐng)域的不斷細(xì)分,不同的專業(yè)有不同的側(cè)重面,適合多專業(yè)的教材很難做到兼顧廣度和深度,因此,應(yīng)當(dāng)編制完全針對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生專用的理論力學(xué)教材。專用教材在例題和習(xí)題選用上,在保留一些經(jīng)典例題與習(xí)題的同時(shí),應(yīng)與土木工程專業(yè)密切相關(guān),最好能體現(xiàn)專業(yè)的特色并與工程實(shí)際緊密結(jié)合。而且,要跟隨時(shí)代進(jìn)步,不斷更新題型,以賦予經(jīng)典力學(xué)時(shí)代的色彩,顯示與工程實(shí)際相結(jié)合的魅力[3]。選用工程實(shí)際案例優(yōu)點(diǎn)在于,幫助學(xué)生理解理論知識(shí)的同時(shí),加強(qiáng)生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)用,拓寬思路,給學(xué)生留出充分的想象空間。盡量避免選用抽象化、模型化的題型,這將不利于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和應(yīng)用。
。ㄈ┎捎枚喾N教學(xué)方式
針對(duì)以講授為主的單一教學(xué)方式,不利于激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與性與積極性的問(wèn)題,應(yīng)引入更為豐富的教學(xué)方式。教師可以通過(guò)工程實(shí)際案例的視頻展示,以探究型教學(xué)的形式,和學(xué)生共同探討實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)造、實(shí)際結(jié)構(gòu)抽象化建模方式,增加學(xué)生的積極性,讓學(xué)生對(duì)運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題有更深層次的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程的直觀認(rèn)知。例如,在講到靜力學(xué)中平面簡(jiǎn)單桁架的內(nèi)力計(jì)算時(shí),應(yīng)以實(shí)際工程如桁架橋、廠房桁架屋頂?shù)茸鳛榫唧w例子,制作相關(guān)的視頻給學(xué)生看,并和學(xué)生共同討論桁架結(jié)構(gòu)的實(shí)際構(gòu)造以及連接方式;通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)方式,讓學(xué)生深入思考面對(duì)受力復(fù)雜的實(shí)際桁架結(jié)構(gòu)在求解內(nèi)力的時(shí)候,如何考慮主要因素從而將桁架簡(jiǎn)化、抽象化為力學(xué)模型,以及計(jì)算出結(jié)果和實(shí)際桁架之間的差別。通過(guò)從實(shí)際工程到理想化模型再到結(jié)果分析全過(guò)程的探討,引導(dǎo)學(xué)生積極參與,提高學(xué)生對(duì)采用理論力學(xué)方法解決工程實(shí)際問(wèn)題方法的認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生積極性,培養(yǎng)其實(shí)際的工程解決及應(yīng)用能力。教師也可以在理論力學(xué)教學(xué)中引入一些簡(jiǎn)單的工程計(jì)算軟件,通過(guò)對(duì)例題手算與軟件電算相互驗(yàn)證的方式,激發(fā)學(xué)生的好奇心和積極性,這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力很重要。在眾多的工程計(jì)算軟件中推薦Maple軟件,該軟件功能多,易于掌握,學(xué)生可以在課余時(shí)間通過(guò)自學(xué)掌握基本功能,就可以應(yīng)用于理論力學(xué)問(wèn)題的求解[4]。
三、結(jié)語(yǔ)
為培養(yǎng)土木工程專業(yè)人才,針對(duì)土木工程專業(yè)理論力學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和方法上存在的一些問(wèn)題,需要對(duì)理論力學(xué)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革。筆者針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)存在教學(xué)學(xué)時(shí)偏少、針對(duì)性教材缺乏、理論知識(shí)與工程實(shí)際聯(lián)系不夠緊密、教學(xué)手段單一這幾方面的問(wèn)題進(jìn)行探討,提出調(diào)整方法,以期提高教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意愿,加強(qiáng)學(xué)生的工程應(yīng)用意識(shí),提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)。
參考文獻(xiàn):
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