结构设计原理教学过程中的学生创新能力培养探究-2019年精选教育文档

1、1/ 4结构设计原理教学过程中的学生创新能力培养探究近年来，我国土木工程建设进入了高速发展的新时期，工程建设的投资与 规模日益扩大，结构新材料和新体系不断涌现并得到广泛应用，工程建设的难 度和创新性不断提高。 11这给土木工程专业学生的专业素质提出了更高的要 求，学生在学好传统基础理论知识的同时，还要不断补充新的知识，更重要的 是要提高综合分析能力，增强发散性思维素质，具备创新精神。在这一重要的 历史时期，如何提高学生分析解决问题的能力以及创新精神，是土木工程专业 教学的重要任务。本文结合长沙理工大学结构设计原理课程群的教学实践，以 国家级精品课程和国家级精品资源共享课为实践平台，融知识传授、

2、能力培 养、素质提高为一体且协调发展的教学体系，对教学过程进行改革，探索以培 养学生分析解决问题和创新探索精神的教学新模式。一、以学生为主体，培养学生的创新精神高等学校的教育过程是培养大学生完整的主体性高度发展的教育活动。研 究表明，大学生主体性的发展，以其生理和心理品质发展的成熟程度，可以分 为三个阶段：低年级 “接受性学习 ”为主阶段；中年级 “接受性学习 ”向“发 展性学习 ”的转变期；高年级 “发展性学习 ”为主阶段。对于土木工程专业的 学生而言，一般在三年级时安排结构设计原理课程，这时学生已处于高年级阶 段。高年级大学生的主体性地位非常突出，其主体性已有相当发展，他们在此 阶段的学习

3、主要是以发展性学习为主。发展性学习是突出超越已有知识的学 习，其实质就是学生自主性、能动性、积极性、创造性的发挥。 22因此，笔者采用 “启发引导、自主学习、重点精讲、专题讨论 ”，以学生为 主体的主动型教学模式。具体教学方法是：课前列出教学内容中的要点，提出 相应的问题供学生进行预习和思考；学生对教材内容开展自主学习，分析老师 所提出的要点，并归纳学习过程中所遇到的问题；课堂教学过程中对学生存在 疑问的内容进行精讲，重点吃透科学问题来源、公式原理的推导以及例题的演 算；设计探索性专题供学生独立思考、推导，在此基础上安排课堂讨论，并外 延至本领域前沿研究成果。主动型教学模式改变了传统教学中单向

4、传授的局 面，把教师的讲授和同学的积极思维活动结合起来，加强了教学中的启发性、 探索性和研究性。二、设计探索性专题，加深学生对理论的理解结构设计原理是土木工程专业的一门重要专业课程，是该专业中工民建、 桥梁、道路、岩土及隧道等方向学生将来从事工程设计、施工和管理工作所必 须的专业技术基础知识。该课程的教学内容包括材料性能、设计方法、各类构 件的受力性能（弯剪压拉扭）及计算方法和配筋2/ 4构造等，涉及内容非常广泛。 因此，该课程非常适合设计一些探索性的专题，通过这些专题的学习和探讨， 不仅能巩固学生理论知识，加深对基本概念、计算方法、推导过程的理解，同 时还能帮助学生理解各部分内容的关系，激发

5、学生对书本未涉及知识的探索欲 望，培养学生的创新精神。以受弯构件正截面承载力计算中的压区混凝土等效矩形应力图形为例， 33, 44一般教科书中给出的计算图式如图 1 1 所示，以图 1 1 （a a）所给出的混凝土 应力应变曲线为基础，推导出等效矩形应力图形的合力以及作用点位置。而在 介绍材料的力学性能时，教材给出了几种不同的混凝土受压应力应变关系曲 线，包括图 2 2（a a）给出的更符合实际情况的应力应变曲线。因此，在讲授这一 部分内容时，可以安排学生尝试采用图 2 2 所给出的计算图式开展推导，并比较 计算结果与图 1 1 的有何不同。可以看出，这样的探索性专题不仅能帮助学生掌 握等效矩

6、形应力图形的概念和推导过程，同时还融合了材料力学性能的内容， 使学生从孤立的章节学习转换为各部分内容的融合贯通，培养了探索与创新精 神。结构设计原理课程内容非常广泛，能够设置探索性专题的内容很多，可根 据学生的兴趣和教学计划进行合理安排。三、结合工程案例，培养学生工程实践能力案例教学法是根据教学目标的需要，以案例为基本素材，将学生带入特定 的事件情景中，进而分析和解决问题，其最根本的内容就是案例的选取和使 用，这也是案例教学区别于其他方法的关键。结构设计原理作为土木工程本科 教学中重要的专业基础课，案例教学是教学过程中的重要内容。在结构设计原理教学中运用案例教学法，能更好地调动学生学习的积极性

7、 和创造性。教师通过深入挖掘现实工程具体的案例，激发学生的学习积极性，引导他们通过自己的观察、思考、分析、选择、领悟去获取知识，并把所学的 知识运用于实践。首先，设置与课程的基本教学内容紧密相关的案例，案例必 须符合教学目标的要求，以保证师生间围绕案例所进行的活动是有效的，案例 必须符合客观实际，反映实际工程常规做法，能揭示有关混凝土结构设计的原 理，55结构设计原理案例教学中案例的选择与设置应遵循真实性、典型性、规 范性、启发性和实用性的原则。其次，教师应在平时的教学、科研以及工程实践过程中注重收集各种国内 外土木工程方面的技术资料，紧跟本学科前沿知识，掌握本专业范围的许多新 理论、新成果和

8、设计、施工的新方法、新工艺，在课堂教学中可以将新颖的科 学研究问题与基本教学内容相联系，激发学生的兴趣，引入到课程的教学中， 启发学生思考。在案例教学的过程中，教师应引导学生运用相关3/ 4的知识，大胆 进行思考和积极参加小组的讨论。尤其是最大限度地发挥小组讨论的作用，因 为它并不是简单地再现个人的准备过程，而是通过成员积极的参与，将学习提 升到一个更高的水平，并使学生学会相互间的协作与交流。四、加强课程设计 过程的指导与管理课程设计是对课程的一次重新学习，是结构设计原理课程教学的重要环 节，是将学习内容有机联系起来的纽带，通过课程设计，可以提高学生处理实 际问题的能力。同时，课程设计是土木工

9、程专业毕业设计的先导，好的课程设 计可以有效地提高毕业设计的质量。笔者认为应将实际工程面对的具体问题加 以简化，从中取出部分内容作为课程设计的内容，这样可以充分激发学生的兴 趣，保证课程设计的质量，使学生通过设计对课程的内容有一个全面的了解， 更好地提高教学质量。对于土木工程专业的桥梁方向，目前，结构设计原理的课程设计主要是 “钢 筋混凝土简支 T T 梁主梁设计 ”。笔者所在教学团队发现存在如下问题：设计题目 比较单一，不够灵活，学生的选择性较小；课程设计中，部分学生只是简单地 照搬设计样板，或抄袭其他同学的设计，不能深刻理解设计原理；施工图绘制 的深度不够，图面质量较差。针对这些问题，笔者

10、对课程设计教学的命题、教 学进行了改进。首先，对结构设计原理课程设计命题进行改进。结构设计原理课程设计的 命题一直比较单一，而实际上结构设计原理课程所包含的内容很多，如受弯构 件、受扭构件、受压构件、预应力混凝土结构以及圬工结构等。同时，随着科 学技术水平的发展，各种新结构、新材料不断涌现，为了适应时代对土木工程 专业人才的需求，也需要与时俱进，使课程设计的命题多样化、工程化和时代 化。其次，对学生阐述课程设计题目的目的、意义和内容，深入剖析命题的内 涵，使学生有一个良好的开端，避免一开始就产生畏难情绪，尽快进入设计工 作状态。课程设计一般持续 1 1 周至 2 2 周的时间，在这一过程中，应进一步加强 对学生的管理和指导，对于计算书的撰写，应要求规范统一，使之养成严谨的 工程素养。另一方面，应鼓励并要求学生使用 AUTO