拓展教学在结构力学课程教学中的应用与研究.doc
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1、拓展教学在结构力学课程教学中的应用与研究 摘 要:对于土木工程专业的学生来说,结构力学是一门十分重要但是又相当难学的基础课程。如何提高学生学习兴趣、培养学生对结构的理解和力学分析能力,从而提高教学质量是广大高校结构力学教师在不断探索的问题。论文基于拓展教学的基本理念,从基本概念、分析能力和专业知识三个主要的教学环节,通过教学实例详细阐述了如何将拓展教学引入结构力学课程的教学实践中。近三年的实践教学表明:在教学过程中应用拓展教学法不仅有助于强化学生对结构概念的理解,而且能加深学生对工程结构的力学分析能力,达到了提高人才培养质量的目的。 拓展教学是指在教学过程中依据课程的教学内容、教学目标、教学目
2、的,在一定范围和深度上进行的和外部相关的内容密切联系起来的教学活动1。 在长期的教学和研究工作中,笔者通过不断尝试发现拓展教学在结构力学课程教学中具有极其重要的作用。实践表明,学生既能够接受,又表现出极大的兴趣并激发其进一步的探究,达到对教学内容基本概念、思维方式的深入理解,从而使得学生认识问题和解决问题的能力得到提高2。 1.基本概念拓展 结构力学的学习首先是力学基本概念的准确掌握。因此,概念的讲解尤其要注重其基本含义的理解,并做到拓展,以适应工程中的各种条件。以下以转动刚度的概念来说明。 转动刚度是力矩分配法中重要而有用的概念。转动刚度是指在施力端没有线位移的条件下,杆端产生单位转角所需施
3、加的力矩3。其物理意义是杆端对转动变形的抵抗能力。若AB杆的A端转动刚度用SAB表示,则图1结构的对应的SAB=4EI/L,这是课本中提到的。而实际工程中涉及的情况是多样的,如何让学生拓展思路,将所学与工程实际相联系,这是此部分教学的重点,也是培养学生创新能力的基础。 图2给出了工程中的梁远端是弹性支座的情况;图3给出了工程中的梁远端是变截面的情况。 求图2(a)和图3(a)结构的SAB,即转化为当支座A产生单位转角时,杆端A点的弯矩。分析可以发现,这一问题实际上是超静定的求解问题,因此可以引导学生用已经学过的力法和位移法求解。这样学生的思维在拓展中就打开了,由此他们可以自己去发挥和创造新的情
4、况。以下对其作简单求解: 取基本体系为图2(b),建立力法方程为: (1) 其中: 解式(1),得到的X1即为结构的转动刚度SAB。 图3(b)中,先以AC梁为研究对象,因其是刚性杆,当A端发生单位转角位移时,则C点的竖向线位移为l,角位移为1。再以BC梁为研究,由位移法可得:MCB=10EI/l,MBC=8EI/l。最后以AB梁整体为研究对象,因梁上没有荷载作用,其弯矩图应为直线,由此确定出转动刚度SAB=28EI/l。 以上是平面问题,整合学生学过的材料力学,可拓展到空间问题的求解。图4杆件的轴线在同一水平面内,BD杆与AC杆垂直且刚结,已知BD杆的抗扭刚度GIP=EI,杆长为0.5l。如
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- 关 键 词:
- 拓展 教学 结构 力学 课程 中的 应用 研究
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