材料力学教学中加强力学建模能力的探索与实践

针对培养目标调整和学时减少的现实情况,从材料力学课程特点出发,在课堂教学环节的全程训练、力学建模与分析报告的综合训练、力学建模能力的考核评价等3 个方面,对材料力学教学中加强学生力学建模能力培养进行了有益的探索和实践. 结果表明,这些方法提高了学生学习兴趣和教学效果,对提升教学质量具有较高的参考价值.     

工科专业材料力学教学创新的探索与实践

结合材料力学课程工程背景强、应用领域广的特点及学校工科专业优势,从提高力学教师的创新素质,营造和谐互动的课堂氛围,注重采用不同的构造方式组织和设计教学内容、改进教学方法和教学手段等方面,对材料力学课程教学创新做了有益的探索和实践. 实践表明这些举措对材料力学教学创新不断深入,提高教学质量有一定的参考价值.     

OBE理念下的材料力学教学方法改革与实践

为提高材料力学教学效果,培养学生分析和解决实际问题的能力,开展了目标导向教育(outcome based education,OBE)的教学方法改革与实践。以采矿专业大学生为教学对象,结合巷道支护技术的最新发展动态,针对轴向拉伸、轴向压缩、扭转、弯曲、组合变形和压杆稳定分别导入顶板锚杆、墩柱、锚杆孔钻孔、巷道顶板锚杆布置优化、钢管混凝土支架破坏和墩柱稳定性等案例,运用相关章节力学知识,最终解答了案例。OBE教学方法能让学生深刻地认识到材料力学和所学专业的密切关系,激发学生的学习兴趣,培养学生的科学素养和研究性思维,实践创新和解决工程问题的能力,教学效果显著。     

新工科背景下基础力学实验教学模式改革实践与探索

针对“约定真值”的传统实验教学模式存在的判据模糊、内容固化和数据处理简单等不足,本文开展了“新工科”基础力学实验教学模式改革探索工作。通过调整教学观念、丰富实验内容和系统数据处理等方法,明确了基础力学实验判据,构建了以学生自主实践为中心,旨在培养实践创新能力、人文素养和家国情怀的力学实验教学新模式。

     

论创新型工科的力学课程体系

如何培养技术创新拔尖人才,既是钱学森之问,更是时代之问——21世纪后,创新被国家置于发展全局的核心位置. 力学的技术科学或工程科学属性,内在地决定了它能够、并且应该在回答钱老之问时,起到基础性的作用. 按照这个信念, 清华大学于2009年设立了定位于工科基础,同属清华学堂人才培养计划暨国家基础学科拔尖学生培养计划试验的钱学森班(简称钱学森班). 作为负责钱学森班的 首席教授,我在本文里首先论证三个基本观点：(1)力学同时拥有定量化“基因”(简称量化基因)和技术创新“基因”(简称创新基因); (2)前者在以往发展得很好, 后者却相对发育不良; (3)这种发展不平衡有可能正是近30年来力学遭遇较大困境的内在根源,并且影响到工科创新. 接着,在简要 介绍钱学森班的培养方案和实践案例的基础上,力图表明：以“通过研究学习”为牵引,可以构建一个大幅删减总课时要求却同时加 强基础科学地位的课程体系,激发起学生的强烈学术志趣、有效实现对技术创新基因的强化. 实践说明,这个培养模式受到了学生们的 热烈欢迎和诸多学科导师们的认可. 最后,对力学面向未来技术创新的关键发展方向,进行了讨论.     

新工科背景下地方高校材料力学金课建设路径与探索

大学课程中的"金"和"水"之争议成为热点,地方高校的材料力学课程亦面临此问题。为适应新工科建设和地方高校转型升级需求,重组材料力学知识模块,利用多维度素材建设、"教与学"模式转变以及多指标综合评价等手段,建立一套教书与育人、课内与课外、理论与实践、教学与科研、设计与竞赛相结合的"教学相长、内外联动、上下融合、虚实结合"的材料力学金课,以此激发学生的学习动力和专业志趣,实践效果良好。     

浅谈力学专业教育中的建模问题

讨论了在本科力学专业教育中建模教育做得不够的原因,提出加强建模能力培养的意见．     

材料力学教学深层互动探索与实践

大学课堂教学中影响教学质量的主要问题是学生的学习态度,如何调动学生学习的积极性,是每位任课教师需要深入思考的问题。本文以材料力学课程教学为载体,结合管理学中的二八定律,以大学生力学竞赛为契机,研讨教师与学生之间的深层互动交流问题。深层互动分为课程授课中的互动和力学兴趣小组的互动两个层次,通过互动一方面为优秀学生打开上升通道,另一方面将优秀学生树为榜样,潜移默化中影响其他学生的学习态度,进而改善整个班级的学习风气。实践表明,深层互动教学模式能有效激发学生学习材料力学的兴趣,取得了良好的教学效果。

     

交互式和可视化的弹塑性力学教学方法探讨与实践1)

交互式教学方法的实施可引导学生参与到课堂教学中,调动学生学习的积极性和主动性。利用MATLAB软件的图形用户界面模块,建立了弹塑性力学经典问题数据库,设计了交互式参数输入和可视化结果输出平台。通过改变应力解答中各物理量的设定值,可直观地显示应力的二维或一维分布,使学生不再被枯燥抽象的公式困扰,还能通过可视化界面直观形象地理解应力的分布特征。交互式和可视化的弹塑性力学教学方法的实施,既能增加学生的专业兴趣,加深学生对所学知识的理解,又能使教师获得教学成就感。     

将ANSYS引入材料力学课堂的教学实践1)

材料力学的传统课堂教学着力于公式的理论推导,内容相对枯燥;而实验课难以与课堂教学同步进行,且无法直观给出除变形以外的其他信息。为提高课堂教学效果,将ANSYS引入材料力学的课堂教学中,通过动画和云图的方式生动形象地给出材料力学各类变形问题中变形和应力情况,结合理论公式同步讲解,不仅可以加深学生对各类力学概念、知识点以及公式的认识和理解,而且可以激发学生的学习兴趣和创新性思维,有助于工程应用型人才的培养。     

新工科背景下力学跨学科课程的建设与探讨

新一轮科技变革业已开始,我国正在大力推动“新工科”建设。力学专业作为工科的关键基础之一,需要结合新时代工程教育改革方向来推进专业教育与学科建设。本文以生物力学与仿生跨学科课程为例,分析了当前跨学科课程所面临的学生缺少了解、教师定位不清、教学方式单一等问题,提出了与低年级通识教育、基础力学课程、现代教育技术相结合的针对性措施,并对其实施效果进行总结,以期为现有工科中的跨学科课程建设提供借鉴和参考。     

新工科背景下的材料力学虚拟实验仿真范例库建设

面向新工科创新拔尖人才培养,建设了材料力学课程专属的虚拟实验仿真范例库,尤其融入了火箭筒壳轴压稳定性分析与设计、冬奥滑雪头盔变刚度抗冲击设计等工程案例,构建了问题导引、交互、体验、反思为一体的信息化混合式学习场域,完善了材料力学科教融合工程化教学资源体系。该范例库基于Python语言建立了一系列标准构件及工程实例的建模与有限元分析参数化脚本,可实现典型工程结构的强度、刚度和稳定性有限元分析的自动实施与演示。在此基础上,本文还提出了材料力学课程全学习周期多元形成性评价体系,实现对学生新形势下学习状态与能力的诊断性评价,以促使学生合理制订学习规划并自主开展学习,使得虚拟实验技术的实际教学效果最大化。教学实践表明,该虚拟实验仿真范例库有利于培养学生工程创新能力,激发学生力学报国情怀,成为材料力学课程思政的重要载体。

     

工程问题导向型材料力学教学法改革与实践1)

为提高材料力学教学效果,开展了工程问题导向型材料力学教学法改革与实践。课堂在讲授基本原理基础上,以工程问题为实例重点介绍应用基本原理解决问题的思想与方法;灵活课后作业形式,引导启发学生以兴趣小组为单位,应用所学基本原理探索研究问题,开展学习与实践活动。教学改革实践取得显著效果,不仅强化加深了学生对基本原理和知识的理解,更提高了学习兴趣,培养了学生主动思考解决问题的能力,锻炼了学生的动手能力和创新意识。     

材料力学考核评价方式的改革与探索 1)

现有考核评价方式侧重期末考试而忽略过程考核,结合材料力学课程,探索一套注重过程考核的评价体系,综合评价学生对本课程的掌握程度,即将期末考试成绩在总评中的占比由70%降低至50%,平时作业、随堂测验、模块测验、实验考核和案例分析成绩各占比10%。新评价方式更加注重对学生学习过程的考核,使学生在整个课程学习过程中保持高度紧张感,提高学习的时效性和目的性,进而提高学生学习材料力学的热情和材料力学课堂教学效果。     

材料力学 教学中的编程实践1)------应力状态分析

介绍了利用Excel中的VBA语言进行材料力学教学中的编程实践,制作交互式的动画,让抽象的概念和枯燥的理论知识变得形象和生动化。 通过动画及其工程应用展示,能够帮助学生培养解决复杂工程问题的能力。 此外,由于该编程入门简单,也可以通过实践性的大作业帮助学生提升编程能力和计算机的应用水平,从而能够更好地适应科技的发展和复合型工科人才培养的需求。     

材料力学实物演示教学培养创新能力的实践

通过课堂实物演示分析帮助学生掌握力学基本概念,基本规律,引导学生运用力学原理分析力学现象,解决力学问题,是在课堂教学环节培养学生创新能力的有效途径.通过钢卷尺演示分析开口薄壁杆件中心压杆失稳,侧立弯曲失稳及水平布置弯曲失稳现象.分析了钢卷尺水平布置弯曲时,卷尺拉出长度相同的条件下,截面弧形凸出一侧向上时失稳,凸出一侧向下时不失稳的现象.     

材料力学教学内容改革的研究与实践

提出一种材料力学教学内容改革的方法,介绍了该方法的运用效果.     

强化学生力学建模能力的几点思考

本文提出了以培养力学建模能力为载体, 强化力学思维方式的教学思想. 重点以固体力学主干课程为基础分析和讨论了力学模型的概念和要点, 强调了力学基本量和基本原理学习的重要性, 并对力学模型的建模方法、分类、基本原则进行了讨论. 通过理论力学和材料力学的典型例题分析, 举例说明了建模步骤. 最后, 对如何在教学中培养学生力学建模能力、学习要点、学习方法进行了探讨.     

基于平板电脑的理论力学课堂教学模式1)

针对理论力学课程教学中传统黑板板书和PPT课件演示两种方式的不足,提出了一种基于平板电脑的新型课堂教学模式。文中介绍了该教学模式的基本组成及独特优势,并结合作者的教学实践给出了基于平板电脑的3种具体课堂教学方案,讨论了它们的优势和不足。     

关于力系等效、主矢和合力概念的讨论1)

力系简化问题是工程力学课程非常重要的一节,深入理解该问题对于后续力学课程的学习和力学知识的正确运用具有很重要的指导作用。然而教科书中对于该部分的讲解不够清晰, 给学生和青年教师带来了较大的困惑。因此,笔者根据自己的教学实践和科研经历,力求通过对相关问题的论述,理清力系简化,主矢和合力等概念,这对于力学教学和科研问题中力学知识的成功运用具有重要作用。