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材料力學論文范文1
近幾年,我借助地理材料,通過設問引導學生從材料中去獲取有效信息,增長新的知識。實踐證明,這種 題型可引導學生跳出死記硬背的狹小天地,利于培養學生能力。
常見的地理材料分析有以下幾類。
(1)運用地理材料,考查學生對新知識的理解能力。如“熱島效應”,一般教學中未講,但學生掌握了一定 的地理技能后,便可以獨立分析,拓寬知識。可這樣設題:
材料1:在一些發達的工業區和大城市,由于人口集中,大量消耗能源,除對大氣造成污染外,還要釋放大 量“廢熱”進入大氣。這種人為釋放的熱,使城市的年平均氣溫比郊區可高出0.5~3℃,或者更高一些。在人 口密度大,工業發達的城市尤為明顯。如1979年12月13日20時,上海市中心的氣溫為8.5℃,近郊為4℃,遠郊 僅為3℃。這樣,城市在溫度的空間分布上,猶如一個溫暖的島嶼,稱為“熱島效應”或“火爐效應”。在這種 熱島效應的影響下,城市上空的霧、云增加,城市上空的風、降水也發生異常。(摘自《新華文摘》1993年8期 )
閱讀以上材料回答:
①產生“熱島效應”的根本原因是什么?(城市工業發達,人口集中。)
②根據材料內容,在下列方框中繪出城市和郊區之間的大氣環流,并回答:為何熱島效應會導致城市上空 多云?(圖略。城市上空氣溫高,空氣中又多塵埃,上升氣流使水汽凝結,故常多云。)
(附圖 {圖})
(2)運用材料設問,考查學生對材料中蘊含的地理知識的理解能力。如:
材料2:索菲亞·安蒂波斯技術開發區,位于法國“藍色海岸”之濱,在這里設立的950家公司共有來自50 個國家的職員1.5萬多人,每年向該地區的經濟注入28億美元。開發區建立至今已發生明顯變化,當初索菲亞開 發區專門吸引大的公司參與,且以美國公司為主,主要開發信息技術,為擴大經濟增長,開發區積極開拓新的 項目。目前共有202家信息和通信技術公司、49家衛生設備公司、18家能源公司、64家研究和教育機構和617家 服務性公司。
法國硅谷的經驗表明,一個科技開發區需要有一個大學作基礎。尼斯大學是法國最新的大學,迄今只有29 年的歷史,但是今天已發展成設有許多尖端科目,并擁有2.4萬名學生的學校。
索菲亞開發區有法國第二大機場和通向意大利的高速公路。去年春天在這里慶祝該開發區建立25周年,“ 索菲亞”已成為法國濱海地區的一大景觀。(選自《地理文摘》1995年第4期)
閱讀以上材料回答:
①開發區內外籍職員比例較大,反映了法國什么國情?(法國人口增長緩慢,勞動力不足,資源得不到充 分開發,須引進外籍工人。)
②該開發區實現經濟增長的措施是什么?(引進外資;開拓新項目)
③該開發區在位置分布上反映的要求是(A、D)
A、環境潔凈優美 B、接近消費市場
C、當地勞動力資源豐富 D、接近高等教育區
④該開發區工業部門特點是(B、D)
A、以“勞動密集型”工業為主
B、以“知識密集型”工業為主
C、具有“臨海型”布局特點
D、具有“臨空型”布局特點
(3)運用地理材料,考查學生對所學地理知識的運用能力。如:
材料3:被譽為“江南明珠”的太湖,即將被藻類所占據。目前太湖的藻類比十年前增長了5倍,部分監測 點的藻類數量已超過每升1億個,整個湖面已有2/3的面積達到中富至富營養化過渡狀態。如不加治理,太湖將 面臨因全部富營養化而窒息死亡。
目前,太湖沿岸每年農業中化肥使用量達200~300萬噸,農藥5~8萬噸,其中約有50%的化肥和農藥隨雨水 流入湖泊河道,僅農業和生活污水足以使太湖水中含氮量超過三類水指標。太湖沿岸工業區多,每年有近10億 噸未經處理的工業污水排入江河,使每個中小城市周圍的地面水都受到嚴重污染,形成黑水帶,并隨河網擴散 而影響太湖。此外,太湖還以博大的胸懷容納著養魚、水運和旅游業帶來的污染。人們在呼喚:救救太湖!( 摘自《地理教學》1994年第5期)
閱讀上述材料回答。
①文中提到太湖可能窒息衰亡的依據是什么?(水中富營養化現象)
②為什么說太湖可能窒息衰亡?(水中營養元素增加,引起藻類過度生長,促使浮游生物的過度繁殖,這 樣大量積累了有機物質。隨著有機物分解和藻類生長,水中氧氣被大量消耗,使太湖出現缺氧狀態而窒息衰亡 )
③文中所列太湖營養元素的積累來自哪些污染方式?(農業和生活污水;工業污水和養魚、水運、旅游業 污染)
④太湖水體汛染給沿岸居民帶來哪些不利影響?(使居民飲用水質變壞,危害人體健康。若有有害金屬元 素污染物,通過食物進入人體,會導致“公害病”發生。另外,給養魚、旅游帶來不利影響,影響居民經濟收 入。)
(4)通過2~3段相關地理材料的考查,培養學生綜合比較、分析的能力。如:
材料4:在一般情況下,天然降水都是偏酸性的。這是因為大氣中的CO[,2]溶于雨水,部分形成碳酸的緣故 。所謂酸雨,指的是PH值小于5.6的酸性降水,其形成原因是:人為排放的SO[,2]進入大氣后,造成局部地區大 氣中SO[,2]富集,在水汽凝結過程中溶于水形成亞硫酸、硫酸,然后隨雨降落形成酸雨。(摘自人民教育出版 社《地理》下冊教學參考書)
材料5:調查表明,我國酸雨地理分布的總趨勢是由北向南逐漸增加,長江以南已形成相當范圍的酸雨帶, 而且明顯地分為三個酸雨片區:西南酸雨區(包括重慶和貴陽周圍地區)、華東酸雨區(包括上海、蘇杭地區 )、中南酸雨區(包括長沙、廣州、南寧地區)……當前,酸雨比較集中且危害較重的是四川省。(摘自郝志 功主編《當代環境問題導論》)
材料6:據1993年環境臨測結果表明,重慶的酸雨頻率為80%,全年酸雨PH值平均為4.38,最低為2.8。在這 里不僅雨水受到酸化,霧水,露水和雪水也受到嚴重污染,特別是1994年以來重慶連續4次出現酸性“黑雨”現 象,尤其是1994年元月上旬的一場“黑雨”,PH值為3.92,與家用食醋相當!(摘自《地理大觀園》1993年總 第50期)
閱讀以上材料回答:
①“酸雨”與自然界的酸性降水在成因上的根本區別是什么?(前者是人為原因造成,后者是自然原因所 致)
②根據酸雨形成原因分析,我國酸雨地理分布的總趨勢為什么呈現由北向南逐漸增加的現象?(一是北方 地勢平坦、開闊,冬季風強,不利于SO[,2]等酸性氣體富集,二是北方降水頻率較南方小,空氣干燥使酸雨出 現機會少,而南方相反。)
③根據酸雨形成原因分析,四川省(特別是重慶地區)為什么酸雨頻率高?(四川省大部位于盆地中,盆 地內工業大量排放硫氧化合物、氮氧化合物等大氣污染物,加之盆地濕度大,靜風頻率高,大氣擴散條件差, 利于酸性氣體污染富集,在多雨、多霧的盆地內容易形成酸雨。)
材料分析題類型多樣,也可與圖形結合起來分析,僅舉4例,借以拋磚引玉。在設計材料分析題時應注意兩 點:
材料力學論文范文2
收稿日期:2013-09-23
基金項目:北京交通大學土建學院2010年教學改革項目“材料力學課程雙語教學研究與建設”
作者簡介:梁小燕(1973-),女,北京交通大學土木建筑工程學院副教授,博士,主要從事新型材料和結構力學行為分析的研究,(E-mail)。
摘要:隨著教育國際化的發展,雙語教學越來越受到各高校的重視。文章介紹了北京交通大學材料力學課程本科雙語教學實踐的情況,對該課程雙語教學目標、教學體系、教學過程、教學方法及教學效果進行了總結和評述。通過雙語教學,學生能深入了解國外大學同類專業材料力學的知識體系和內容,培養英語思維,提高正確使用、閱讀英文原版專業技術書籍和參考文獻的能力。
關鍵詞:材料力學;雙語教學;教學方法;效果評價
中圖分類號:G642.0;TB301 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2014)01-0091-03
隨著教育國際化的發展,亟需培養具備國際合作和交流能力的專業技術人才,因此,雙語教學越來越受到各高校的重視和支持。教育部制定了多項資助國內外大學生互訪的交流項目,國內外諸多高校之間也建立了互派學生學習的機制[1]。作為一種新的教學模式,雙語教學還有待進一步實踐和探索,還需要更多理論研究和教學實踐。筆者近年在北京交通大學材料力學課程進行了雙語教學的實踐探索,課程組在雙語教學過程中不斷總結和改進教學方法,取得了良好的教學效果。
一、材料力學課程雙語教學目標和教學體系
材料力學是固體力學的一個分支,該門課是工科院校土木工程、機電工程、能源動力工程等學科的專業基礎課。材料力學課程基礎性強,與實際工程聯系緊密。該課程要求學生既要深入理解基本概念、定律、方程、方法等,又要注重工程應用。雙語教學的要旨在于借鑒國外大學先進的教育理念和思想,開闊教師和學生的視野,把握材料力學的英文邏輯結構和闡述方法,培養學生融合中、英文思維方式的能力,使學生初步具備閱讀英文學術文獻的能力[2]。專業基礎課程雙語教學主要以英語為知識載體和交流工具,其核心仍然是課程專業知識而非英語本身。雙語教學是手段,材料力學專業知識的學習及其應用是目標。雙語教學的首要目的是使學生掌握一定的專業知識,了解專業知識的英語描述、表達方法和思維方式,其次才是適當提高學生英語交流能力。
二、材料力學課程雙語教學過程
(一)雙語教學的前期準備
教師在雙語課程教學中起著核心作用。為提高教師的雙語授課能力和水平,要求雙語授課教師要有相關的出國經歷或受過專門雙語教學的培訓,具備良好的雙語授課的外語能力,并能熟練掌握一本原版教材的內容。筆者作為材料力學雙語課程的骨干主講教師,曾赴美國的哥倫比亞大學進行長時間的訪問研究,觀摩了該校工程與力學學院材料力學課程的本科教學。該課程面向土木類專業大學二年級的學生,學時數為48學時,授課教師很注重公式推導、原理論證以及基本理論背景知識的闡述,同時也很重視培養學生解決問題、查閱資料及撰寫報告的能力。借鑒英語國家的課程教學理念及教學方法,從授課教師這一雙語教學的核心著手,提高雙語授課教師的綜合素質,為雙語教學的順利進行提供可靠保障。
對雙語教學的教材,北京交通大學選擇了國內外公認的材料力學課程優秀教材,即美國高校廣泛使用的《Mechanics of Materials》,由Hibbler R. C. 編著,是多次再版的優秀原版教材。對選定的英文原版教材,筆者進行了認真的閱讀和研究,做到熟練掌握其內容和思路。在講授每章內容時有針對性地提供重要知識點的部分英文參考資料,同時推薦兩本中文教材作為學生學習的主要參考書。選擇教材時應注意中英文教材課程體系的統一性,而中英文教材內容難易程度上的差別則鼓勵學生通過自主學習,取長補短來解決。
(二)雙語教學的實施
雙語教學并不是簡單地將中文翻譯為英文來講解,實踐中可將兩種語言搭配起來使用,教學方式將更加靈活,對學生也更有吸引力[3]。目前國內雙語教學形式主要有:英文電子教案與英文講解配合少量中文解釋;英文電子教案與中文講解配合少量英文解釋;英文附少量中文的電子教案與英文講解;等等[4]。筆者根據學生的特點,選擇了英文電子教案,基本理論、公式推導用中文講解,原理論證、算例演算用英文講解。為便于學生理解,復雜的基本理論及公式的邏輯關系用中文詳細講述,之后再給出科技術語的英文描述。同時,為營造濃厚的課堂英文教學氛圍,算例演算采用英文簡單句式來講述,授課過程中的提問、討論等環節盡量使用英語。教學過程中密切結合學生的反饋信息,對學生不理解的難點和重點內容,多使用中文來講解。
三、提高雙語課程教學效果的方法
為了提高雙語課程的教學效果,筆者在教學過程中嘗試采用以下幾種教學方法,加深學生對知識點的學習和對英文思維方式的理解,提高學生在材料力學知識學習中應用英文的能力;同時也拓寬他們的學術視野,為其今后從事力學及相關專業的研究打下堅實的基礎。
(一)對比教學法
教材是知識的主要載體,其章節結構體現了著作者知識體系的思路。力學課程內容繁雜,中英文力學教材在側重點、知識的難易程度方面不盡相同,即使主要的知識點相同,其論述思路也有所不同。為了讓學生明確學校材料力學課程教學大綱的內容,同時也了解歐美大學力學課程的思路和特點,授課教師應在講課中適當并適時地對中、英文教材的知識體系予以說明。同時,也建議學生將中、英文教材的內容對照起來學習,便于理解英文教材的思路和內容,提高學習效果。
(二)調研學習法
對教材中的重要知識點,教師應盡可能地多搜集一些中、英文素材,包括背景資料和工程應用資料,向學生介紹其在國內外的應用情況。也鼓勵學生對自己感興趣的內容進行調查研究,激發學生在重要知識點上的好奇心和求知欲望,提高其學習的自主性。如個別學生搜集了生活中發生的基本變形及組合變形構件的資料,并進行了不同工況下變形形式的對比分析,這對他們理解相關知識十分有利。對學習中積極互動的學生在平時成績的考核方面予以肯定;對用英文撰寫學習報告的學生則給予更多的獎勵。
(三)寫作訓練法
英文寫作是學生的弱項,雙語課程教學有助于提高其英文寫作能力。對于重要知識點,應要求學生精讀原版教材,熟悉英文教材闡述力學知識的思路、語言和方法,向學生適當介紹歐美學者撰寫的有關研究論文,鼓勵學生查找和利用相關英文文獻,撰寫針對有關知識點的研究性小論文。筆者所在學校部分對力學有濃厚興趣的學生進行了大膽嘗試,撰寫了研究性小論文,得到了很好的鍛煉。這種方式大大提高了學生將英語與專業知識相結合的能力,有助于開闊學生的視野,培養其創新思維。
(四)激勵思考法
參加材料力學課程雙語教學的學生是大學二年級學生,具備一定的英語基礎,應鼓勵他們與教師用英文交流,在作業、報告和考試中使用英文;教學中,教師也應激發其在專業知識學習中主動使用英文和了解英文思維方式的積極性。引導學生從中、外教材的對比中提出新的問題或新的觀點。
這些教學措施增強了學生英文思維的能力,提高了學生的學習興趣,開闊了學生的視野和創新思維,也為學生的進一步深造提供了良好的訓練機會。
四、雙語教學效果評價
雙語課程的考核以學生對知識點的理解與應用為主,輔以使用英文的能力。考核采用百分制,主要包括期末考試、課堂表現和作業部分、實驗部分等三方面的內容,分別占總成績的70%、20%和10%。雙語教學的試卷為純英文試題,考察的知識點及深度和中文教學班級盡量保持一致。學生與教師的英文互動、英文完成作業、提交課程的英文學習報告等,均由授課教師根據其表現及完成情況適當予以加分,以鼓勵學生自覺、積極地參與雙語教學過程。
以北京交通大學2011級機電學院材料力學課程雙語教學班的43名學生為例,他們的成績符合正常的分布規律。與未參與雙語教學的學生相比,前者的優秀率和不及格率均低于后者,兩者的良好率、考試通過率和最高分則比較接近;雙語教學班92%以上的學生通過了考試,18%的成績達到優秀。平均成績有一定差別,相差3~6分。這說明參加雙語教學學生的學習積極性略好于其他班級學生。可見,在保證課程教學內容和教學質量的前提下,雙語教學同樣可以取得良好的教學效果。
學期末對材料力學雙語教學過程進行了考評,考評共有10個評價標準,包括教學態度、教學法、授課效果、輔導答疑、實驗、作業等方面的內容,雙語教學評教綜合得分為98.56分,居全校評教的前20%。這一結果說明學生對雙語教學是肯定的,對授課教師的教學效果是認可的,材料力學課程雙語教學實踐是成功的。
五、結語
材料力學課程是土木工程、機電工程等專業重要的專業基礎課之一。筆者近年在北京交通大學機電工程專業進行了材料力學雙語教學的實踐。教學中借鑒了其他課程雙語教學的經驗,在保證課程教學內容和教學質量的前提下,材料力學課程雙語教學取得良好的教學效果。通過雙語教學,學生深入了解了國外大學同類專業材料力學的知識體系和內容,親身體驗了英語教學過程,培養了英語思維習慣,掌握了課程專業內容的英語表達,提高學生正確使用、閱讀英文原版專業技術書籍和參考文獻資料的能力。同時,雙語教學拓寬了學生的知識面,提高了學生的英語應用水平和獲取國外新知識的實際能力,這是大學基礎英語學習和專業英語學習難以達到的。當然,雙語教學方法以及其他配套教學環節還有許多不足之處,需要在以后的教學實踐中不斷探索和完善。
參考文獻:
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Practice and exploration of bilingual teaching in mechanics of materials
LIANG Xiaoyan, ZHU Ying, MAO Jun
(School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, P. R. China)
材料力學論文范文3
提高學生創新、獨立思考與工程實踐能力。實踐證明,重點加強力學基礎教學對土木工程專業畢業論文質量提升有明顯成效。
關鍵詞: 土木工程;畢業設計;力學教學;理論知識;工程實踐
中圖分類號:TU-4;G642477 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2012)04-0126-03
土木工程專業畢業設計是培養計劃中最后且最主要的綜合性實踐教學環節,也是人才培養目標的重要階段之一。要求學生將大學此前所學的專業知識融會貫通,并應用于實際工程,培養學生綜合應用所學基礎理論和專業知識,以及獨立分析和解決實際工程問題的能力[1]。然而,土木工程畢業課題大部分涉及力學分析和計算,但從指導學生畢業設計中可以看出,學生普遍不能很好應用力學知識去分析、解決問題。為此,加強力學基礎教學改革和實踐,確保學生畢業設計論文質量是高等院校面臨的一個重要課題。
一、土木工程專業畢業設計存在的問題
目前,土木工程專業本科畢業設計課題主要來源于工程建設類和研究項目的實際課題,但這兩類課題都涉及力學知識,若缺乏較強的力學分析和計算基礎則難以完成高水平的畢業論文。當前土木工程本科專業畢業設計存在的主要問題如下。
(一)缺乏解決實際工程問題的能力
房屋建筑結構方案設計方向論文內容主要包括結構選型、結構布置、建立模型、擬定計算簡圖、內力分析、內力組合、截面設計、構造處理等。顯然,合理的建筑結構設計是以力學分析和計算為基礎,然而在指導學生畢業設計的過程中筆者發現,學生嚴重缺乏利用所學的理論力學、材料力學,尤其是結構力學相關知識分析和解決工程實踐問題的能力。已踏入工作崗位的學生反映,雖然已學習了理論力學、材料力學和結構力學,且在期末考試中也取得了較好的成績,但進入畢業設計階段仍無從下手。如:畢業設計涉及的力學知識也許不能完全用書本知識解決,但對于簡單的力學問題,學生往往感到毫無頭緒,只能在教師的指導下做出正確選擇。這說明學生還無法將專業基礎知識、基礎理論知識在頭腦
中形成統一體系[2],學生在本科階段學到的力學基礎知識沒有真正起到基礎和鋪墊的作用。缺乏知識綜合應用,尤其是應用力學知識解決實際工程問題的能力是土木工程專業本科畢業設計最突出的問題。表1為筆者所在的土木專業二本學生近年來畢業設計題目。從表中和筆者教學實踐調查可以看出,由于學生力學水平較差,因此畢業設計大多數為施工組織設計以及巖土工程方向,而房屋建筑結構方案設計方向的論文偏少,研究型論文的畢業設計基本沒有。
(二)結構設計概念模糊,缺少方案論證
土木工程畢業設計的實施過程歸根結底是一個結構概念分析的過程。所謂概念設計一般是指不經過具體的數值計算,主要依據整體結構體系與分體系之間的力學關系,根據現象和工程經驗得出基本設計原理和思想,從整體的角度確定建筑結構的總體布置以及抗震細部措施的宏觀控制,概念設計思想已逐漸被大范圍地推廣,并在結構的選型、布置、計算參數的確定等方面發揮越來越重要的作用。然而,目前的本科生由于力學基礎知識不牢固,工程實踐經驗不足,加之計算機的大量使用,導致結構設計概念模糊。
從目前筆者所在專業的畢業論文看,論文中普遍缺少方案選擇、比較以及方案論證,基本按照既有模式進行計算,有的甚至連計算方法都未弄懂,導致畢業論文中往往在選擇結構方案時對受力是否合理缺乏考慮,結構整體把握性差,空間想象力不夠,理性分析偏弱。
(三)學生定性分析以及手算能力不足
計算機的普及和高速發展為結構分析提供了多樣化的選擇,培養學生利用計算機分析結構已成為課程建設和教學的重要內容。為了培養學生利用計算機進行結構分析的能力,東華理工大學土木與環境工程學院在編制結構力學I課程教學大綱時重點增加了6個課時的上機操作,同時在課堂教學中增加了通用工程結構分析軟件介紹,如SAP2000,ANSYS等有限元分析軟件。然而,負面效應是學生過分依賴計算機分析軟件,當遇到必須通過手工計算才能解決的復雜結構時,大部分學生無法應對。另外,當計算出現錯誤或在使用過程中輸入錯誤參數時,學生無法較快地定性分析內力圖是否正確,更不知如何手工校核。
(四)缺乏創新思維和獨立分析能力
本科畢業設計目的是重點培養學生的創新思維和獨立分析能力。由于本科生知識面偏窄,限制了學生創新思維的發展,學生獨立分析與解決問題的能力薄弱,畢業設計時力不從心。通過對本專業2006級畢業生情況調查分析發現,學生對所學的各門課程,特別是對三大力學的綜合運用能力不強;對實際工程了解模糊,在將實際工程轉化為計算模型時,方法實施不明確,加之對結構構造要求不熟悉,欠缺獨立查閱文獻的能力,造成了學生過分依賴教師的情況出現。
二、產生原因分析
(一)理論與實際脫節
力學與工程密切相關,是土木工程專業最重要的課程之一。力學概念、原理和公式相對枯燥,教學與實際工程脫節難以吸引學生注意力。例如:材料力學、理論力學、結構力學的教學學時相互分割,以單門課程為中心進行教學,對知識的相互滲透與銜接不夠,導致學生學習吃力,一味強調強調計算方法和技巧的訓練,忽視了基本理論在實際工程中的應用,導致拋開工程背景一味學習書本知識的現象成為普遍。
材料力學論文范文4
關鍵詞: 中職學校力學課程 學習興趣 多媒體教學 力學史 互動式教學
1.力學課程的重要性與獨特性
中職學校力學課程主要包括理論力學、材料力學與工程力學(由理論力學的靜力學部分和材料力學構成)。其中,理論力學是經典力學的基礎,是力學類各專業的一門重要基礎理論,是培養工科技術人才必修的基礎課程,其基本理論可以直接用于解決某些工程問題,也可與其它專門知識結合解決較復雜的工程問題。材料力學是固體力學專業學生必修的專業基礎課,也是工科機械、土建、土木工程等專業學生必修的技術基礎課,其內容緊密聯系工程實際,實用性很強,是學生進入大學校門后最早接觸工程領域的課程之一。力學課程,尤其是理論力學,其內容較多,公式推導比較繁瑣,計算比較復雜,常常導致學生對此課程產生厭學情緒,以致上課感到“害怕”,最終大量同學考試不及格。
如何將這門課程講活,引起學生的興趣,是一個難度很大的問題,也給廣大力學教師提出了更高的要求。
2.提高學生的力學學習興趣
“興趣是最好的老師”,興趣也是進行積極思維活動,探索事物真諦的動力源泉。學生的學習興趣,直接影響到學習的效果。在學習力學之前,多數學生不了解力學的內容,基本沒有什么興趣。因此,教師在講授緒論時,要采用板書和多媒體相結合的教學,使學生對力學的主題思想、總體內容有一個清楚的了解,從而培養學生對力學學習的興趣。在教學過程中,要多講一些工程實例,采用多種教學手段,保持并增加學生的學習興趣,進而提高學生的學習效益。
(1)采用多媒體與板書相結合的方法
多媒體技術為現代教育提供了便利。利用多媒體技術對文本、聲音、圖形、圖像和動畫進行綜合處理,能夠創造出一個生動逼真的教學環境,為教師教學的順利實施提供良好的保障;利用多媒體技術可以提高學生的學習興趣,大量地減輕教師板書的工作量,使教師能騰出更多的時間,采用靈活的教學方法進行教學;在一定程度上突破時間和空間的限制,充實直觀內容,豐富感知材料,能夠較徹底地分解知識技能信息的復雜度,減少信息在大腦中從形象到抽象,再由抽象到形象的加工轉換過程,充分傳達教學意圖,并可以通過計算機的豐富表現手段突出教學重點。
針對力學課程,建議采用多媒體與板書相結合的方式進行教學。針對重要的公式,用板書進行相應的公式推導,帶領學生進行同步思考。即使學生以前相關的內容忘記了,也能進行相應的補充。針對具體概念,相關工程實例,可以采用多媒體的方式進行播放,向學生提供聲、像、圖、文等綜合性刺激信息。這樣學生不會感覺太抽象,相反會在大腦中針對具體的力學概念留下深刻的印象。
(2)介紹力學大師的典故
力學史的書籍已經給我們提供了大量的素材,我們只需要在課程講解過程中適當地將這些素材去。這些例子會讓學生認識到這些科學家的偉大,同時也感受到學科交叉的必要性,從而受到人文氣息與科學精神的雙重熏陶。例如,講材料的最大剪應力破壞準則時,可以講述整個歷史的來龍去脈:最早對材料的強度破壞問題產生興趣的是文藝復興時期的巨人達?芬奇,雖然他對材料的破壞做了一些實驗,但是并未提出合理的強度準則。隨后,意大利文藝復興后期偉大的天文學家、力學家、哲學家、物理學家、數學家,也是近代實驗物理學的開拓者,被譽為“近代科學之父”的伽利略進行了進一步研究。他對于材料進行了彎曲試驗,但是得到的破壞準則是錯誤的。直到1864年,由法國的工程師屈雷斯加(Tresca)提出了“最大剪應力”準則,才與實驗結果一致。這個理論也稱為“Tresca準則”,也就是材料力學上講到的第三強度理論。
在講述破壞準則的發展歷史時,也可適當增加一些歷史學者的簡介,比如達?芬奇。他是世界上最偉大的藝術家之一,他的兩幅畫《蒙娜利莎》和《最后的晚餐》是人類文化的瑰寶;是世界上最早設計飛機的人。要強調我國學者在強度理論方面做出的大量工作,例如,西安交通大學的俞茂宏教授提出了“雙剪切理論”,已經被寫進教科書。總之,聽了這些力學史料,學生將會被故事所吸引,既增加力學的學習興趣,又增強民族自豪感。
雖然理論力學偏重于基礎,注重于推導公式,但是可以補充史料。例如在講動量、動能時,可以講述笛卡爾與萊布尼茲學派之爭。順便簡介萊布尼茲:他比牛頓小四歲,是那個時代最博學的人;精通法律、外交、數學、物理、哲學、化學、冶金,曾經設計過計算機;最早區分了動量與動能,認為用“活力”mv2來表征動能更加合適。在講流體動量的時候,可以聊聊歐拉:歐拉是有史以來四大數學家之一,晚年雙目失明。但還是非常刻苦地工作,一共寫了1000多篇論文。有人稱贊他做計算,“就像鳥在空中飛翔,像魚在水里游泳,像人的呼吸一樣自然”。而與歐拉同時代的拉格朗日則將理論力學的研究推上了高峰。他的《分析力學》一書沒有一個圖形,全部是公式的推導。鑒于拉格朗日的學術貢獻,拿破侖稱贊他為“一座聳立的高峰”。
(3)增加課堂的互動性
互動式教學不是單向灌輸,而是對話、理解的過程、創新能力形成的過程,在力學教學中,教師應多采用問題導人、案例討論、自學習題課等方式能有效的實踐互動式教學方法,比如講到材料力學均勻性假設時,可以這樣類比:體檢抽血5mL化驗,化驗的結果能代表全身血液的性狀。引導學生思考,加深對均勻性假設的理解。講到泊松比,引導學生思考;材料的泊松比能否取負數?這樣會出現什么樣的反常現象?然后舉例子:碳納米管類負泊松比材料,在拉伸過程中出現體積膨脹的反常現象。總之,采用互動式教學,可以提高學生認識自然的能力,培養力學的學習興趣,引導學生創新性思考問題。
材料力學論文范文5
以“理論力學”、“材料力學”、“工程力學”為代表的基礎力學課程是工科中機械、土木、車輛等許多專業的重要?R禱?礎課,是進一步學習相關課程的前提和基礎[1]。力學知識的重要性不僅體現在這些課程的學習中,也在其他專業課程和教學環節(如本科畢業設計)中體現。以“材料力學”為例[2],經過該課程的學習,學生將樹立起受力與變形、破壞與安全等重要觀念,加深了對工程現象進行力學抽象與建模,進而開展結構的受力、變形和破壞分析,從而最終解決工程問題的認識,了解了發現問題、分析問題和解決問題的過程與方法,由此培養了創新精神與創造能力。所以基礎力學課程對于學生積累知識、培養能力和鍛煉思維,對于教師的研究型教學與學生的研究型學習的相互促進,對于高校的知識教育到素質教育的轉變都會起到非常重要的作用。
伴隨著經濟的持續高速發展,工程領域航空、航天、機械、動力、土木、水利等行業對于本科生的要求發生了巨大轉變。對于一般的工業企業來說,大量的結構強度計算分析工作都可通過Nastran、Ansys等有限元軟件來完成,設計分析也可以借助相關設計手冊來進行,似乎所需要的工程師人數相對較少,對其力學知識和相關能力的要求有所降低。但是,我國的產業結構正處于向自主創新的攀升過程中,更需要的不是僅僅能因循守舊、照搬設計規范來完成結構或產品設計的工程人員,而是能夠清晰地理解舊有規范背后的科學依據,準確地把握產品的當前需求以及由此帶來的技術挑戰,在此基礎上進行改進,甚至全新設計的技術人才。因此,對于絕大多數具有實力的大中型企業而言,反而是力學基礎好,概念清晰,發現問題、分析問題和解決問題的能力強,具有創新能力的本科畢業生更加受歡迎。所以,考慮到工程實際需要的差異性和多層次性,開展基礎力學課程的教學改革十分必要[3]。
一、基礎力學課程教學的特點與現狀
現階段的基礎力學課程教學出現的問題,從大的層面來看,主要表現在以下幾個方面。
(一)教學內容多與實際學時少之間的矛盾
近年來,為了拓寬學生的知識結構,擴大專業的就業面,高校不斷進行了專業調整與改革,專業課的課時普遍被大幅度壓縮。而各力學課程都是一個完整的知識體系,有其自身特點和規律,難以相應地進行大幅度削減。這就提出了如何在被大幅度壓縮的學時內,高質量完成相關教學內容的問題。
(二)力學知識體系要求較高與學校生源素質急劇下降之間的矛盾
基礎力學課程從基本概念的提出到理論體系的建立,其建模與分析的思路極為嚴謹,假設與抽象十分合理,具有堅實的現實依據和理論意義;研究方法非常嚴密,通常需要大量地運用數理方程等相關學科知識。但是,目前各本科院校的連續擴招,學校生源素質急劇下降,學生基礎知識差,在實踐中認識和提出問題、應用力學知識分析和解決問題的能力明顯不足。就“材料力學”而言,公式推導過程比較煩瑣,而且必須要以實驗課相輔助。學生普遍反映“材料力學”課程較難掌握,容易產生畏懼心理,考核結果也往往令人擔憂。
(三)實踐環節需要資源較多與高校資源相對緊張之間的矛盾
基礎力學課程是理論性和應用性都極強的課程。以“材料力學”為例,它主要分析各種工程結構和材料受力之后的變形情況,需要學生對工程實踐有一定的感性認識,能夠將理論分析與工程實際聯系起來。這就需要讓每個學生都能動手實踐,開展從材料的各種力學性能測試,到構件的拉、彎、扭、及組合變形,到靜動態力學性能分析等等多個相關實驗,進行較為充分的相關力學實驗的實驗設計、試件設計、過程操作、結果分析、數據整理、報告撰寫的練習。然而由于力學實驗設備普遍相對較貴,占用空間較大,往往都是若干學生以小組為單位,嚴格按照相關實驗過程,完成兩三個簡單實驗。充分達成課程目標所需資源與高校現有資源之間形成了較大反差。
以上矛盾都是目前客觀存在的現實,需要院校、教師、學生等管理部門、教、學各方面共同努力,確立教改觀念,理順發展思路,推出合理舉措,不斷解決問題。
二、基礎力學課程教學現存問題分析
具體到基礎力學課程的教與學來說,長期以來,基礎力學課程的教學模式仍采用傳統的模式,關注學科知識的傳授。形式上是課堂上教師滿堂講,學生埋頭記;課后學生完成作業,教師批閱;最后學生參加考試,完成課程考核。從實際教學情況來看,這種模式不僅其過程中存在許多弊端,而且該模式本身已不能滿足社會需求。這樣不利于學生對知識的全面掌握,難以衡量學生的真正水平,不能很好地培養和鍛煉學生對知識的運用能力和實踐動手能力,還容易出現作弊等違紀現象,同時不利于教師教學水平的提高,沒有充分發揮各種考核手段的導向和反饋作用。所以傳統教學模式必須改變[4-5]。
教學過程主要包括教師與學生,涉及課堂教學、實踐、與考核等環節。目前主要存在以下問題。
(一)課堂教學環節
學生通過基礎力學課程的學習,熟悉相關知識體系和內容,建立相應基本概念,了解本學科的特點,樹立采用定量分析方法解決工程實際問題的觀念,培養創新意識。這些都無法脫離課堂教學環節。課堂教學是課程學習的核心環節。目前仍存在以下幾個問題。
在教學內容方面,由于學時太少,教師往往拘泥于其系統性,不能給學生留出足夠的自由時間和思維空間,忽視了學生的創新能力和想象力的培養。在教學手段方面,普遍大量使用PPT課件,基本都是以教師滿堂灌似的講授為主。盡管表面上較為流暢,但留給學生思考的時間相對不足,會導致教與學之間缺少充分互動。在教學方法方面,由于高校教師,尤其是青年教師承擔了大量的教學、科研任務,因此會忽視對教學方法的研究。
(二)實踐教學環節
基礎力學課程是應用性非常強的課程。它通過對工程實際、生活實際的各物體、構件的分析,得到其運動、變形的知識和觀點,并與實際情況相比較,進而加以修正,從而形成普遍規律,用于指導實踐。其建立過程、認識過程與應用過程都和實踐密不可分。課程學習的最終和最重要的目標就是能熟練自如地運用相關知識,解決實際問題。因此,實踐是課程學習不可缺少的重要環節。
目前,基礎力學課程實踐環節方式較為單一,就大部分院校而言,主要是實驗;內容較為貧乏,一般都只是開展幾個最為基本的力學實驗;過程非常單調,僅是學生分組完成規定的操作流程。這很難激發學生的興趣,難以吸引學生主動思考和投身實踐,基本不能實現創新精神的培養。
(三)課程考核環節
考核環節一般包括課后作業、實驗報告、大作業、期中期末考試等,是對教學情況的反饋和總結。它具有方式多樣、內容豐富的特點,能對教學起到重要幫助作用。但是,往往實際中都只重視期末考試,采取主要以期末考試來決定課程學習通過與否的做法。
這種傳統的考試模式更多的是考查學生對基本知識點的掌握,很難實現對學生創造能力和創新能力的培養和考查。而且,這種模式形式單一,基本以筆試閉卷為主;考試比例相對集中,一般是以課程結束后的一次考試成績作為課程成績;考試的時間也比較集中,考試基本安排在學期末進行;考試內容也很少,基本上是講三學二考一。這樣往往造成學生上課不認真聽講,課后不仔細復習,平時不查閱參考資料,一心指望考前突擊、死?過關。同時,這也極易引起學生只重視做題,忽視了對本學科的規律與特點的掌握和體會,更無法談及相關創新精神和創造能力的培養。
三、基礎力學課程教學改革的思路與措施
基礎力學課程的教學改革必須注重學生創新精神與創造能力的培養,這已成為大家的共識[6]。在教學改革過程中,要貫徹“以學生為主、教師為主導”的教學原則,努力激發學生的興趣,牢牢地吸引住學生的注意力,促使學生能夠認真觀察、獨立思考、積極動手操作、樂于表達交流、隨時質疑提問、聯系工程實際,全面參與到教學的各個環節中來[7]。始終注意培養學生在觀察工程實際與生活現象、發現和提出問題、運用力學知識抽象和建立理論分析模型、運用相關力學知識解決實際問題這一完整過程中,理解、體會基礎力學課程特有的學習方法、思考原則、考慮角度、分析方法等。始終注意力學課程的教學與工程實際的結合。
在課程教學的各環節,以“材料力學”為例,不僅需要引導學生完成知識點的學習、掌握,實現知識的積累,還需要促進學生思考和理解這些知識背后的依據、原理,幫助學生體悟知識的應用過程。需要考慮的方面和可以采取的措施如下。
(一)教學環節
在組織教學內容時,應不拘泥于所授教材,注重課程知識的橫向應用,突出“材料力學”研究問題的思路和解決問題的方法;注意結合工程實例和生活事例,側重現象分析和規律探討,激發學生的學習熱情。以學生為中心,制定教學方案。在課堂教學中要激發學生的好奇心,抓住學生的注意力。盡可能結合時事、結合突發事件、結合新技術的應用,采用青年人更易接受的流行語言和詞匯來講解和體現力學規律。可適當減少習題的講解,增加工程實例的分析和探討。通過若干完整的工程實例分析,來展示力學知識的運用,體現本學科的重要性,并澄清本學科的學習特點,幫助學生盡快地適應本學科的學習。在習題的講解中,注意區分典型例題與非典型例題,厘清處理典型例題的通用方法與處理非典型例題的特殊方法的關系,盡可能地解除學生的畏難情緒,排除學習障礙。
在教學手段上,利用青年人對計算機、手機等新技術應用具有濃厚興趣的特點,可將多媒體教學與傳統教學有機結合,盡可能地將多種元素引入進課堂教學中來,比如CAI課件、動畫、電影、CAD、CAE等。
在教學方法上要轉變教學觀念,將傳統教學方法與現代化教學手段和資源結合起來,不斷優化教學方法。可通過緒論課與力學史、基礎力學教學中的人文因素[8]與力學美等的介紹[9],以及借鑒小說與評書的論述方式,來引起學生的好奇心。
同時,教師還應不斷提升自身的專業素質,堅持開展科研,加深和拓寬對本學科的認識,始終站在學科前沿來引導學生。
(二)實踐環節
基礎力學是解決復雜工程課題的理論基礎,工程應用是基礎力學的最終目標,同時也是激發學生學好基礎力學課程和產生工程意識的前奏。基礎力學的工程應用是提高學生學習興趣的一個重要渠道。
現有的力學實驗大多內容簡單,過程死板,結果已經預知,僅僅只是驗證性實驗,而不具有探索性和創新性,難以引起學生的好奇心與求知欲。且分組完成,相對缺乏思考性和啟發性,個人的參與性不強,不利于學生創新意識的培養。
實踐環節教學改革十分重要的內容就是要增添實驗內容,增強學生的選擇性和參與性,如各種材料力學性能的測試、組合變形實驗、復合梁實驗等。并結合工程問題、結合學生的大作業等,進一步提出實驗課題,讓學生自主設計實驗及相關裝置并完成實驗,如超靜定結構實驗、各種界面梁的彎扭實驗等。對于新的實驗內容,只給定實驗要求,由學生自己完成對實驗內容的分析、制定實驗方案、選擇實驗儀器和設備、分析和處理實驗數據、撰寫實驗報告。這樣有利于加深學生對課堂教學內容的理解,提高學生的實驗動手能力、分析問題與解決問題的能力。
(三)考核環節
當前考核環節的主要弊端是以期末考試來決定課程成績。對考核環節的改革應該是全面重視課后作業、大作業、實驗報告、期中期末考試,并逐漸開拓平時測試、工程實例分析、自主實驗設計等多種考核方式,合理分配時間和設置相互之間的權重,最終形成課程成績。
其中,最為常見的考核環節是課后作業的批改。要加強學生對平時作業的重視程度,引導學生獨立、積極地完成作業。教師要及時、認真地布置和批改作業,從作業中得到課程教學的信息,并在下一階段的教學中加以處理;同時將批改情況積極反饋給學生,引導和幫助學生采納反饋信息,進行復習。
大作業與課程論文作為一種普遍性的探索模式得到了較為廣泛的認可,是創新精神和創造能力培養的很好方式。選題可以多種多樣,如學習體會、章節總結、一個知識點的深入討論或一個具體生活或工程實例的解決。選題的范圍可以源自生活的方方面面,比如瀝青路面的變形、塌陷、開裂,樹木大風過后的刮倒、樹枝折斷,交通信號燈桿的歪斜等學生可能目睹但未進行認真思考的現象,抓住學生的好奇心理,激發他們的探索熱情。一般由學生自主選題,以教學大綱為基礎,在教師的指導下自由地進行知識拓展,并按科技論文的模式來完成,從而使學生的科研素質得到初步培養。
一般說來,由于當前實驗環節都是分組同時進行的相同實驗,實驗報告也是按照固有格式完成,導致實驗報告難以反映實際情況。不妨采取自主實驗設計、完成相關實驗并最終形成實驗報告的方式來考核。這對于學生個人能力的要求較高,需要充分發揮學生的主動性等,也需要教師的積極指導和幫助。
考試可以采取閉卷與開卷相結合、平時測試與期中期末考試相結合、自我測評等多種方式,避免期末考試定成績的做法。要增加適量的綜合性和靈活性的題目,注重全面系統、深入淺出以及知識與應用相結合。開發網上訓練與測試系統。
材料力學論文范文6
【關鍵詞】 紡機專業;基礎力學;實驗教學;存在不足;創新思路
一、引言
基礎力學是紡織機械等專業必備的一門技術基礎課,基礎力學實驗教學是基礎力學教學體系的一個有機組成部分,是培養學生綜合素質的重要教學環節,它在培養學生的設計實驗方案能力、動手能力、數據分析能力等方面具有不可替代的作用[1]。隨著我國實驗教學改革的不斷深入,基礎力學實驗教學的內容與教學方式也應不斷更新發展,以便能夠更好地培養學生的技能和創新意識與能力,為學生今后從事科學技術領域的研究奠定基礎。本文分析目前基礎力學實驗教學內容與方式方面存在的問題和不足,并結合教學實踐提出實驗教學改革的創新教學思路。
二、基礎力學實驗教學現狀分析
1、實驗教學方法不利于培養學生的主動性、積極性
長期以來基礎力學實驗從屬于基礎力學課程,目前的實驗教學仍然以驗證性實驗為主,強調對理論知識的補充說明過程,驗證理論知識的正確性,以及和實際情況是否符合,導致學生在做實驗的過程中只動手,不動腦,只要按照實驗步驟操作,就可得到預期的實驗數據,這種實驗教學模式,根本不能激發學生對實驗課的興趣,更談不上給不同興趣、不同潛力的學生提供學習和研究的機會[2]。
2、綜合性、設計性、實用性的操作實驗無法開出,實驗材料太單一
通過基礎力學的學習,本應讓學生了解工程中常用材料的力學性能,但目前開出的“金屬拉壓試驗”,只是對低碳鋼、鑄鐵進行常溫下拉壓性能的驗證實驗,而對現代工程中大量涌現的新型材料,如復合材料、聚合物等在高溫及低溫下的力學性能試驗,卻由于設備及學時等原因無法涉及。
3、實驗教學考核體系不完善
由于實驗學時少,考核只以出勤和實驗報告為準,對實驗教學沒有單獨的操作考試,在理論考試中實驗方面的考核內容也較少,這樣對學習不夠主動的學生起不到監管的作用[3]。
4、實驗教學與科研結合不密切
目前實驗設備主要用于教學,實驗室雖然向所有教師開放,但總的來說設備在科研方面的利用率低。實驗室的建設和發展走產學研結合的道路還是任重道遠[4]。
三、創新教學思路
對實驗教學進行創新教學,首先要明確基礎力學實驗教學改革的思路,我們堅持以充分調動學生的學習主動性為主線,同時考慮對實驗教學組織和管理模式進行改革,力學教學實驗中心將“夯實基本技能,強化應用背景,提升綜合能力,激發創新精神”作為基礎力學實驗教學改革的思路。
1、引導學生進入實驗狀態,激發學生對實驗的興趣
實驗教師在實驗前,通過多媒體課件向學生講解實驗目的、實驗原理、實驗步驟以及實驗設備的具體操作和注意事項。首先,在講解的過程中,教師要向學生提出一些問題,讓學生帶著要解決這些問題的想法去做實驗。其次,教師要善于引導學生觀察不同的實驗現象和實驗數據,挖掘出這些實驗現象和數據背后隱藏的真理。再次,教師要適當地聯系實驗在工程實際中的應用,激發學生做實驗的興趣。
2、更新基礎力學實驗教學模式,探索新的高效直觀的教育方法
開發基礎力學實驗教學多媒體課件,開展計算機輔助教學來促進實驗室教學手段的現代化[5]。基礎力學實驗仿真演示軟件針對工程力學、材料力學、建筑力學課程的低碳鋼拉伸、鑄鐵拉伸、低碳鋼壓縮、鑄鐵壓縮、低碳鋼扭轉、鑄鐵扭轉實驗,在計算機上以動畫形式仿真實驗過程,直觀、形象地顯示材料在外力作用下發生拉伸、壓縮、扭轉變形時的破壞特性和變形規律,繪制材料在拉伸、壓縮、扭轉變形時的應力――應變關系曲線圖,并在圖上標注材料的主要力學性能指標,如:屈服極限、強度極限,動態再現了材料發生拉伸、壓縮、扭轉變形時的實驗過程。力學仿真演示軟件讓學生直觀、形象了解材料的力學性能,使學生一方面足不出戶就可預習、熟悉相關實驗的功能,了解實驗流程,另一方面,可以提高實驗效率,降低實驗成本,增強學生學習的積極性,取得較好的教學效果。
3、實行開放性實驗和網上選課系統
給學生充足的時間和空間,突破材料力學實驗教學的傳統方式,實現全面開放實驗室,建立相對獨立的實驗教學體系,打破班級授課制,開發網上選課系統,讓學生自己在網上選課,按分散式教學模式組織實驗教學。全面開放實驗室,調動學生的主觀能動性,使每個學生都有動手操作機器的機會,提高儀器設備的使用率。同時實驗室開放能最大限度地利用實驗室資源,實驗室開放后,學生自己選擇實驗項目,實驗的頻率和實驗循環的節奏由學生自己調節,這使得實驗室的容量大幅度提高,實驗用房得到充分的利用。
4、提高設備的利用率,實現產學研結合
為了充分發揮實驗室的作用,必須要改革原來僅限于本課程教學使用的封閉型管理的體制,逐步實行實驗室的對外開放,為全院的教學和科研服務。目前,一般高等院校的很多青年教師因無經費或缺實驗條件做前期的研究工作,出不了論文,因而很難申請到省級或國家級的科研課題。基于此,實驗室應向全校教師開放,鼓勵教師,特別是理論教學的教師多進實驗室,利用現有設備開展科研,這不僅可以提高實驗室的儀器使用率,有利于全院教學、科研的開展及水平的提高,也為打破原來封閉的小而全的實驗室建設模式,建設開放性實驗室做一些有益的嘗試。
四、結語
基礎力學實驗教學改革以培養學生實驗能力,提高學生素質為目標,建立多模式的實驗考核制度,保證實驗教學質量不斷提高。為此,學校在加大實驗設備投入的同時,應充分利用現代化的教學手段及開放性、創造性的思維方式,對現有的教學方法及考核制度進行改革,全面促進實驗教學質量及學生綜合能力的提高。
【注 釋】
[1] 鄭毅敏,王春秀.工科實驗室建設的思考[J].實驗技術與管理,2008.25(1)147.148.
[2] 馮英先,徐志洪.工程力學實驗教學改革的探索[J].實驗室研究與探索,2004.23(6)64.65.
[3] 徐英.提高實驗教學質量培養學生創新意識[J].實驗科學與技術,2010.8(5)76-78.
[4] 馬亞杰,于泓.高校實驗教學改革探索與培養學生創新能力探析[J].黑龍江科技信息,2010(31)248-248.
[5] 吳本英,馬金柱.地方高校材料力學實驗教學的實踐與探討.繼續教育研究,2008.(2)88-89.