工程创新人才培养模式下的结构力学教学改革探讨.doc
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1、工程创新人才培养模式下的结构力学教学改革探讨 针对全力推进工程教育改革和积极探索拔尖工程创新人才培养模式的目标,探讨了结构力学教学改革方面的问题,提出了结构力学教学应该注重与其他力学主干课程交叉融合,宜采用板书和多媒体课件相结合的授课方法、以练促学的学习途径和多次考试的考核方式,教学内容应与工程实践相结合,注重学生能力的养成。 0引言 天津大学求是学部成立于2009年9月,多年来,坚持 “育人为本、开拓创新、求真务实、追求卓越、注重效果”的办学思想,秉承“面向世界、面向未来”的工程教育理念,全力推进工程教育改革,积极探索拔尖工程创新人才培养模式,努力培养终身具有可持续国际竞争力、创造力、实践力
2、和领导力的卓越工程创新人才。以“人才为本”的理念贯穿四年培养过程,实施“尊重个性、强化能力、拓展素质”的工程创新人才培养模式。根据教学内容特点选配相应教学方法、手段和考核模式,试点实施综合素质培养体系及相应评价机制。注重优化培养体系,按照人才成长需求,实行大类培养与个性化培养方式;打破传统专业划分,强化数理基础、大口径专业基础和实践能力,注重综合素质提升。在这样的培养模式下,传统的教学方法已经不再适应,亟需探索出一条适合于“重基础、宽专业”的教学内容和方法。本文基于作者在天津大学茅以升班结构力学教学工作中积累的经验,探讨了工程创新人才培养模式下的结构力学教学改革的方向和途径。 1结构力学的研究
3、对象、学科内容和教学要求 在探讨结构力学的教学改革方法前,首先应对结构力学的研究对象、学科内容和教学要求进行介绍。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规律,以及如何进行结构优化的学科。它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科,应用于建筑业和机械制造业等领域。结构力学以杆件结构为研究对象,其任务是根据力学原理研究在外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形,结构的强度、刚度、稳定性和动力反应,以及结构的组成规律和受力性能。结构力学研究的内容包括结构的组成规则,结构在各种效应(外力、温度效应、施工误差及支座变形等)作用下的响应,包括内力(轴力、剪力、弯矩、扭矩)的计算,位移(
4、线位移、角位移)计算,以及结构在动力荷载作用下的动力响应(自振周期、振型)的计算等。结构力学通常有三种分析的方法能量法、力法、位移法,由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法,成为利用计算机进行结构计算的理论基础。 2“重基础、宽专业”的教学模式下,结构力学应该注重与其他力学主干课交叉融合 土木工程和机械类专业的力学主干课包括理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学、土力学等等。结构力学既区别于其他力学课程,又与其他力学课程有密切的联系。“重基础、宽专业”教学方法的主旨就是给学生提供一个宽广和扎实的力学基础,并在此基础上对力学的精髓融会贯通,打破各门力学课程之间的壁垒,为更好地开展
5、专业课程的教学提供一个“无缝拼接”的平台。为此,在进行结构力学教学时,除了讲授结构力学所涉及的杆系结构外,辅助以其他力学知识有时也是必要的。例如,在介绍结构力学的研究对象时,应该与其他力学进行区别和联系理论力学的研究对象是刚体,材料力学的研究对象是单个可变形的一维杆件,结构力学的研究对象是多根可变形一维杆件组成的体系,弹性力学的研究对象是二维板壳或三维实体。这样就可以给学生一个直观的印象,即到底结构力学在整个力学体系中处在什么样的地位,以及与其他力学之间的区别。此外,在进行结构力学教学时,也应介绍不同力学之间的交叉。例如,当前研究的热点问题流固耦合问题便是结构力学和流体力学之间的交叉学科,土与
6、结构物相互作用既是结构力学与土力学之间的交叉学科。在讲授时,可以结合教师的研究课题,将最新的研究进展带到课堂上来。 3宜采用板书和多媒体课件相结合的方法 现代课堂教学大量地使用多媒体课件,大大增大了课堂教学的信息量,令教学内容更加丰富、生动和美观,也减轻了教师的授课负担。然而,多媒体课件也存在一些不足,例如多媒体课件更多地是展示结果,而缺失了分析和计算的过程。结构力学是一门逻辑性很强的课程,其中涉及大量的方法推导和数据计算。若仅给出计算的结果,而不对计算过程进行介绍,会使学生产生“上课时貌似懂得,真正在做习题时却是茫然”的现象。例如,在讲授图乘法时,如果仅是给出计算的公式和结果,并不能达到很好
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