浅谈弹性力学课程教学改革 弹性力学视频课程

来源:教学反思 发布时间:2019-06-12 点击:

  摘要: 根据弹性力学的特点,探讨了弹性力学课程教学改革的建议,以期推动弹性力学教学改革向更高更好的方向迈进。   Abstract: According to the charactics of the elastic mechanics course, some suggestions were dicussed about teaching reform of the elastic mechanics course, which can promote the teaching reform of the elastic mechanics course to a higher and better direction.
  关键词: 弹性力学;教学方法;教学改革
  Key words: the course elastic mechanics;teaching method;teaching reform
  中图分类号:O343 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)24-0204-02
  0 引言
  弹性力学作为一门基础技术学科,是近代工程技术的必要基础之一。在现代工程结构分析,特别是航空航天、机械、土建和水利工程等大型结构的设计中,广泛应用着弹性力学的基本公式和结论[1]。
  弹性力学作为固体力学的一个分支,研究对象包括各种形状的弹性体,包括杆件、板壳,甚至是三维物体等,分析单元体的平衡、变形、应力和应变关系,问题综合分析的结果是满足一定边界条件的偏微分方程。学习弹性力学需要具有高等数学、物理、工程数学、理论力学、材料力学的基本知识[2],综合性强,计算复杂。在理论上,弹性力学的研究方法非常严密,基本概念和理论内容抽象,公式复杂,需要运用大量数学知识;在应用上,需要学生对工程实践有一定感性认识,能够将理论分析与工程实践结合起来。
  1 问题的提出
  学生在学习弹性力学时,普遍反映弹性力学比较难学,具体表现在课程内容数学公式多、解题过程复杂抽象,课后习题无从下手,对该门课程今后在自己专业领域能起到什么作用不甚清楚,感到不实用,而且该课程为考查课,学生学习积极性不高。学生在学习弹性力学的过程中找不到一个清晰的思路,完成作业也只是套用例题。其中的原因有很多,比如对课程没有兴趣、学习态度不端正、学习压力大等。其实问题的根本在于学生在学习中没有充分理解弹性力学的基本概念,加之对数学知识的遗忘等原因造成的[3]。因此,教师在教学过程中需正视以上问题,认真分析,采取必要措施,利用有限课时调动学生学习积极性,从而达到教学目的。
  2 措施及方法
  2.1 合理安排教学内容,提高学生兴趣
  我院过程装备与控制工程专业的“弹性力学”是选修课,课时仅有36学时。如何让学生在有限学时内对本课程有深入的了解与基本的把握,就需要对授课内容进行精选,挑选出重要的内容,采用循序渐进、先易后难的教学方式,对学生进行讲解。讲授重点放在对平面问题的研究,对于空间问题,可以采取和平面问题相对比方法进行讲解。
  在教学过程中,笔者认为应重视弹性力学基本概念的讲解,让学生搞清楚各原理的背景、公式的物理意义,然后通过适当的例题讲解它们的应用,从而培养学生掌握分析问题的方法。上好弹性力学的第一课——绪论,在绪论课中,通过实例说明弹性力学与前继课程(理论力学、材料力学、结构力学)的相同点和不同点[4],让学生了解本课程与所学专业的关联性,结合实际工程引导和启发学生,激发学生的学习兴趣,提高学生对课程的求知欲。在弹性力学的学习过程中,注重弹力和理力、材力在求解方法上的比较,例如,圣维南原理在材料力学中也有介绍,没有在具体问题上使用,但在弹性力学中,小边界上应用圣维南原理使得应力边界条件得以满足,体现出弹力和材力方法、结论上的不同之处。如此就可充分利用已有知识,对弹性力学小边界上应用圣维南原理有较全面的理解。
  2.2 运用丰富教学方式,激发学习热情
  多媒体教学是将课程内容运用文字、图形、动画等多种媒体进行加工制成教学课件,通过计算机演示从而实现教学活动。传统教学方法是黑板加粉笔,使学生通过教师的手语、眼神等形体语言吸收和积累有用知识。弹性力学教学过程中需要进行数学推演,而且所涉及到的数学分析都十分复杂,此时若单纯应用多媒体教学,会导致教学进度太快,学生思路跟不上节奏。若单纯应用板书教学,在弹性体变形受力内容方面,不能直观形象描述。为此在弹性力学教学过程中有必要把传统教学和多媒体教学进行恰当结合,进而弥补单一教学手段的不足。例如在建立弹性力学平衡方程、相容性条件时,传统教学方法的效果就比多媒体效果好。教师在黑板上进行数学推演,公式推导,学生有充分时间进行思考、做课堂笔记,易于消化所学知识。而在展示弹性体受力变形过程及受力后变形情况时,多媒体教学可以通过动画的形式模拟演示,过程生动、图片形象,易于学生理解掌握。多媒体教学和传统教学模式相结合,可以使课堂内容更丰富生动,使学生对知识点的理解和认识更加全面和深刻。
  2.3 改革课程考核方式,培养专业激情
  考试是对学生学习过程的全面检验,对指导学生学习起到指挥棒的作用。我院弹性力学考核方式实行由任课教师命题的开卷考试,考试成绩占60%,平时成绩占10%,大作业成绩占30%。
  应用弹性力学理论求解工程问题,有解析法和数值解法,解析法是纯数学的方法进行求解,在实际问题中能够用解析法精确求解的只有很少一部分。为此工程问题实际求解中必须依赖数值解法,数值解法中以有限元法为重点。
  在教授有限元法基本理论的基础上,由于课时有限,笔者在课堂上不做过多介绍,只是以Ansys为例,给学生演示一个完整实例的求解过程—建模、加载、分析、后处理。随后在授课过程中,笔者设计不同的题目,要求学生应用有限元分析软件Ansys进行题目的具体分析并整理成大作业,学期末上交,统一评分,大作业成绩占课程成绩的30%。实践表明,在准备大作业过程中,学生结合题目自学相关知识,查阅文献,总结相关资料、相互交流、深入思考,独立制作大作业,加深了对课程内容的理解和领会,同时学生也真正掌握了一项实际本领,为其后毕业设计,从事今后的设计工作和解决工程实际问题打下了良好的基础。
  3 结语
  弹性力学是一门理论性、实用性很强的课程,本文通过对弹性力学课程教学改革的讨论,对弹性力学课程教学提出了几点建议,希望弹性力学教学向更高更好的方向迈进。
  参考文献:
  [1]张文志,韩清凯,刘亚忠等.机械结构有限元分析[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2006.
  [2]徐芝纶.弹性力学简明教程[M].第3版,北京:高等教育出版社,2002.
  [3]郝刚立,王维早,张书建.弹性力学教学改革研究[J].山西建筑,2010(9):204-205.
  [4]陈星烨.工科弹性力学课程教学思考[J].科教文汇(上旬刊),2012(9):110-111.

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