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摘要“土木工程力学基础”是中等职业教育建筑专业国家指定的平台性课程.由于该课程概念抽象、计算多、逻辑性强的特点,中职学生普遍感到学习困难较大.模拟实验教学法是行动导向教学框架下适宜专业课教学的一种理实交融的模拟教学法,它按照中职学生形象思维优于抽象思维的认知特点,让学生在动手模拟实验中直观地掌握力学知识与及其应用.本文从中职土木力学教与学的现状调研入手,提出力学模拟实验教学改革的必要性,并结合具体实例说明模拟实验教学法的应用,以对比实验的方式分析模拟实验教学法应用效果,同时,对模拟实验教学中存在问题进行反思,以此来推动模拟实验教学法在“土木工程力学基础”课程教学中的成熟应用.

关键词土木力学模拟实验改革应用

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.ki.kjdkz.2015.05.051

ApplicationofSimulationExperimentalTeachingin

"BasisofCivilEngineeringMechanics"

ZHAOChonghui

（ConstructionVocationalSchoolinFuzhou,Fuzhou,Fujian350007）

Abstract"CivilEngineeringMechanicsFoundation"issecondaryvocationaleducationplatformforbuildingprofessionaldesignatedbytheStatecurriculum.Duetotheabstractconceptofthecourse,tocalculatemorelogicalandstrongfeatures,vocationalstudentsgenerallyfeelagreaterlearningdifficulties.Simulationcoursesteachingpedagogyisanappropriateblendoftheoryandpracticeteachingundersimulatedaction-orientedteachingframework,whichaccordingtotheimageofvocationalstudentsthinkingbettercognitivecharacteristicsofabstractthinking,sothatstudentsintuitivelygraspthehands-onsimulationexperimentmechanicalknowledgeanditsapplication.Inthispaper,thestatusquofromthepostcivilmechanicsofteachingandlearningresearch,putsforwardtheneedformechanicalsimulationexperimentteachingreform,binedwithspecificexamplesillustratetheapplicationofsimulationteaching,topareexperimentallyanalyzesimulationteachingmethod,butwillofsimulationteachingreflectionproblems,inordertopromoteapplicationofsimulationteachingmature"basiccivilengineeringmechanics"courseteaching.

KeywordsCivilEngineeringMechanics,simulationexperiment,reform,application

传统的中职“土木工程力学基础”课程内容抽象、枯燥.教师不爱教,学生不愿学,课堂教学不佳.学校专门成立力学教学改革攻关小组,编写《土木工程力学基础》（多学时）模拟实验化教材,开展“土木工程力学基础”课程模拟实验教学改革,开发力学模拟实验教学用的教具和学具（实验元件）,边改革创新边课堂实践,把模拟力学实验结合多媒体技术,将难于观察到的杆件受力与变形进行模拟再现,较好地解决了力学理论概念抽象、计算多、逻辑强的问题,同时,帮助学生克服理论与实践脱节的现象,实现知识到能力的顺利迁移,从而有效提高力学教学质量和效果.

1力学模拟实验教学改革的缘由

“土木工程力学基础”是国家规定的中职土木水利类专业的平台性课程,是连接公共基础课与专业课之间的桥梁和纽带,它与其他专业课程相比,存在着概念抽象、计算多、连贯性强的特点.力学课程自身“难”的问题,使中职学生学习普遍感到困难,笔者曾对某年级建筑工程施工专业二百多名学生进行摸底,其中仅有10%左右学生能跟上教师进度,近60%的学生缺乏学习信心,力学期考卷面成绩及格率不到50%.同时,任课教师普遍感到自己像是在台上唱独角戏,无法体会教学的成就感和喜悦感.面对这一困境,如果教师只会发牢骚、怨天尤人,而不去从自身教学策略上找原因、想办法,将问题的原因归结于学生学习能力差、学习态度不端正等方面,那是永远无法突破力学教学的困境.因而,寻找一种既能适应力学学科特点,又能激发学习积极性的新的教学方法迫在眉睫.为此,我们从中职学生认知特点和力学课程的学科特点出发,通过长期的研究和实验,总结出一种不同于传统教学的新方法――模拟实验教学.用实验来模拟构件的受力与变形、揭示力学原理,让学生从抽象思维中解放出来,激发学生学习兴趣,让学生体验学习的快乐.

2力学模拟实验教学方法的特点

传统力学课堂教学往往以教师讲授为主,整个过程大部分学生在台下听、看和算,而学生学习的主动性与创造性难以发挥出来.因此,结合力学教学的特点,利用小实验模拟,并结合多媒体技术,将难于直观观察到的力学现象在课堂上直观展现出来,同时又能让学生动手模拟操作,这样既能解决力学理论抽象、枯燥、不易理解的问题,又能改变学生在学习过程中被动现象,激发学习主动性与积极性.

2.1模拟实验直观地诠释力学原理

我们研发了与《土木工程力学基础》教材配套的模拟实验用元件盒（教具与学具）,元件盒里面配备相应的力学模拟实验器件,通过力学模拟实验将构件受力变形效果放大（如图1、图2）,这样结构构件受力与变形既能看得见又能摸得着,构件的受力原理就可以直观地呈现出来.同时,直观化教学符合中职学生直观学习优于抽象学习的认知特点,有助于降低学生学习难度,获得成功感,体验学习快乐,让学生们在课堂上抬起头,注意力不再集中在手机上,主动参与学习,真正“动”起来.

图1纸板放上链条,纸板向下变弯,体现力与变形一致性原理

图2对不同约束的钢片施压,来模拟不同支座约束与压杆变形的关系

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2.2模拟实验灵活地创建教学情境

除了利用实验元件盒中的元件进行模拟实验教学外,而许多模拟实验教学的器件取自日常用品,教师及学生可以结合自身教与学的特点,开发与利用身边的资源,进行创新设计,去模拟结构构件的不同受力方式,巧妙创建教学情境.例如学生学习“平面汇交力系合成与分解”时,教师可以设计这样一个模拟实验：用一根尼龙绳子绑住学生课桌,让学生设法借助教室里其他构件,使自己用最小的力气用绳子拉动课桌,这样的设计能激发学生去思考,去寻找要借助的东西,课堂气氛因此活跃了.这时,学生可以将绳子的另一端头绑在一个固定点上（例如教室的窗栅）,然后从绳子中点垂直于绳子方向用力拉动,就能很轻松地移动课桌,通过这样的现场体验,学生对“力的合成与分解”概念及其应用有了初步认识,再深入学习该章节的内容就容易多了.

“土木工程力学基础”模拟实验教学法应用参考属性评定
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