加强土建类力学课程实践教学.docx

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1、加强土建类力学课程实践教学 摘要为适应21世纪高等教化与工程建设的须要，土建类力学课程教学改革应围绕教学内容、教学方法及教学手段下工夫，充分利用现代先进技术和手段，加强实践性教学环节，注意试验教学和学生动手实力、创新实力的培育，使之在培育具有现代工程素养的工程师方面发挥更大的作用。 关键词力学教学试验教学教学改革 中图分类号G642文献标识码A文章编号2095-343710-0044-03一、引言 理论力学、材料力学、结构力学等力学课程是高等院校土建类专业的专业核心基础课,对这些课程力学学问的了解和驾驭透彻与否，干脆关系到后续专业课程的学习和解决工程实际问题的实力。多年来，土建类力学课程的教学

2、内容以经典的力学理论和传统的试验方法为主，课程的一些内容已滞后于现代科学和工程技术的发展，在教学方法上虽然引入了多媒体教学，通过直观形象的图像、动画等来加强学生对概念、公式的理解，通过工程实例的图片加深对一些工程实际应用的感性相识，但仍存在互动性不足、学问面狭窄、缺乏新奇性等很多问题，主要体现在以下几方面。 理论联系实际不够紧密 现在的学生工程学问较为贫乏，在力学课程教学和实践中若不进行这方面的补充训练，很简单将工程背景较强的力学课程教学偏向纯理论性的推导和计算,而忽视了实践内容，结果是部分学生甚至看不懂习题中简图的工作原理，理论与实际有较严峻的脱节。同时当前力学教材中选编的例题和习题，大多缺

3、乏工程色调，很难使学生得到对实际的工程问题经过抽象、简化从而建立力学模型的训练。 试验教学内容陈旧，不能反映现代科技的发展 目前力学试验主要为验证性试验，学生只能按部就班地完成既定的试验内容，限制了学生学习能动性的发挥，束缚了学生的创新意识和创新实力。力学试验不仅具有传授力学学问、为验证力学理论服务的作用, 同时肩负着全面培育学生驾驭科学试验的基本技能、基本方法和独立进行试验以解决工程实际问题实力的责任，在培育学生的工程实力和科学素养方面具有重要的作用。 实践内容和方法陈旧单一 未能充分利用各种现代先进技术和手段，例如在教学内容和习题训练中大多没有引入利用计算机和现代专业工具求解的内容, 减弱

4、了对学生借助现代先进技术解决实际问题手段和实力的培育；在课程设计和毕业设计中，多数仍旧采纳传统的手算方式，即使应用了像PKPM之类的专业工具，也由于缺乏对其内在力学原理和方法较深化的理解和驾驭，使学生知其然，而不知其所以然，不能有效地培育学生的创新思维与实践动手实力。 当前，高校土建类专业建设必需适应培育具有现代工程素养的创新人才的须要，因此对其力学课程教学改革更要充分利用和发挥现代先进技术和手段，培育学生的学习实力、实践实力和创新实力，最大限度地提高学生的综合素养。 二、充分利用现代先进技术和手段，加强力学课程实践教学 应用MATLAB/MAPLE现代数学工具，提高学生动手实践实力 在力学课

5、程教学和实践中，尝试引入一些新内容、新方法，使学生了解如何用计算机建立问题的力学模型以及如何用计算机求解问题，变更和淡化传统课程体系中对技巧性解题方法的过分强调，培育学生的现代工程素养，使学生在学习过程中同时加强动手实践实力。 MATLAB/MAPLE软件是当前广泛运用的现代数学工具，供应了丰富强大的微积分、线性代数、矩阵运算、数据处理、图形绘制和图像处理功能，吩咐表达式与标准教科书中的数学表达式相近，运用界面友好，易学易用，只需听几小时课，上机练几小时，就可以入门，以后自学也非常便利，对学生而言，是一个真正的集成化的计算工具环境。在理论力学教学中，借助MATLAB/MAPLE的强大功能，可以

6、大大丰富多媒体教学的手段，理论力学涉及大量的受力分析图、运动分析图，常规教学中画这些图须要占用大量课堂时间，并且画的图也很不规范，特殊是涉及困难运动，肯定运动分解为牵连运动和相对运动时，要表明运动轨迹之间、速度之间的关系，常规教学方法不易表达清晰,利用MATLAB/MAPLE的图片、动画演示功能, 可以将很多机械运动如牛头刨床、荡木机构、摇杆运动、曲柄滑块、车床车削、弹簧系统等运动形式做成生动的课件，使学生对运动的特点有形象、生动、直观的了解，有利于学生学习和驾驭。在材料力学、结构力学教学实践中，构件随意横截面上的内力计算以及构件的内力图绘制是学生必需娴熟驾驭的基本功之一，利用MATLAB/M

7、APLE的符号计算功能，可以直观地列出随意横截面上的剪力方程、弯矩方程，并据此利用绘图功能便利地绘制相应的内力图。力学的传统教学是通过做习题方式来培育学生的计算实力的，在课堂教学和习题训练中应用MATLAB/MAPLE，使学生可以直观地学习到，如何以理论公式为基础对问题进行分析求解，其分析思索过程与传统教学方式是一样的，但是将纸和笔换成了计算机和专业工具软件，这样不仅强化了传统教学模式着力培育的分析推理实力，同时激发了学生采纳新方法、新手段解决工程问题的学习主动性，是集问题力学建模、分析和计算于一体的综合训练，是一种面对实力培育的教学模式。 当然将MATLAB/MAPLE现代数学工具应用于土建

8、类力学课程教学和实践的课时数终归是极其有限的，只能起到引导学生入门的作用，但这对培育学生如何把实际问题表示成计算机能处理的力学模型是有主动的推动作用的，同时也能更加激发学生的学习爱好，学生从中学到的不仅仅是会用MATLAB/MAPLE数学工具画图、公式求解和做数值计算，他们真正学到的是如何运用这些现代化的先进手段去学习驾驭学问和探讨解决实际问题，而具备这种实力才符合全面素养教化的要求，符合学问经济时代的须要。 利用计算机协助工程手段，拓展学生现代工程学问 计算机协助工程是随着计算机技术的快速发展而兴起的信息与工程技术，借助计算机和相关的专业软件，科技工作者、工程技术人员可以完成以前很难通过手工

9、计算实现的重大工程和工业产品的分析计算、模拟仿真与优化设计等过程，是协助人类进行创新探讨、创新设计的重要手段，在科学探讨、工程建设和学习教化方面有着广泛的应用前景。当前，象ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA、SAP等CAE软件在高等院校和工程界都运用的相当普遍，已成为人们解决各类问题必不行少的协助工具。 力学的各门课程因其教学内容和体系结构不同，宜采纳相应的CAE工具加强其实践教学环节，例如对于材料力学、结构力学，由于它们是实践性比较强的课程，在教学手段上更要主动引入计算机协助教学、计算机仿真模拟。在这方面，ANSYS软件是一个不错的选择。目前该软件在土木工程、机械制造、航空航天、交通运

10、输、石油化工、能源及医学等领域得到了广泛的应用，很多高等院校将ANSYS作为本科生和探讨生教学的一项重要内容。利用ANSYS软件的优势，将力学课程的教学内容与ANSYS软件的数值仿真技术结合起来，能有效地提高学生的学习主动性和分析创新实力。材料力学、结构力学课程的主要任务是探讨杆件、杆系结构在外力作用下的受力变形和破坏规律，强度、刚度、稳定性条件的表达形式，从而为合理确定杆件的材料和截面供应必要的理论基础和计算方法。在学习材料力学、结构力学时，学生对工程结构及其构件尚缺乏必要的了解，对杆件受到的约束、荷载以及简化过程没有感性相识，对杆件的各种变形、结构的振动和屈曲很难想象。通过ANSYS软件建

11、模功能和直观形象的图形显示，能真实地模拟出各种实际工程结构，能够直观地显示梁弯曲中心的位置，精确计算出梁的截面特性，如截面惯性矩、极惯性矩、扭转刚度等，给出截面的形心、剪心位置，可直观地展示实际构件的受力与约束状况以及建模过程，同时形象地演示结构变形、结构振动和屈曲的过程。总之，利用ANSYS强大的数值分析以及逼真的图形显示功能，将其与材料力学、结构力学的课堂教学和课程实践结合起来，使得学生更易于理解和驾驭该课程的基本概念，提高空间想象实力、形象思维实力，从而有效地解决学习过程中的一些疑难问题，可以有效地激发学生的学习爱好，使学生理论联系实际，拓宽学问面，熟识工程应用背景，增加学生的工程观念，

12、为工程结构分析和设计打下较为坚实的基础。 加强试验教学改革，培育学生工程实力和创新意识 试验教学是高等院校工科专业整个教学内容中极其重要的组成部分，对于巩固学生的理论学问，培育学生的动手操作实力，提高学生视察问题、分析问题的实力，养成独立思索、科学谨慎的作风，增加学生的工程意识都具有非常重要的意义。 力学试验教学改革应以培育学生的探究实力和创新实力为目标，对传统内容进行精选，建立试验教学内容的新体系。在试验教学改革中，综合性、工程设计性和前沿性教学试验是改革的重点，综合性试验是基础试验的补充和持续，试验内容涉及面广，综合性、思索性强， 可以培育学生综合运用基础学问的实力，具有承前启后的作用。工

13、程设计性试验是从工程中简化而来的试验问题，有利于加强学生的工程意识，熬炼学生用试验手段解决工程问题的实力， 是培育学生创新精神的重要途径，对于提高学生的社会适应性也特别重要。前沿性教学试验是指引入新的材料、结构形式、试验技术的力学试验，是面对少数优秀学生和在试验方面具有潜能和爱好的学生，目的是为了开阔眼界，培育学生应用高新技术发挥创建性的实力。近年来，借助计算机协助工程技术、虚拟仪器开发技术和多媒体技术，设计各力学课程仿真试验系统是提高力学试验教学层次和教学质量的有效途径之一。在试验教学手段中将计算机技术与仪器设备有机结合，构成虚拟试验室，学生可以随时在计算机上选择试验内容、设计试验框架、模拟

14、试验场景等，计算机虚拟试验、网络虚拟现实以及虚拟仪器技术不是取代传统试验的操作和过程，而是拓展试验教学形式，丰富试验教学内容。通过仿真模拟试验,可以让学生更多地学习了解在一次试验课中无法反复视察和试验的内容，提升教学效果。由于基于计算机的模拟试验，试验设备和仪器具有不行破坏性，因此学生的试验不再都是老师操作的复制，而是自己动手、动脑去解决一些与生活、工程亲密相关的实际问题，让学生主动去探究、试验解决问题的方法，获得更多的学问，培育他们的应用实力和创新实力，使力学试验教学更加符合工程素养教化的要求。 三、结语 为了适应21世纪高等教化与工程建设须要，培育理论基础扎实、实践实力和创新实力强的高素养

15、人才，土建类力学课程的教学改革应围绕教学内容、教学方法及教学手段下功夫，充分利用和发挥现代先进技术，加强实践性教学环节，使之在培育具有现代工程素养的工程师方面发挥更大的作用。 参考文献 1邵小军,刘永寿,岳珠峰.谈工科理论力学教学中数学工具的应用J.力学与实践.2022，29. 2李银山.Maple材料力学M.北京:机械工业出版社,2022. 3向宏军,石志飞,于桂兰.等.Maple在结构力学教学中的应用J.力学与实践，2022，32. 4易平,仲伟秋,黄丽华.美国高校计算机软件协助力学课程教学模式探讨J.高等建筑教化，2022，21. 5李丽君，许英姿.CAE软件在力学教学与实践中的应用J.试验技术与管理，2022，. 6王国强.好用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践M.西安：西北工业高校出版社，2000. 7李振华，鲁阳，叶敏，等.以实力培育为核心探究力学试验教学方法J.试验室探讨与探究，2022，26. 8王建祥,苏枋,李双喜，等.基于ANSYS的工程结构仿真试验探讨J.试验技术与管理，2022，. 责任编辑：碧瑶 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页