结构力学双语课程创新性设计分析.doc

《结构力学双语课程创新性设计分析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、结构力学双语课程创新性设计分析摘要：结构力学作为土木工程专业的专业基础课程，对学生的分析能力、计算能力和逻辑思维能力都有着较高的要求。由于结构力学双语课程的讲解和作业考试的语言都非母语，所以学生在完成教学目标时面临更大的挑战。文章根据结构力学双语课程的特点，对于较难讲授和掌握的知识点设计了与传统习题模式不同的作业形式，取得了良好的教学效果。关键词：结构力学；双语教学；作业设计；计算模型结构力学是土木工程专业的核心专业基础课程。同理论力学和材料力学相比，结构力学本身的理论和概念较少，对于不同的计算模型有针对性的分析思路。因此要求学生灵

2、活运用不同的分析方法，能够识别基本力学构件的受力特征。结构力学课程在很多学生眼中是一门比较难的课程，特别是结构力学双语课程，学生还需要克服上课听英语讲解、课后用英语完成作业的困难。一、作业设计的基本目标结构力学是一门非常注重应用的课程。虽然该门课的概念知识点并不多，但是具体题目的变化形式多，在将学习方法应用到具体的题目时，学生会有许多疑问[1]。如果学生只是听课看书，不去做练习和通过练习深入思考知识点，就会发现遇到题目时还是很茫然，经常不知道如何入手，或者在做的过程中出现很多错误和不清楚的地方。因此结构力学的作业需要满足以下几个基本

3、功能：①能够使学习的知识点在习题中有所覆盖，学生通过做习题能够掌握基本的概念和做题思路。比如几何组成分析的题目，给出的体系能够使得学生在题目中知道如何得到计算自由度，利用二元体规则、两刚片规则和三刚片规则进行几何组成分析，以及为什么可以应用某种规则，而另外的规则无法应用；②能够使得学生在习题中掌握基本的分析步骤。比如采用截面法求解桁架问题，采用力法和位移法求解超静定问题；③能够使得学生在习题中将容易混淆的知识点弄清楚；能够训练学生正确地使用英文表达计算思路和求解过程。好的作业设计除了满足以上四个基本功能外，还具有以下的功能：①能够激

4、发学生更多的思考并联系到相关常见的实际的结构，比如静定结构的局部效应，多跨静定梁与常见的T形刚构等的关系和其受力特征；②4学海无涯培养学生定性分析常见结构在常见荷载下的受力特征，而不仅是通过一步步计算过程得到一个具体的数值答案；③能够使得学生在做题中享受思维的乐趣、智能的施展和提高，完成后有较强的成就感，这就要求题目能够给予学生更多的创造空间。二、创新型作业设计结构力学静力学最后一部分是位移法和矩阵位移法。矩阵位移法是有限单元法的雏形，有助于学生了解目前结构分析中常用的商业软件计算基本原理。但是由于矩阵和向量表达式书写起来较为烦琐，

5、板书费时，用幻灯片讲，学生又不能很好地跟上节奏，大脑容易处于惰性状态，这一部分是结构力学教学中比较难讲的点[2]。如何能够使得学生在课堂教学中更专注，在课下能够及时实践教学内容，创新型的作业设计可以在这里发挥很大的作用[3]。具体教学实践步骤如下：首先，在开始讲授的时候就告诉学生这次的作业是一个需要自己完成的计算报告，里面包括手算和电算两部分，电算要求他们自己采用MatLab软件进行程序编制以求解力学问题。因此，学生需要开始自学MatLab软件的基本操作。其次，该作业可以选择学生前面学习位移法的一个习题作为要求解的目标，让学生可以逐

6、步地进入状态。对不同届学生选择不同的题目可以避免其抄袭上一届学生的作业。提供计算报告模板，让学生可以明确作业目标。报告的模板包括封面、目录页都是给定的。模板规范了学生报告中每部分的内容。首先是位移法求解并画内力图，然后是手写的矩阵位移法求解并画内力图，第三部分是编程求解并画内力图，在报告中需要展示程序的主要部分和各部分的功能。第四部分是比较位移法和矩阵位移法答案的异同，并思考是什么因素引起答案的差异。该作业需要最终提交一个纸质版的报告和一个包括了程序文件及其说明的文件夹。最后，考虑到学生在有限时间内从学习一门编程语言到应用到实际力学

7、问题求解具有相当的难度，过于高的目标设定会降低学生的学习积极性，会给学生提供一个参考的程序，主要包括如何利用子程序进行输入和分布计算，并且会给出一个难度较大的组装整体刚度矩阵的程序，这样，学生可以参考着将荷载向量也组装好，进行结构内力求解。该作业设计的出发点是一题五用：①复习巩固位移法，同时掌握矩阵位移法的计算，以及如何将力学问题的求解转化为程序代码。②了解程序编制的基本模式和注意事项，对程序提供必要的注释和说明，进行合理的子程序分解，学会在程序调试中如何查错。③4学海无涯编制程序给了学生很大的发挥空间。程序有很多种编法，最简单的是

8、将手写的矩阵位移法输入一遍，最后计算。更难的是输入结构基本几何物理特征参数和荷载参数后，能够调用该程序进行自动计算，也就是换一个题目也可以计算。学生也可以尝试开发输入输出界面友好的交互式界面（GUI）作为外围程序，使得结构的计算输入参