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“结构力学”课程改革案例

作者: 发布时间:2024-04-24

1.课程简介

  本课程是水利类专业的专业基础课、必修课。该课程要求学生掌握实际结构转换为力学图形的模型分析能力、不同静定结构形式(梁、刚架、桁架、拱)的内力分析计算和绘制内力图形的能力、不同超静定结构形式(梁、刚架等)的内力分析计算和绘制内力图形计算并计算变形位移的能力、静定结构位移分析计算和分析移动荷载作用下结构受力性能的能力,同时为学习后续水工钢筋混凝土结构、水工建筑物、水电站、水泵站等课程提供基础。2020年,对本课程进行工作过程系统化改革,并获批院级教改立项课题,2021年基于工作过程系统化的“结构力学”课程改革结题。

2.课程改革背景

  本课程要求学生能够针对实际结构给出设计模型,并针对设计模型转化为2维平面结构进行内力分析计算,理论性强、知识体系庞杂,传统教学方法基本不能培养学生模型分析能力,因此对于学生分析解决实际问题的实际能力培养大打折扣,传统教学模式有诸多不合理之处。因此,本课程团队拟针对传统“学科”体系的缺陷,基于“工作过程系统化”的改革思路,以实际应用为导向来解决以上突出问题。

  经过一系列的培训并在学院系统化工作指导下,对“结构力学”课程进行课程改革。

  3.课程改革思路及实施情况

 1.课程团队分工

    表3.54团队基本情况及分工


性别

出生年月

专业技术

职务

分工

鲁双

1991.1

讲师

课程总体规划/

试题库建设

王初秋

1987.5

讲师

课程内容优化研究/

试题库建设

王传涛

1983.7

讲师

课程内容优化研究

程玉来

1954.6

教授

课程结构优化研究

赵明雨

1987.5

副教授

课程结构优化研究


2.课程改革思路

 (1)课程建设情况

 ①教学内容建设

  原有课程结构将结构力学分为五大部分,分别是平面结构机动分析、静定结构内力与位移计算、超静定结构内力与位移计算和影响线分析应用,具体知识点如图3.143所示。整个知识体系庞杂,学生理解起来具有较大的难度。

  图3.143 原有课程结构及知识点


  课程改革拟将材料力学中所学习的知识点全部删除,只分析两者知识点的异同并着重讲解超静定结构分析计算,将原有五个部分、共九章的知识点划分为三大部分,分别为平面体系的机动分析、静定结构位移计算和影响线分析和超静定结构位移计算。简化原有体系知识点,删除各知识点中冗长的公式推导,减轻学生在学习过程中的课业压力。增加课内软件学习和课内实验视频学习内容,培养学生软件操作能力和实际问题分析能力。改革后的课程结构和知识点见图3.144,课程系统化设计见图3.145。


图3.144 改革后课程结构及知识点


     图3.145 工作个系统化项目教学内容设计图

  ②教学方法建设

  a.按照改革后的课程单元组织教学

按照改革后的系统化的教学单元进行学习,在单元学习中融入工作工程系统化概念,从结构选型-计算简图-约束反力-截面内力-内力图绘制-位移计算的设计工程入手,逐步使学生掌握工程设计流程,针对不同类型的结构完成相应设计分析计算。

  b.增加网络教学资源

  基于中国大学慕课平台,分享上传各章节PPT和教学视频以供学生课前预习和课后复习之用。学生通过视频学习,初步掌握章节主要学习内容;教师网上分享国内外典型工程项目,在实际工程与理论知识间建立联系,明确课程重要性;通过随堂测试、单元测试、问卷调查等手段,了解学生学习状态和知识点掌握情况,在随后课堂中加以改进。

  c.融入翻转课堂模式

  对于与实践相关联较紧密的知识内容,采用学生课前在慕课平台上进行视频学习,教师将不占用线下教学时间,将学习的决定权从教师转移给学生。使学生能够更专注于主动的基于项目的学习,共同研究解决工程实践中会面临的问题。

  d.结合工程软件操作

  在力学求解部分,融入工程软件操作学习(如盈建科、PKPM),使学生能够熟悉未来工作中需要用到的设计软件,真正的将“学”转化为“用”,实现学以致用目标。

  ③课程考试改革的措施

  传统的平时成绩30%+期末考试成绩70%,改为:a.平时成绩(40%)=课堂表现(10%)+课后作业(10%)+单元测试(10%)+案例教学(10%),其中软件操作学习纳入课堂表现考核中进行考核;

  课堂表现按照学生出勤、互动、、随堂测试、软件学习情况进行综合判别;

  课后作业按照学生作业完成情况进行判别;单元测试按照学生测试成绩进行判别(至少3次);

  案例教学按照学生小组完成工程案例情况进行判别。

  b.期末考核:

  期末试卷考试(60%)题型为选择题(10分)、判断题10分)、填空题(10分)、综合案例分析题(40分)、画图题(30分)。

 


考核知识点全面系统,其中综合案例分析题主要考核学生工程实践应用和分析设计能力;画图题考核学生制图能力;选择题、判断题、填空题则为相关理论知识的考核。



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图3.146 学生完成综合案例的过程考核

              3.147 随堂测试

4.课程目标达成情况与持续改进措施

  本项目采用的主要研究方法为对比分析法,适时加以问卷调查分析。采用对比分析法对课程改革前后实施效果进行分析评价,适时加以问卷调查了解学生学用情况,并进行跟踪评价



图3.148 部分问卷截图团队完成线上考试数据库建设。

      3.149 超星平台数据库建设

  通过课程改革,学生的理论知识掌握情况、软件操作能力、数理分析计算能力均有所提高,基本能够实现课程改革目标。

  在后续授课中,对于基础理论知识点,一是要着重强调,二是要在授课结束后进行总结,使学生实践技能提高的同时,加深对理论知识点的理解和记忆。

  而且教师在授课过程中,要多举一些案例,尽量更多的练习工程实际,将可能出现的工程情况和问题尽可能讲授给学生,加深基础理论理解的同时,也加强学生理论联系实际的能力、解决实际问题的能力和活学活用的能力。