土木工程力学的作用范文
时间：2023-12-18 11:19:27
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篇1
一、土木工程教学模式的研究背景
全球经济发展进入一体化的趋势日益加快，工程建设的规模越来越大，导致我国对工程建设人才的需求与工程建设材料的需求日益提高。高等职业化学院对土木工程专业人才的培养越来越重视，现代土木工程教学的发展呈现出了多样化与多功能化的趋势，专业化的土木工程发展对学校培养土木工程人才提出了新的要求与标准，对职业化教育提出了高层次的要求。高职院校实践性的教学是改善专业化教学内容，提升土木工程职业化培养能力的一种综合发展能力，高职院校的土木工程力学教学模式的创新对提升学生的学习能力与土木工程的实际应用能力有着重要作用。
教学模式指的是一种教学方式的集合体，它是集合了教育思想与教学理论为一体的学习模式，教学模式是学习理论的教学实践过程，是开展教学活动的一种方案。基于现代化高职院校的教学模式，土木工程的力学教学模式仍然保持着较为传统的教学思路与观念。土木工程力学教学模式的创新是提升土木工程专业化培养能力与提升人才培养模式的关键环节。教学模式本身是教学手段与教学理论知识的具体化，也是直接面向与指导学生学习与实践的关键内容，具有一定的可操作性特点。在土木工程力学的教学理论与土木工程实践工作探索过程中，必须要掌握好具体的细节与关键部分，教师要均衡分析土木工程力学教学理论与教学思想，转变土木工程力学的教学意识，教师要控制与组织课程教学内容，遵循学生的学习主动性与主体价值性。
二、土木工程力学教学模式存在的基本问题及改革的基本思路
作为理论性比较强的学科，力学的讲授主要还停留在教师讲、学生听的层面上。尽管在力学教学中引入了新的教学手段——多媒体，也仅仅是将板书转换到大屏幕上。这样的教学方式，教师处于主导地位，有利于课堂的控制；然而学生在学习中，没有发挥主观能动性，一直处于被动状态。学生在学习过知识点后不能将力学知识与工程实践很好地联系在一起。这样的教学方式不符合我国高职高专教育重在培养应用型高端技能人才的目标。
随着我国信息化技术在工程项目建设中的应用，土木工程建设与土木工程的职业化教学必须要遵循这个规律，深化信息化的教学转型，提升信息化技术的应用能力。土木工程的力学教学过程中一般都会采用多媒体教学方式与信息化技术教学方式，以此来提升土木工程力学课程的实际应用能力，改善了土木工程多媒体的应用能力，帮助学生尽快的掌握了土木工程力学教学的相关内容与技巧，加强了学习组合与学习思想的传播。计算机辅助教学模式与计算机信息化土木工程建设方式帮助这些学习者提升了自我的土木工程实际应用能力，这就是现阶段的主要教学思想。
三、土木工程力学教学模式的改革方法
（一）以实用为目标、选择合理的教学内容
教学模式的改革是以人才培养目标的设定和教材内容体系的改革为前提的。高职高专的力学教材不应只是本科教材的压缩和浅化。对于高职高专的学生而言，学习力学的目的主要不是为了开展设计工作，而是将力学与工程实践相结合，解决工程实践中一些具体问题。这就需要一本以实用为主的教材。教材中重应用，抓基础，满足高职教学的理念，突出施工企业所需要的技能型人才所具备的职业能力。为了更好的开展力学教学，我院正在编写一本适用于土木工程方向高职高专的力学教学——《土木工程实用力学》。
（二）改革课堂教学方法、提高学生学习兴趣
传统的讲授法已经不再适用于现在的高职高专教学。在教学中，应以学生为中心，借以提高学生学习的积极性，培育学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新意识。
其一，教师要巧妙的设计课堂。初学者很难理解力学知识，如果仅仅是按照逻辑顺序讲解，学生会认为课堂很枯燥，出现厌学的情绪。教师首先从生活中寻找相关的力学知识，让学生在周围的事物中体会到工程力学，从生活中的事物转变成力学图示，让学生意识到力学就在身边，激发学生的兴趣，培育学生对于工程力学的概念。同时，教师也可搜集与力学相关的故事，在课堂上与学生分享，增强课堂的趣味性。
其二，注重培养工程意识，做好案例分析。在教学中，将实际工程的力学案例引入，让学生在学习知识的同时清楚的知道该知识点的工程作用，并且将工程中的算例引入到课堂教学，如便桥简算、脚手架强度校核等等。同时，大量收集古今内外与力学相关的工程事故，与学生共同分析出现事故的原因，让学生在分析中大胆发言，并且讨论避免事故的方法。通过事故中的惨痛教训让学生铭记力学在工程中的重要性，同时让学生认识到工程质量是工程的生命。
其三，运用启发式教学展开课堂讨论。教师要善于向学生引出问题，启发学生发现问题。被动型的人才已经不能满足我国目前对于高技能型人才的要求。为了培养具有创新能力，在课堂中应当适时的进行课堂讨论。这里要求教师对教学内容要有深刻的认识，像抖包袱一样，将课堂内容精彩呈现，教师起到引导与总结的作用，鼓励学生大胆发言，各抒己见。甚至可以将力学知识与其他学科，比如哲学，进行结合，激发学生的创造性思维，打破思维定式，在学习知识的同时能够开拓思想的领域。
其四，在教学中运用多种教学手段。如今的力学教学已经引入多媒体，在运用多媒体教学时，应将力学中抽象的图示如支座、节点、桁架等的原型展示出来。还可以运用动画，让学生理解构件的变形、破坏等等过程，还可以让学生观看与力学有关的视频，让学生将晦涩的力学知识与多彩的现实世界结合在一起，并且可以让学生看到实际工程中力学的应用，这样更有利于教师引导学生课堂讨论。
（三）完善考核方法
力学教学的考核方法主要是以期末卷面为主。这样的考核方法过于片面。应将考核方式从两方面改革。其一，将期末考试改为阶段性考核，以对学生起到督促的作用；其二，将卷面为主的方式改为以实践创新能力考查的方式，以课题发言、讨论为依据，可组织课堂演讲、论文等等方式对学生进行评分。
（四）逐步建立开放性教学模式
篇2
土木工程力学是土木工程重要的理论和实验基础，它是研究结构和构件安全地承受各种作用（荷载等）的一门课程。该课程研究的结构和构件的强度、刚度和稳定性等问题离不开内力分析，内力分析是土木工程力学最为重要的一个环节，而最能体现杆件各截面分布情况的当属内力图，内力图具有较强的直观表达性，制作方便，因此内力图成为杆件内力表达的重要手段。笔者根据多年教学实践，对土木工程力学中最为常见的几种内力图作一探讨。
教材画内力图是列内力平衡方程，由方程画出内力图，而新方法是倡导利用内力图规律和荷载的“突变”，直接画内力图，快而简便，是正确绘制内力图的关键。
一 轴向拉（压）杆的内力图——轴力（FN）图
轴向拉（压）杆的受力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。轴向拉（压）杆的轴力图——FN（x）的图像直接反映出轴力与截面位置变化关系，较直观；而且还能确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。轴力图的简便画法为：（1）以外力作用处为界，将杆件分段；（2）在分界处：突变值＝集中载荷（其余各处为一水平线）。轴力图的要求为正负号、数值、阴影线与轴线垂直。熟练掌握以上几点，就可以准确无误地画出轴向拉（压）杆的轴力图了。
二 扭矩图的画法
扭转变形的受力特点是在垂直于杆轴线的平面内，作用有大小相等、转向相反的一对力偶。扭矩的正负号判别用右手螺旋准则，即右手四指代表扭矩的转向，当大拇指背离截面为正，反之为负。扭矩图以外力作用处为分界处，突变值等于该力偶值。扭矩图画法可以参照轴力图的画法。
三 直梁弯曲——剪力图和弯矩图的画法
在建筑工程中，为了迅速判断梁危险截面的位置（一般是剪力或弯矩最大值所处的位置），必须明确剪力和弯矩沿梁轴线的变化规律，我们通常采用绘剪力图和弯矩图的方法来表现它。建立内力方程的方法是原有教材中作内力图的最基本方法；建立了内力方程再结合数学上的函数图像性质作图，但工作量大，通过考察大量内力图，我们发现：在常规荷载作用下内力图的函数图形是直线和二次曲线，只要定出起点和终点的值，再对函数图形的形状进行定位，就不难作出内力图了，所以我们采用确定控制面法。
1．控制面法
控制面不外乎梁的起、止截面，均布载荷的起、止截面，集中力、集中力偶作用截面，以及剪力为零的截面。采用控制面法绘图，就是先在这些截面对应的点处求内力值，然后在内力图上定位，即定性地判断各段的剪力图和弯矩图的形状、图形变化趋势等，再根据荷载性质用直线（或曲线）连接定位点。在熟悉内力图规律的基础上，熟记以下口诀：剪力图，力偶瞒，均布载荷呈斜线；集中力，有“突变”，两个力间平线牵；定位置，看力点；求大小，比例见。弯矩图，力偶显，均布载荷抛物线；纯力偶，有“突变”，力偶之间平线牵；集中力点藏弯矩，同它力点斜线连。
2．用叠加法画弯矩图
用控制面法作梁的内力图较用内力方程简单，然而它毕竟需要确定控制面，以及确定内力值等步骤，若我们采用叠加法，在某种情况下比控制截面法更便利。叠加原理是由几组荷载作用所引起的某一参数（约束力、内力、应力、变形），等于各荷载单独作用所引起的同一参数的叠加，一般来说，在常见荷载下梁的剪力图较为简单，不需要叠加，而较多使用叠加原理作画弯矩图。使用叠加原理作弯矩图的方法叫叠加法。用叠加法画弯矩图的步骤为：荷载分解；作分解荷载的弯矩图；叠加荷载共同作用下的弯矩图，相应的纵坐标代数相加。
四 静定平面刚架的内力图——弯矩图、剪力图、轴力图的画法
刚架是由直杆组成的具有刚结点的结构，其特点是：在梁和柱的联系处为刚结点，当刚架受力而产生变形时，刚结点各杆端之间的夹角始终保持不变。从受力角度来看，刚结点的最大特点就是可以承受和传递弯矩，优点是结构刚度大，内力分布合理。研究它的内力时，一般在刚结点处，用垂直于杆轴的截面将刚架截开，形成若干杆件段，即将刚架拆成横杆和竖杆，再根据刚架的特点分别画横杆和竖杆的内力图，于是刚架的内力问题就转化为单个杆件的内力问题。分别作各杆件的内力图，随后将各杆件内力图合在一起，构成刚架的内力图。可以概括为“先分后合”。
刚架内力图的绘制方法归纳如下：（1）绘制刚架内力图前，先求计算支座反力；（2）将刚架节点处截成若干杆件，画单个杆件的内力图；（3）将单个杆件的内力图进行组合绘制内力图：用截面法求解刚架任意指定截面的内力，再应用与前面相同的弯矩图、剪力图、轴力图的绘制规律与绘图方法作刚架内力图。
绘制刚架弯矩图时应注意以下几点：（1）刚结点处应满足力矩平衡；（2）铰结点处弯矩必为零（在无外力偶的情况下）；（3）无荷载区段弯矩图为直线；（4）均布荷载区段弯矩图为二次曲线，曲线的凸方向与均布荷载指向一致；（5）利用q、FQ、M三者之间的关系作图；（6）运用“区段叠加法”作M图。
综上所述，各种内力图的画法是在掌握各种变形形式受力特点的基础上充分利用内力图规律和“突变”规则，从“零”开始回归到“零”的一种画法，在实际中，只有多做多画，才能真正掌握画内力图的规律和奥妙，才能在掌握基本方法的基础上达到融会贯通、灵活运用，才能真正提高分析问题和解决问题的能力！
篇3
一、土木工程结构损伤、振动损伤与安全诊断
在土木工程当中，结构损伤所指的是结构材料及其几何特性出现改变，会给当前结构性能与整体系统力学带来影响。由土木结构强度、刚性与稳定性上看，土木结构损伤主要包含内部缺陷、材料缺陷与设计结构隐患、结构裂纹、性能下降等。振动损伤所指的是结构因振动引发的损伤，经过各振动信号采集与处理，对结构损伤给予判断，因振动源存在不确定性，振动测试环境比较复杂，具有不可控性，此类损伤诊断较难实施。
二、土木工程结构损伤的诊断方法
2.1整体检测方法
整体检测方法主要通过建筑物原有力学模型，通过施加各种假设荷载或振动作用，分析建筑物的荷载极限，主要适用于有详细的工程力学计算书建筑物，对于近二十年建成的超高层框架结构或连续多跨单层层建筑物，最好有静力学、动力学、运动学力学分析的计算机模型。但因为检测方法对力学模型的依赖，未必适用于改革开放前甚至各种古代建筑等缺失力学计算书的建筑结构损伤分析，部分受到地震、海啸、或者例如九江大桥撞击甚至911恐怖袭击的建筑物则不适用，因为其设计模型和实际模型条件已不一致。
2.1.1系统识别与模型修正法
系统识别与模型修正法主要是应用基本的运动方程、动力测试资料与有限元模型进行优化约束，并修正结构模型刚度、质量及阻尼分布等，与结构动态响应相接近，经过基线模型及修正模型矩阵的比较，能对土木结构损伤给予诊断。Nastran软件对系统识别与模型修正法的支持度很高，能提供静力学、动力学、运动学力学以至热力学的模型分析功能。应用这种方法在子结构的划分及处理上优势较多，因测量噪声、模型误差与土木结构等在局部刚度变化上不是很敏感，实际应用颇受限制，致使特征方程的求解出现亚定问题，要有效解决模型于数据不定性，可应用统计推断法，像贝叶斯法，根据边界条件中的子结构修正，能减少未知数，同时，运用良态建模与子结构合理划分等，获取最优信息量。
2.1.2动力指纹识别方法
在土木结构诊断中，动力指纹识别是在结构特性变化下，如结构参数中的质量、刚度及阻尼等出现变化，相应动力指纹就会出现变化。动力指纹便能看成结构损伤标志，重用动力指纹主要包含振型曲率、频率、MAC与应变模态等，经实际结构试验，土木结构损伤中的固有频率变化比较小，振型的局部刚度变化较为敏感，不过其精准测量比较困难。
2.2局部检测方法
这种检测方法被大量用于建筑物中局部受损构件的检测，主要包含染色法、目测法、涡流法、以及前文提及的超声回弹综合法与发射光谱法等，这些检测方法中的大部分应用在某部件焊接缺陷、裂缝位置、受偶然荷载损坏的构件、与腐蚀磨损等方面的检查，在实际检测当中，多种技术的联合应用能对结构状态进行评价。
通过局部检测，找出结构损伤点，通过注浆、二次抹面、壁可法或者构件破坏重新浇捣，及时补强，提高构件耐久性。但因为局部检测的对象是构件，仅能处理诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量缺陷或偶然荷载破坏的构件，当处理整体受损，或者改变使用用途、调整建筑结构的建筑物，还需要结合各种整体检测方法检测。
2.3无模型的诊断方法
在土木结构的损伤诊断中，无模型诊断方法并不需要有关结构模型的特征量，从土木结构振动的响应频谱、时程与时频等进行特征量提取，实施结构损伤的诊断。这种诊断方法起初仅应用在机械损伤诊断当中，进入21世纪之后，才逐步应用在土木结构当中，其诊断方法主要有频域法、时域法与时频分析法等三类，其中，频域法是运用频响函数对损伤诊断的指标进行构造，如波形识别指标在桥梁结构中的损伤诊断。
三、土木工程结构中的损伤诊断相关问题探究
在土木工程当中，其结构的损伤诊断是很重要的，直接关系着土木结构稳定安全性，损伤诊断法在航天、航空与机械等领域应用较为广泛，在土木工程，特别是桥梁结构中，其应用有效性还需不断加强，因土木结构的影响因素并不确定，结构也较复杂，在实际应用当中，诊断方法还存在较多困难，需要不断深入研究及实践，损伤诊断当中，对实际结构损伤的数据需求量大，不过实际数据比较有限与不足，运用大量试验对标准样例与损伤数据进行获取，所付出代价较为昂贵，并且费时费工，损伤结构研究当中，构建结构模型，并运用数值仿真实施相关研究，其现实意义更强。
我国的结构损伤的诊断发展迟于欧美、日本等西方发达国家，即使对比香港，我国大陆还是处于萌芽的阶段，其主要原因首先是我国目前新建项目之多，导致政府相关主管部门暂时未能顾及土木结构使用的安全，未能退出相应政策支持，这需要政府立定决心，成立分管土木结构使用的安全的部门，仿效香港制定相关的建筑物周期性诊断的法律法规；其次，国内支持土木工程力学模型的软件、各种检测工具和标准匮乏，即使有更好的检测方法也会因市场缺乏竞争而导致价格高昂，使用者望而却步，也是制约结构损伤的诊断的重要因素，许多设计院目前还是依赖工程师手稿计算，而对建筑物的安全鉴定还是使用目测法、染色法等低效率方法，所谓工欲善其事必先利其器，须由国家主管部门牵头，研究属于中国的力学模型软件，制定安全鉴定的行业标准以致国家规范。
四、结束语
在建筑工程中，土木工程结构作为其重要构成，结构损伤程度直接关系建筑质量及其安全性，加强土木结构的损伤诊断是非常必要的，我国土木结构的损伤诊断已比较系统与深入，不过依然存在一些问题，需要运用合理诊断方法，对其损伤进行诊断，为土木结构的安全可靠性提供相关参考依据，确保建筑工程质量的安全性，保证人们的生命财产安全。
参考文献：
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中图分类号：G6420 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）05004705
为提高工程教育人才培养质量，教育部于2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”，很多高校以此为契机，探索行之有效的教育教学方法，以适应新时期大学生的特点以及国家建设的需要[1-2]。基于此，我们以工程力学课程为平台，开展了以职业能力为导向的教学改革。土木工程师的职业能力除了专业素质外，组织管理、人际交往、沟通表达、团队合作、自主学习、计算机软件操作、分析和解决问题等综合能力也不可或缺，职业道德素质也格外重要。因此，教学需要以职业能力为导向，提高学生的竞争力，打好专业基础。结合工程力学课程教学，采取全方位探索的改革思路，多角度促进学生各方面职业能力的提高。
一、价值观教育
“师者，所以传道受业解惑也。”目前在大学教育中，教师的作用更多的是关注专业知识的传授，而与职业相关的职业道德、职业成长和职业规划等内容却很少涉及。
大学生普遍缺少这方面的知识，他们对专业基础知识与其未来工作生活的关系，未来职业发展等都没有一个清晰的系统认知。因此，
他们对工程力学这类专业基础课毫无兴趣，学习不积极认真，最后导致力学基础不扎实。在授课过程中要以专业知识为出发点，利用与实际紧密结合的实例触动学生，列举力学名家及工程名师的经历教育学生，逐步让学生了解土木工程职业发展的常规过程，以及在设计和施工单位中作为技术人员所需要侧重掌握的知识
体系，并深刻理解工程力学在专业知识体系中的核心地位。教学中巧妙地将力学理论与工程实际结合，使学生反思并了解作为土木工程师的能力与责任，懂得只有具有扎实的力学功底与专业知识技能，才能设计出合格的建筑作品，避免在设计和施工中发生最基本的常识性错误（如混凝土阳台钢筋布置应在上部，而不是下部）而造成不必要的经济损失和人员伤亡。
二、开拓学生视野，加强与工程实践关联点的介绍
工程力学知识源自于工程实践，在课程讲授的过程中，强调知识最初的来源，即知识的逻辑起点，是人们在长期生产实践中为解决实际问题而总结出来的客观规律。课堂学习的缺点是脱离生产实践，学生往往不清楚现在学的知识在将来工作中的作用。以工程实例说明知
识被运用后的力量和价值所在，可以唤醒学生的学习热情。与此同时，授课时介绍相关理论提出时的工程背景，如魁北克大桥坍塌之谜与压杆稳定之间的关系，以及相关理论提出者，如达朗贝尔、圣维南等的简介等内容，能直接引发学生思考并从这些科学家的人生经历中受益，了解科学探索的过程，培养其有理有据的科学思维习惯，体会到学有所用和学有所为，有力地激发其学习兴趣。
以具体工程实例，强调工程力学在工程设计和施工中的运用方式及重要作用。以梁为例（图1），在完成等直截面梁的应力分析与强度条件学习之后，扩展梁的合理设计内容，从材料利用率角度对承受竖向均布荷载的结构效率进行改进[3-5]。主要方式有以下几种：
（1）比较不同截面形状的弯曲截面系数Wz与其截面面积A的比值，设计Wz/A值较大的截面形式，典型的截面是工字梁。
（2）从梁的长度方向进一步改进，形成蜂窝梁。
（3）将蜂窝梁的形式进一步改进，形成平行弦桁架结构。
（4）根据梁的弯矩图改变平行弦桁架的外形为抛物线形桁架。
通过这一系列的梁式结构改进，让学生拓展创新思路，创造性地应用所学知识，并辅以工程应用图片增强对其经济价值的体会，感受知识运用所带来的技术进步与力量，从而重视力学知识的学习。讲授时以头脑风暴的形式进行提问，激发和培养学生勤于思考的兴趣和习惯。
三、适当调整考核内容，增加课外自主学习分数
考核手段一直是影响学生学习动力和学习方法的重要因素。学生成绩的构成一般分为平时成绩和期末成绩，期末成绩以考卷得分为评价指标，而平时成绩以出席、作业及实验情况为主。没有学习兴趣的学生为了得到平时成绩，往往是人到心不到，而且大多抄袭作业。这种现象出现的原因主要是学生学习态度不端正，没有兴趣，也和被动的学习方式有关。基于此，我们提出平时考核增加工程力学大作业的方式，来激发学生的学习主动性，重新划分了成绩的组成，适当降低了期末成绩比例，增加平时成绩比重
。增设的工程力学大作业，以开放题目的形式发给学生，学生需要动手查找资料才能解决问题。解决问题时要形成书面报告，并为全班学生做PPT现场展示报告。通过实践，学生反映良好，在完成作业的过程中，既提升了使用Office办公软件系统的技巧，又增强了他们的表达能力；既增强了他们独立解决问题的能力，又扩展了知识面，不再只局限于学习课本的内容，开拓了学生的视野。
大作业题目的选择形式为自由选题或选择指定题目，各组题目有所不同，难度相近。选题内容要与工程力学课程大纲相关，其范围涉及具有工程背景或生活实践的问题，也可以是对经典理论的探讨。下面以烟囱倾倒的简化力学分析为例说明开放式作业的特点。
题目内容：定向爆破拆除高耸烟囱时，其倾倒过程是个较复杂的力学过程，而在倾倒过程中，往往会发现烟囱向上折断的现象。试建立简化的力学模型对此现象进行分析，找出可能发生断裂的位置，指出简化模型时所考虑的假设条件，比较采用等直圆杆和变截面圆杆两种模型的区别。
学生采用分组形式，6人一组。组长由内部选举产生，并负责召集、组织和记录小组活动。组名要求个性化，提升团队凝聚力与归属感。学生进行作业活动的流程是：确定题目查阅文献资料确定解题思路小组答疑公式推导与理论分析撰写书面报告课堂PPT成果展示。
要解决这样的问题，首先要对问题进行物理过程分析，并将其简化为常见的力学模型，运用达朗贝尔原理求出外力和内力，进而再利用材料力学弯曲应力和强度条件概念求出最大应力位置，从而确定烟囱折断点的位置。在这个过程中，学生通过查阅文献可以扩展知识面，再通过自己的思考与大家的讨论获得分析问题思路，学生在遇到难点时教师再给予指导，锻炼学生分析解决实际问题的能力。通过撰写书面报告与制作PPT，锻炼学生对Office办公软件系统的使用技能，通过课堂随机抽取进行成果展示（图3），锻炼学生的表达能力。
PPT展示成绩由教师与各组组长共同评定，教师占60%，组长占40%，评分结果显示教师评分与组长评分平均相对偏差2.98%，最大7.59%，学生评分基本与教师评分结果一致，做到了客观公正。
学生对开放式作业的评价主要有以下几个方面：知识得到了丰富和加深，增进了相互了解和交流，认识到分工合作的重要性，增强了解决问题的信心，掌握了使用Office办公软件系统的基本技能。
在教学实践中也发现这种模式存在的一些问题与难点：题目选择缺乏自主性，备选题库建设具有长期性，题目设置需要具有渐进层次，个别学生以逸待劳，使用Office、MATLAB、Maple、Mathematica等软件的能力弱，言表达能力欠缺等。
相信通过不断地克服缺点进行改进，一定会取得更好的教学效果。
四、课堂演示实验与动手实验并重，理论联系实践
力学实验是学习力学必不可少的内容，演示实验是帮助学生理解力学理论的最直观方式，可有效增强学生的感性认识。动手实验使学生理论联系实际，激发学习兴趣，增强学生运用理论解决实际问题的能力。依托学校的力学实验教学中心，在教学中我们设置了多个演示实验：低碳钢拉伸实验[4]，梁的截面形式对梁刚度的影响[3]，压杆失稳[4]，动、静滑动摩擦因数的测试[6]，牛顿碰撞球演示动量定理[6]等。动手实验主要设置了不规则形状物体的重心测量[6]，冲击荷载的测量[6]，动、静滑动摩擦因数的测试[6]，固有频率的测定与受迫振动[6]，低碳钢拉伸实验[4]等。
五、联系后续课程内容，形成学科知识体系
教学中注意强调工程力学各部分知识在后续课程中的作用，并以具体例题的方式展示给学生，使学生感受到所学理论知识的直接用途和重要意义。理论力学的静力学是材料力学截面法分析受力的基础，而材料力学主要以单根杆件为研究对象，其基本受力状态的力学性质是结构力学研究多杆件系统受力分析的基础。材料力学中应力、变形、强度条件及刚度条件可在钢结构设计时直接应用。在材料力学中弯曲问题的进一步研究中，两种不同材料的梁的性能研究，以及组合变形中截面核心的概念、以及受力平衡分析都在混凝土结构设计原理中得到应用，还有结构试验课中应变应力的测量原理离不开描述应力状态的应力圆与胡克定律[4]。材料力学中基本受力状态在结构概念体系设计中应用较多，是结构概念的基础[3，5，7]。工程力学与土木工程本科专业课的关系具体参见图4。
六、鼓励学生参与竞赛
力学素质的培养，除了工程力学课堂上的内容，以及通过学生在后续课程的学习加强理解外，还可以通过参加周培源力学竞赛和大学生结构设计竞赛等活动，进一步促进学生的学习能力、毅力培养、团队协作、动手能力、理论与实践结合能力、解决问题和创新的能力。
周培源力学竞赛是教育部高教司主办的大学生科技竞赛之一，目前已发展到全国160多所高校参赛。参加该赛事对提高学生的力学素质有很大促进作用。学校安排教师对历年试题进行剖析，组织学生进行集中辅导。辅导中强调理论联系实际生产生活，激发学生发现并理解相关生产工具的力学原理，通过一系列生产工具的力学原理分析，激发学生对力学应用的识别与应用能力。
全国大学生结构设计竞赛为教育部确定的全国九大大学生学科竞赛之一，是土木工程学科培养大学生创新精神、团队意识和实践能力的最高水平的学科性竞赛，影响力日益扩大。近年来该赛事使用的材料普遍为竹皮，通过胶水粘结来制作结构构件。在对学生进行培训时，通过基本材料力学概念的扩展，使力学概念与结构设计相结合，使学生理解受力状态和材料利用效率的关系，轴力承受荷载效率最高，理解梁的截面形式与受力效果，梁的材料重新分布形成桁架等力学概念。为了提高结构效率，结构材料布置需要尽量沿周边对称布置，结构中受拉部分尽可能以质量轻的受拉柔性材料制作，去掉结构中不必要的部分，以减少结构自重，结构的节点及支座连接要强，以满足结构构件计算模型中关于刚性支座的简化假定，以及结构构件的整体性要求。而对于动荷载的赛题，理论力学中机械振动基础的内容显得更加重要。
七、结语
文章通过多种措施来提高学生对工程力学的学习兴趣，教学效果与学生反馈表明，所做的努力得到了学生的认可，学生学习的积极性有所提高，及格率增加。专业能力与职业素质密切相关，是职业能力的核心内容之一。人总在追求意义，通过各种措施告诉学生工程力学知识与专业能力的关联点，从具体的知识点上理解知识的价值在于运用，是此次教改尝试的核心思想。
参考文献：
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[3]季天建，Adrian Bell. 感知结构概念[M].北京：高等教育出版社，2009.
[4]孙训方，方孝淑，关来泰. 材料力学I、II [M].5版，北京：高等教育出版社，2009.
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1 力的概念
“力”作为物理学中一个十分重要的基本概念，是指物体之间的相互作用。当一个物体受到其他物体的作用后，物体获得速度或者发生的变形我们都称之为“力”。在力学的范围内，我们将物体形状以及体积的变化称之为形变，而将物体的速度变化（包括速度大小以及方向的改变，即产生加速度）称之为运动状态的变化。力作为物体或物质之间的相互作用，当一个物体受到力的作用后，一定存在另一个对其施加这种作用的物体，我们将前者称之为受力物体，而后者则成为施力物体。只要存在力的作用，就一定存在受力物体和施力物体，并且施力物体也是受力物体，而受力物体也是施力物体。力是看不见摸不着的，是由人们在长期的生活实践中逐步建立起来的。
2 建筑力学的任务
建筑力学的任务就是：使所设计的建筑必须是一个结构，且其结构构件（主要是杆件）要既安全可靠（即满足刚度、强度、稳定性的要求）又尽可能地节约使用原材料，以达到最大经济。
3 建筑力学的研究对象
建筑力学的研究对象为建筑（工程）结构和构件。结构：建筑物中承担荷载的体系（承重骨架）。如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、水塔、桥梁、土坝、挡土墙等。构件：组成结构的各单独部分。如：基础、柱、梁、屋面板等。
4 建筑力学在建筑设计中的作用
建筑师要设计出适用、经济、美观的建筑物，必须具备美学、艺术、生成等各方面的理论知识。其中包括建筑力学和结构方面的知识，以便在建筑设计工作中能够选择合理的结构形式。在安全和经济的前提下，实现自己的建筑构思，体现力与美的完美结合。
建筑师要在各专业工程师之间做好协调工作，在初步设计阶段作出选用何种承重结构的决定，向结构工程师提出合理的结构要求，在整个设计过程中与结构工程师共同研究和解决建筑和结构之间可能出现的矛盾。
例如：要建造一栋展览馆。当场地、层高、跨度等确定后，屋架选用什么形式、哪些位置放置梁等问题，都要用到结构的知识，而结构受力知识的基础是力学。
5 建筑力学的发展过程及应用实例
一切研究对象受力和受力效应的规律和应用的学科总称就是力学。所谓的七大自然科学是指力学、数学、天文学、物理学、化学以及地理学和生物学。
力学最早是起源于观察自然现象以及在生产劳动中的经验。从新时期时代开始改善巢居穴的条件开始，一直到17世纪中叶前是土木工程从萌芽到发达的时期，这个时期奠定了静力学也就是平衡理论的基础。古希腊的阿基米德系统研究了杠杆平衡、水中物体重心位置受到的浮力等，并且对他们的基本规律进行了进一步的确定。随着古代文明的发展和社会进步不断的创造的无数伟大的工程建设，已经成为灿烂古代文化的重要组成部分。
土木工程从17世纪中叶一直到20世纪的三百年间得到了迅速的发展，不仅脱离了经验阶段，同时还形成了学科的理论体系。在建筑以及灌溉的劳动过程中，人们通过使用杠杆、斜面以及汲水等器具逐渐积累了对物体平衡受力的认识，而伽利略和牛顿所阐述的力学原理是近代土木工程发展的起点。土木工程作为一门学科，也是逐步建立起来的，而其前驱是法国。为了培养建造道路、河渠以及桥梁的工程师，法国于1716年成立了道桥部队，1720年成立了交通工程队，并且在1747年创立了巴黎桥路学校。但是当时的工程师与古罗马时代的人们一样，对于构件的尺寸仅凭借经验和臆断进行决定。
1856年，发明贝塞麦转炉炼钢法后，土木工程中越来越多的应用到钢材，这也成为土木工程的第二次飞跃。18世纪下半叶发生的规模宏大的产业革命，为土木工程提供了性能优良的建筑材料以及施工机具。随着波特兰水泥的制成，形成美观的工程结构以及混凝土给建筑物带来的新的经济，19世纪20年代土木工程迎来了第三次飞跃，这时的土木工程产生了新的施工技术以及工程结构的设计理论。
第二次世界大战后的40多年间，随着社会生产力的飞跃发展以及出现突飞猛进的科学技术，土木工程也进入了一个崭新的时代。土木工程前20多年的最大特点就是进一步扩大工业化规模，而后20多年则是对土木工程进一步渗透现代科学技术。规模极大的工程成为这一时期的代表，如1974年美国建筑的西尔斯大厦（高443米）、1975年加拿大建筑的多伦多电视塔（高553米）、1980年英国建筑的亨伯桥（跨度1410米的悬索桥，）、1988年日本青建造的函海底隧道（长53.85千米）、1993年中国建造的杨浦大桥（跨度602米的斜拉桥，）。这些工程其特征是工程功能化、城市立体化、交通高速化，适应了社会经济发展的需求，在这些特征的影响下，构成土木工程的材料、施工和设计理论3要素也出现了新趋势，理论研究精密化、材料轻质高强、施工过程工业化。
6 结束语
土建工程力学应用是一门研究物体平衡规律以及构件及结构的强度、刚度和稳定性的科学，它涵盖了刚体静力学、材料力学和结构力学的主要内容，土建工程力学应用所研究的问题主要有三类：第一类研究物体的平衡规律：第二类是研究力使物体变形的规律，即研究作用在物体上的力与变形之间的关系；第三类是研究结构的承载能力问题。建造建筑物前，依据学到的分析及计算方法对建筑构件进行受力分析从而确定构件具体尺寸大小、材料及排列，计算后制作的构件能满足，能安全正常使用，不易破坏及产生过大形变，节约材料成本，降低工程造价（经济）。
总结：建筑的发展和力学是不可分的，可以说没有可靠的力学与结构分析就没有安全而又实用的优秀建筑。尤其是对于现代建筑的意义更为重要，每一座好的建筑建造前都要通过很多次的实验验证。如何用最少的材料建造最安全适用的房屋是有一套过程的，通过对建筑模型的力学分析，如它的抗弯能力，弹性性能等。尤其在一些大型桥梁建筑中使用的钢筋结构和拉杆等，在长期的负荷作用下如何保持结构的受力均衡和稳定，在做工程建造前必须有着严密的计算分析及准备方案。例如，在建设青藏铁路时，为了保证铁路地基的长年冷冻状态，在铁路两旁的地基中插入了数千根散热棒，否则地基会由于长期的工作解冻，坍塌裂缝，造成铁轨受力不均，造成不可预计的损失，这些都是要在实际工程中考虑和解决的问题，只有正确地利用力学才能把一座座优美坚固的建筑呈现在大地上。
参考文献：
[1]石立安主编.建筑力学[M].华中科技大学出版社，2011-08-
01.
[2]邹建奇，姜浩，段文峰主编.建筑力学[M].北京大学出版社，2010-08-01.
篇6
在土木工程中，结构损伤依据检测技术能分成局部与整体检测两部分，根据结构模型能分成无模型与有模型诊断两类。土木工程在使用当中，具有一定使用年限，由于酸雨、地下水、北方冬季结冰等耐久性因素，或遭遇洪水、地震与台风等灾害等偶然荷载作用，甚至诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量参差等诸多不确定因素，建筑物经过多年磨损而存在安全隐患，出现质量问题，给土木工程带来不可估量损坏。建国六十年来，许多建筑物已经达到其使用的耐久极限，改革开放三十年也有大量的新型建筑达到了其生命的“半衰期”，为确保人们生命财产安全，采用有效诊断措施给予防控是必要的。
1. 结构损伤、振动损伤与安全诊断
在土木工程当中，结构损伤所指的是结构材料及其几何特性出现改变，会给当前结构性能与整体系统力学带来影响。由土木结构强度、刚性与稳定性上看，土木结构损伤主要包含内部缺陷、材料缺陷与设计结构隐患、结构裂纹、性能下降等。振动损伤所指的是结构因振动引发的损伤，经过各振动信号采集与处理，对结构损伤给予判断，因振动源存在不确定性，振动测试环境比较复杂，具有不可控性，此类损伤诊断较难实施。安全诊断所指的是通过土木结构损伤状况的识别，分析结构各性能指标，并判断结构损伤状况，一旦存在损伤，就应对其位置与损伤程度进行确定，对土木结构剩余寿命进行估计以判断其继续应用性，并研究制定相应的修复补强方案。
2. 结构损伤的诊断方法
1.1. 整体检测方法
整体检测方法主要通过建筑物原有力学模型，通过施加各种假设荷载或振动作用，分析建筑物的荷载极限，主要适用于有详细的工程力学计算书建筑物，对于近二十年建成的超高层框架结构或连续多跨单层层建筑物，最好有静力学、动力学、运动学力学分析的计算机模型。现代大型计算机工程力学分析软件，例如Ansys、Nastran软件能为建筑物的损伤分析提供良好的辅助。
但因为检测方法对力学模型的依赖，未必适用于改革开放前甚至各种古代建筑等缺失力学计算书的建筑结构损伤分析，部分受到地震、海啸、或者例如九江大桥撞击甚至911恐怖袭击的建筑物则不适用，因为其设计模型和实际模型条件已不一致。
1.1.1. 系统识别与模型修正法
系统识别与模型修正法主要是应用基本的运动方程、动力测试资料与有限元模型进行优化约束，并修正结构模型刚度、质量及阻尼分布等，与结构动态响应相接近，经过基线模型及修正模型矩阵的比较，能对土木结构损伤给予诊断。Nastran软件对系统识别与模型修正法的支持度很高，能提供静力学、动力学、运动学力学以至热力学的模型分析功能。应用这种方法在子结构的划分及处理上优势较多，因测量噪声、模型误差与土木结构等在局部刚度变化上不是很敏感，实际应用颇受限制，致使特征方程的求解出现亚定问题，要有效解决模型于数据不定性，可应用统计推断法，像贝叶斯法，根据边界条件中的子结构修正，能减少未知数，同时，运用良态建模与子结构合理划分等，获取最优信息量。当然，贝叶斯法属于统计的理论范畴，实际操作时可以在结合超声回弹综合法等构件强度分析方法，可以将重要构件实际强度数据输入到力学设计模型中，从而论证建筑物现状刚度和设计刚度之差，可以让结构工程师分析建筑物的损坏情况。
系统识别与模型修正法较为适合正常情况使用下的建筑物安全鉴定使用，即实际使用状况与设计使用功能相同的建筑物。
1.1.2. 动力指纹识别方法
在土木结构诊断中，动力指纹识别是在结构特性变化下，如结构参数中的质量、刚度及阻尼等出现变化，相应动力指纹就会出现变化。动力指纹便能看成结构损伤标志，重用动力指纹主要包含振型曲率、频率、MAC与应变模态等，经实际结构试验，土木结构损伤中的固有频率变化比较小，振型的局部刚度变化较为敏感，不过其精准测量比较困难。如Elkordy等人采取振型方法进行五层框架结构的损伤诊断，在不同损伤状况中，第1-第4层当中的第1振型，是依据第5层当中的第1阶振型进行归化处理，并对损伤前后的振型变化比，当作参数输进BP网络中，还应对损伤位置给予检测，对其损伤程度进行测定。
在检测当中，仅应用振型方法诊断会受到检测时建筑物振动影响检测结果，具有一定缺陷性，建议采用多次检测的数据结果进行加权提高数据准确性。
1.1.3. ANN方法
ANN方法为神经网络法，是上世纪80年代，广受关注的人体神经原理的模拟方法，有自我学习与并行计算之功能，其容错性也很强，运用网络算法当中的墨水识别，能有效解决传统模式当中的模式损失与高噪音等缺点，已成损伤结构诊断中应用最广泛工具，神经网络诊断原理是依据不同状态下的结构反映。经特征提取，选择损伤敏感参数当做网络输入的向量，而结构损伤为输出，构建损伤状态及输入参数间的映射关系，网络含模式分类作用，通过目前结构可直接反映结构损伤状况。MSC.Marc软件对神经网络法的支持度很高，对比起Nastran，MSC.Marc可以分析的处理各种线性和非线性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性，材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能力。运用神经网络的损伤诊断法，并不需要土木结构的动力特点先验知识，含有损伤的诊断非参数性，非线性的应设立较强，比较适合非线性的模式分类与识别，与模型修正方法相比，神经网络方法的适用范围更为广泛，不单可以分析整个建筑物，亦可以单独核算各种构件。
1.2. 局部检测方法
这种检测方法被大量用于建筑物中局部受损构件的检测，主要包含染色法、目测法、涡流法、以及前文提及的超声回弹综合法与发射光谱法等，这些检测方法中的大部分应用在某部件焊接缺陷、裂缝位置、受偶然荷载损坏的构件、与腐蚀磨损等方面的检查，在实际检测当中，多种技术的联合应用能对结构状态进行评价。
如射线检测法是用直线加速器与X射线，对土木结构缺陷给予检测，例如地下连续墙裂缝检测，对其结构内部的缺陷位置与形状给予检测，以判断结构可用与维修参考。声发射法所指的是对活动缺陷给予动态监测，并采取声发射探头对发射源中发射弹性波向电信号进行转换，再通过放大处理，获取特征参数，以推测材料内部的缺陷位置。超声回弹综合法根据实测声速值和回弹值综合推定混凝土强度的方法。本方法采用带波形显示器的低频超声波检测仪，并配置频率为50～100KHZ的换能器，测量混凝土中的超声波声速值，以及采用弹击锤冲击能量为2.207J的混凝土回弹仪，测量回弹值，直接得出混凝土实际强度。
通过局部检测，找出结构损伤点，通过注浆、二次抹面、壁可法或者构件破坏重新浇捣，及时补强，提高构件耐久性。但因为局部检测的对象是构件，仅能处理诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量缺陷或偶然荷载破坏的构件，当处理整体受损，或者改变使用用途、调整建筑结构的建筑物，还需要结合各种整体检测方法检测。
1.3. 无模型的诊断方法
在土木结构的损伤诊断中，无模型诊断方法并不需要有关结构模型的特征量，从土木结构振动的响应频谱、时程与时频等进行特征量提取，实施结构损伤的诊断。这种诊断方法起初仅应用在机械损伤诊断当中，进入21世纪之后，才逐步应用在土木结构当中，其诊断方法主要有频域法、时域法与时频分析法等三类，其中，频域法是运用频响函数对损伤诊断的指标进行构造，如波形识别指标在桥梁结构中的损伤诊断，又如功率谱密度均方根的指标在线性结构中的早期损伤定位。时域方法包含卡尔曼滤波法与ARMA模型等，如运用加速度的时域信息对残差量进行构造，并采取奇异值的分解法，对方程组进行求解，以验证方法有效性。而时域分析法是运用新信号的分解法，对原有傅里叶变换分解法进行替代，现在大多为小波变换，如廖锦翔等人，就运用小波变换，对桥梁裂缝的位置进行了识别，并实施数值模拟，以检测结果的准确可靠性。
1.4. 重建力学模型法
与无模型的诊断方法的使用环境相同，目前我国存在大量建国以前留下的古建筑，而因为建筑物设计及竣工资料档案制度建立以前的五十至八十年代建筑物也不在少数，这些建筑物大多处于年久失修的状况，而且因为设计资料缺失，无法通过整体检测方法测定其安全状况。我所工作的海印集团曾多次接收这种资料缺失的旧物业，例如海印广场项目、海印电器总汇、海印江南粮油城项目。在这些项目中，我司与设计院一道，通过超声回弹综合法，测出混凝土结构强度，同时利用X射线探测主要构件的构造钢筋，重建改造部位的力学模型，降次使用轻度受损的范围，对中度受损的构件及时回顶、拆除、植筋并重新浇捣，收效显著。重建力学模型，对重新活化古建筑、近代建筑有重要意义，有待专题研究并形成相关的行业规范。
3. 土木结构中的损伤诊断相关问题探究
在土木工程当中，其结构的损伤诊断是很重要的，直接关系着土木结构稳定安全性，损伤诊断法在航天、航空与机械等领域应用较为广泛，在土木工程，特别是桥梁结构中，其应用有效性还需不断加强，因土木结构的影响因素并不确定，结构也较复杂，在实际应用当中，诊断方法还存在较多困难，需要不断深入研究及实践，损伤诊断当中，对实际结构损伤的数据需求量大，不过实际数据比较有限与不足，运用大量试验对标准样例与损伤数据进行获取，所付出代价较为昂贵，并且费时费工，损伤结构研究当中，构建结构模型，并运用数值仿真实施相关研究，其现实意义更强。
在损伤诊断当中，大多诊断指标是在航空与机械等方面发展来的，土木工程当中的结构诊断指标，还需要不断完善，尤其是结构的实用性，还应加强研究，运用更可靠损伤指标，让其适合某结构。对于大型的土木结构，激励环境下，难以激发高阶模态，加强低阶模态的结构损伤诊断，更具有其理论意义与实践价值。土木结构中的自身动力与非线性等变异，会对结构损伤诊断造成较多困难，需要进一步研究。随着新材料及新思想的发展，在土木工程中，应加强结构设计改进，加强新参数与性能指标的测试，并运用新数学模型，强化土木结构边界条件注意，有效扩大应用范围，增强拟合程度。
我国的结构损伤的诊断发展迟于欧美、日本等西方发达国家，即使对比香港，我国大陆还是处于萌芽的阶段，其主要原因首先是我国目前新建项目之多，导致政府相关主管部门暂时未能顾及土木结构使用的安全，未能退出相应政策支持，这需要政府立定决心，成立分管土木结构使用的安全的部门，仿效香港制定相关的建筑物周期性诊断的法律法规；其次，国内支持土木工程力学模型的软件、各种检测工具和标准匮乏，即使有更好的检测方法也会因市场缺乏竞争而导致价格高昂，使用者望而却步，也是制约结构损伤的诊断的重要因素，许多设计院目前还是依赖工程师手稿计算，而对建筑物的安全鉴定还是使用目测法、染色法等低效率方法，所谓工欲善其事必先利其器，须由国家主管部门牵头，研究属于中国的力学模型软件，制定安全鉴定的行业标准以致国家规范。只有完善上述两点，我国结构损伤诊断行业才能迎头赶上世界列强。
结束语：
在建筑工程中，土木工程结构作为其重要构成，结构损伤程度直接关系建筑质量及其安全性，加强土木结构的损伤诊断是非常必要的，我国土木结构的损伤诊断已比较系统与深入，不过依然存在一些问题，需要运用合理诊断方法，对其损伤进行诊断，为土木结构的安全可靠性提供相关参考依据，确保建筑工程质量的安全性，保证人们的生命财产安全。
参考文献：
[1]张海芳.关于土木工程结构损伤诊断的研究[J].中国房地产业：理论版，2012（9）
篇7
计分活动2：学习反思
一、主题
你认为土木工程力学与你的工作或生活有什么联系？或者通过学习本课程你有什么收获？与大家一起交流一下吧。
二、具体要求：
在论坛结合主题发帖，字数不少于50字。
参考答案：
通过本学期对土木工程概论的学习，了解到土木工程专业是具有很强的实践性的学科，知道了土木工程是建造各类工程设施的总称，并且与人类的生活，生产活动息息相关。当今世界，经济和现代科学技术迅速发展，雄伟的建筑已成为各国经济腾飞的象征，这对一个国家的经济起到了决定性的作用，从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段。尤其在这几年，随着我国国民生活水平的提高，必然需要越来越舒适越来越宽敞的生活空间，这在一定程度上极大地促进了土木工程的发展，这使我们认识到了作为一名建筑师的重要性。作为土木工程这个学科的重要性。
土木工程是个庞大的学科，但最主要的是建筑，建筑无论是在中国还是在国外，都有着悠久的历史，长期的发展历程。整个世界每天都在改变，而建筑也随科学的进步而发展。力学的发现，材料的更新，不断有更多的科学技术引入建筑中。以前只求一间有瓦盖顶的房屋，现在追求舒适，不同的思想，不同的科学，推动了土木工程的发展，使其更加完美。
土木工程也是一门古老的学科，它已经取得了巨大的成就，未来的土木工程将在人们的生活中占据更重要的地位。这是一门需要心平气和和极大的耐心和细心的专业。因为成千上万，甚至几十万根线条要把建筑物的每一处结构清楚的反映出来。没有一个平和的心态，做什么事情都只是浮在表面上，对任何一幢建筑的结构，对要从事的事业便不可能有一个清晰、准确和深刻的认识，这自然是不行的。从事这个行业，可能没有挑灯夜战的勇气，没有不达目的不罢休的精神，只会被同行所淘汰。
这是一个需要责任感和爱心的行业。要有一颗负责的心——我一人之命在我手，千万人之命在我手。既然选择了土木，就应该踏踏实实的肩负起这个责任。
形成性考核作业5
一、单项选择题（每小题3分，共30分）
题目1
机动法作静定梁影响线的理论依据是（
）
选择一项：
A.
位移互等定理
B.
虚力原理
C.
虚位移原理
D.
叠加原理
题目2
影响线的横坐标是（
）
选择一项：
A.
截面的位置
B.
单位移动荷载的位置
C.
固定荷载的位置
D.
移动荷载的位置
题目3
图示梁的某量值的影响线，其中竖坐标表示P＝1作用在（
）
选择一项：
题目4
图示静定梁在移动荷载作用下，的最大值（绝对值）是（
）
选择一项：
题目5
图示体系的自振频率为（
）
选择一项：
题目6
在图示结构中，若要使其自振频率增大，可以（
）
选择一项：
A.
增大l
B.
增大m
C.
增大P
D.
增大EI
题目7
在低阻尼体系中不能忽略阻尼对什么的影响？
（
）
选择一项：
A.
振幅
B.
主振型
C.
频率
D.
周期
题目8
忽略直杆轴向变形的影响，图示体系有振动自由度为（
）。
选择一项：
A.
3
B.
4
C.
5
D.
2
题目9
单自由度体系的自由振动主要计算（
）
选择一项：
A.
频率与周期
B.
频率与振型
C.
振型
D.
动力反应
题目10
图示振动体系的自由度数目为（
）
选择一项：
A.
3
B.
2
C.
1
D.
4
二、判断题（每小题3分，共30分）
题目11
图示简支梁支座反力FyB的影响线是正确的。
选择一项：
对
错
题目12
图示结构A截面剪力影响线在B处的竖标为1。
选择一项：
对
错
题目13
静定结构的内力和反力影响线是直线或者折线组成。
选择一项：
对
错
题目14
影响线的横坐标是单位荷载的位置。
选择一项：
对
错
题目15
图示体系有3个振动自由度。
选择一项：
对
错
题目16
在结构动力计算中，一个质点的振动体系，其振动自由度一定为1。
选择一项：
对
错
题目17
无阻尼单自由度体系自由振动时，质点的速度和加速度在同一时刻达到最大值。
选择一项：
对
错
题目18
外界干扰力既不改变体系的自振频率，也不改变振幅。
选择一项：
对
错
题目19
阻尼对体系的频率无影响，所以计算频率时不用考虑阻尼。
选择一项：
对
错
题目20
图示体系有1个振动自由度。
选择一项：
对
错
三、作影响线（共20分）
题目21
画图示伸臂梁，FRA的影响线（10分）
解：作影响线如{10:SHORTANSWER:~=B}示。
选择一项：
题目22
作图示静定梁FRB的影响线（5分）
解：作影响线如（
）示。
选择一项：
题目23
作图示静定梁的剪力影响线（5分）
解：作影响线如（
）示。
选择一项：
四、求自振频率（每小题10分，共20分）
题目24
设刚架质量m都集中在横梁上，横梁刚度无穷大，立柱EI=常数。求图示体系水平振动时的自振频率。（10分）
从以下备选项中选择正确答案填入空格中，填入相应的答案序号即可。
解：求刚度系数。令横梁发生单位水平位移，立柱两端的剪力即为它们的侧移刚度。
题目25
求图示体系的自振频率，EI=常数
篇8
[基金项目] 同济大学教育与教学改革与研究重点项目“土木工程专业本科生国际化办学的探索与实践”。
【中图分类号】 TU-4 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2014）01-086-2
改革开放以来，我国的高等工科人才培养模式较多地借鉴了前苏联的模式，其主要特点是：培养目标上为社会主义计划经济服务；专业设置上表现为专业划分过细过多，缺少专业的交叉；课程安排上重视自然科学知识和专业基础知识的学习，重视理论联系实践，而对传授专业研究的最新发展缺少足够的重视；教学方法上则以教师单向传授知识为主，忽视了对学生的学习主动性和思维创造性的培养。
我国实行社会主义市场经济以后，高等工科人才培养模式原先的不足逐渐被认识，教育工作者正探索建立适合我国国情的人才培养模式。目前，这种体系已经大体建立并处于不断完善中。一方面对于许多问题比如培养目标、专业设置、教材建设等已经统一了思想并取得了成果。另一方面1998年教育部颁布的普通高等学校本科专业目录将原建筑工程、交通土建工程等8个专业综合为土木工程，以及我国加入WTO后土木工程人才面临新的挑战，有必要不断完善我们的人才培养模式。
现代土木工程的特点在很大程度上决定了土木工程师应具备的素质。了解土木工程师应具备的素质将有助于认识如何建立科学合理的土木工程人才培养模式。
一、现代土木工程的特点
土木工程最大的两个特点就在于它的”个性”和“综合性”
（一）个性
土木工程常常是单一的，在大部分时候无法连续不断地复制和销售。其规模一般较大，无法试做，做完后也很难退货。此外，由于各个国家和地区的技术水平、经济水平、地质地理、文化等方面的差异，目前土木工程项目的设计、施工和监理还没有完全国际化，各国和地区都有自己的法律规定、规范和行业标准等。这个特点决定了土木工程产品本身和制作过程具有很强的个性，从业人员应特别重视经验和工程案例的积累。
（二）综合性
建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段，需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、计算机、建筑材料、建筑设备、工程机械、施工技术、施工组织、建筑经济等学科或领域的专业知识和技术，在很多场合还应顾及社会和环境保护的需要。也就是说，土木工程师的工作对象除了物以外，还有人。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。一个土木工程师可能仅仅专长于其中某一个或某几个领域，但对其他领域的内容应当有所了解。
二、土木工程师应具备的知识结构与素质
一般认为，现代土木工程人才应具备：实践-理论-计算三极的知识结购。
工程师最终的任务是将理论和计算的东西在实践中应用，并通过实践来验证理论和计算的结果是否正确，所以工程人员必须具备实践技能。同时，土木工程师还应具有一定的实践经验，这是因为，不少工程问题的处理，由于客观情况过于复杂等原因，难于如实地进行理论分析，在很大程度上仍然依靠实践经验来解决。理论知识主要指数学、力学和专业知识，也包括必要的经济和法律等方面的知识，它对实践和计算起指导作用。计算机的出现对传统的理论分析和试验带来了冲击。面对越来越复杂的工程，应用计算机的能力已成为土木工程师必备的条件。这表现在：1.理论分析较难或无法解决的问题，采用计算机分析则有可能提出供选择的方案，有时甚至是唯一的方案。2.用计算机模拟结构的试验，一方面可以突破场地和设备的限制，在某种程度上实现结构的足尺试验，并可方便地修改参数；另一方面有些结构难于进行直接或大量试验（如构筑物倒塌分析等），用计算机模拟仿真就能体现出其优越性。3.专家系统、人工智能和多媒体技术的发展使计算机辅助设计、信息化施工等成为可能。同时，具有实时性、远程性和交互性特点的网络技术的兴起，为大量数据的传送方式提供了新的途径。土木工程综合性强的特点导致了很多问题的分析、处理、决策需要以大量的数据信息为基础。所以，网络技术必将在土木工程的规划、勘察、设计、施工和维护等方面起到积极的影响。
为适应现代土木工程的特点，具备了以上的知识结构的现代土木工程师同时也应尽可能地具备以下素质：1.具有良好的组织和社会活动能力；2.具备相关的社会人文知识（经济、文化、财政、法律、民族、宗教等）；3.有较高的管理理论和能力，具备经营与开拓能力；4.关注社会、环境和资源的协调发展，具有社会责任感；5.具有良好的职业道德和素质。这样，土木工程师才有可能使其所负责的建设项目满足人们的需要和社会的发展要求，创造人与自然和谐发展的环境，从而承担相应的社会职责。
篇9
2土木工程专业主要设置的力学课程
根据土木工程专业培养计划，四年本科期间，8学期内，共设置7门力学类课程。所以说，除了理论力学、材料力学和结构力学这“三大力学”之外，结合土木工程必须与流体接触的特点，也设置了流体力学这样的学科基础课。另外，考虑到大三之后，土木工程专业学生有“建筑工程方向”、“地下工程方向”、“古建筑修复与保护工程方向（特色方向）”三个不同的发展方向，也设置了土力学、弹性力学与有限元基础和岩石力学基础这样三门专业方向课程。
3各门力学课程的教学内容及特点
3.1理论力学
理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学，是各门力学的基础。它忽略一般物体的微小变形，建立在力作用下物体形状、大小均不改变的刚体模型。主要讲授内容分三个部分：淤静力学部分。主要研究受力物体平衡时作用力所应满足的条件；同时也研究物体受力的分析方法，以及力系简化的方法等。于运动学部分。只从几何的角度来研究物体的运动，而不研究引起物体运动的物理原因。盂动力学部分。研究受力物体的运动与作用力之间的关系。
3.2材料力学
材料力学以单个杆件作为主要研究对象，并且将其看作均匀、连续、各向同性的可变性固体。它研究杆件的拉、压、弯、剪、扭变形特征，并对杆件进行强度、刚度及稳定性分析计算。
3.3流体力学
流体力学是研究流体的平衡和流动的机械运动规律及其在工程实际中应用的一门学科。流体力学研究的对象是流体，包括液体和气体。
3.4结构力学
结构力学以杆件结构（包括梁、拱、桁架、刚架和组合结构等）为主要研究对象；研究在外力和其他外界因素作用下结构的内力和变形，结构的强度、刚度、稳定性和动力反应，以及结构的组成规律。
3.5土力学
土力学研究土的本构关系以及土与结构物相互作用的规律。土的本构关系，即土的应力、应变、强度和时间这四个变量之间的内在关系。
3.6弹性力学与有限元基础
弹性力学研究弹性体由于受到外力作用或温度变化以及支座沉陷等原因而发生的应力、变形和位移。它一方面对杆状物件作进一步的、较精确的分析；另一方面，对板和壳，以及挡土墙、堤坝、地基等实体结构，加以研究。
3.7岩石力学基础
岩石力学基础主要研究岩石和岩体力学性能的一门学科，是探究岩石和岩体在其周围环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，作出响应的一门力学分支。其所研究的岩体，具有不连续性、各向异性和不均匀性的特征。
4力学课程在土木工程专业的重要性
力学是土木工程专业的技术基础课，若缺乏对力学课程基本概念、物理意义和求解方法的深入理解，想真正掌握好相关专业课程，做好有关工程设计、施工、监理乃至进一步的科研工作，是不可想象的。
4.1对本科后续专业课程学习的影响
混凝土结构基本原理、钢结构基本原理、基础工程、土木工程施工技术、房屋砌体与混凝土结构设计、钢结构设计、结构抗震设计、地基处理、深基坑工程、城市轨道交通工程、隧道工程、古建筑设计与保护技术等专业课程，都与力学课程有关，如不打好力学基础，将无法真正掌握及应用好专业知识。例如在学习“混凝土结构基本原理”课程中受弯构件斜截面承载力计算这部分内容时，需首先了解斜裂缝出现的原因，这时就需利用材料力学主应力迹线的分析方法，在构件上取出微元体，来做截面主应力分析等。再如“钢结构基本原理”课程，由于钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性体，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的，所以钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合；在课程的学习过程中，经常会用到材料力学中的各种计算公式和计算理论等。除了这些专业课程，对于土木工程专业毕业设计这个实践教学环节来说，力学知识也是非常重要的。就拿经常会出现的“混凝土框架结构设计”这种毕业设计题目来说，它分为结构布置、计算简图框架内力计算、框架内力组合、框架梁柱截面设计、现浇楼面板设计、基础设计、楼梯结构设计计算和软件计算这样几个部分。所以说，若不能利用力学基础知识先进行结构计算简图的简化和结构内力的计算，后面实际结构设计部分，均无法完成。
4.2对研究生阶段学习的影响
毕业后，若继续就读本专业研究生，除了在研究生入学考试中可能会考核到材料力学、结构力学这样的力学课程；在读研期间，也将涉及更多更深入的力学课程，如应用弹塑性力学、塑性力学、连续介质力学、有限单元法、高等结构动力学等。如在本科阶段没有打下良好的基础，将很难掌握这些课程。
4.3对就业后解决工程实践问题的影响
力学知识在工程设计工作中的作用是不言而喻的。同样，力学知识对于施工或监理等工作，也是不可或缺的。如预制桩在堆放时垫木位置和吊装时吊点位置的确定，施工脚手架的安装计算，施工模板拆除顺序的确定，施工缝留设位置的确定，施工中钢筋放置位置的确定等，都需要通过力学知识来确定。从事建筑施工或监理的工程技术人员，只有掌握了建筑力学的基本知识，才能懂得建筑物中各种构件的作用、受力情况、传力途径以及它们在各种力的作用下在什么条件下会产生什么样的破坏。这样，在施工中就能正确理解设计意图，制定出合理的安全措施和质量保证措施，从而保证建筑施工过程中的绝对安全，确保工程质量，避免事故发生。
5对本科阶段力学课程野教冶与野学冶两方面的建议
力学课程内容繁多，概论抽象，在“教”与“学”两方面都存在很多问题，容易使教师教起来用时多，任务紧；学生学起来难度大，负担重，且容易出现书能看懂而求解问题无从下手的情况。
5.1教学方法建议
依据土木工程专业培养目标，考虑力学课程与相关专业课程的衔接性，整合力学课程教学内容。注重工程实践教育，加强学科工程背景教学。培养学生创新意识，开展竞赛活动，强化学生动手能力。引导学生参与教师科研活动，培养学生的科研意识。教学中运用案例教学，趣味教学，启发式、探究式、研讨式等教学方法。理论教学之余，也可简要介绍结构力学求解器、ANSYS、ABAQUS、PKPM等计算软件，加强学生在力学计算方面的综合能力。
5.2学习方法建议
“教”与“学”相辅相成，无法分离。所以除了教师需运用不同的教学方法来提高学生的学习兴趣之外，学生也需掌握合理的学习方法，以加强对教师教授知识的理解与渗透。第一，课前做好预习，课后加强复习。有效的预习，可以使学生在上课之前，了解自己即将要学的知识，这样在课堂学习时，就可以对自己所学的东西做到心中有数；及时的复习，可以使学生及时消化课堂所学，以便深入了解所学知识，深入掌握。第二，善于积累，善于提问。本科教学不比高中教学，它讲授新知识的时间往往多余复习旧知识的时间，所以，在学习的过程中，不能存在“猴子掰玉米”的现象，学了新的忘了旧的，而是要不停积累，不停学习；对于不懂的知识点，要善于提出疑问，问同学，问教师，问网络，及时解答疑问，及时解决问题。第三，要加强练习。学习力学知识的过程中，不做一定数量的习题，将很难对基本概念和计算方法有深入的理解，也很难培养出好的计算能力，所以，要学以致用，加强练习。第四，善于创新，积极参与不同的实践活动。教师教授的知识是有限的，在学习教师教授的方法之后，举一反三，要自己善于发现问题，创新思维；积极参与各项社会实践活动，如省大学生力学竞赛、省大学生结构设计大赛等，将学到的力学知识应用到实际的大赛活动中，并且从实践的过程中又学习新的力学知识，循环往复，提高自身的学习积极性；积极参与教师的科研项目，提高自身的研究思路和水平，也是加强自身力学思维的较好方法。
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中图分类号：G353文献标识码： A
一、知识、能力与素质的关系
知识是人类认识的成果，是经验的固化，是万物实体与性质的是与不是，也是概念之间的连接。通过对国内外专家学者对移动电子商务价值链及价值网的研究，发现尽管各学者在阐述移动电子商务产业价值链及价值网时所定义的产业链节点内容不甚相同，但几乎所有的专家在研究中都会涉及移动网络运营商、内容提供商、应用服务提供商、网络设备及软件提供商、终端设备提供商。随着移动通信技术及移动电子商务业务内容的不断发展，移动电子商务产业链也在不断扩充细分，移动门户、移动虚拟运营商、咨询服务商、金融机构等正逐步融入移动电子商务产业链。
人的能力可以分为很多种，如一般能力、特殊能力，模仿能力、创新能力，认知能力、社交能力等。能力发展方向及发展水平，除与人的智力条件与成长环境有关外，更重要的是与接受的教育有关。因此，获得知识是培养能力，特别是专业能力的重要基础和途径。
土木工程专业知识结构是指土木工程专业毕业生必须掌握的知识，这些知识是组成土木工程专业的知识结构必不可少、不可或缺的。由这些知识组成的知识结构应能满足土木工程师职业多样化的需要，也能为土木工程师的发展提供坚实而又宽广的理论基础，为他们向较高的综合素质与创新意识发展提供必要的理论知识上的保障。
可以看出，实践技能也应为土木工程师所具备，是必不可少的环节。完成任何专业技术工作不仅需要扎实的知识，还需要创新、认知、社交等能力，因此，现代的大学生在学好专业知识的同时，一定要广泛地涉猎各种知识，开阔自己的视野，培养兴趣和爱好，而且要通过各种社会实践活动，培养自己多方面的能力。在各方面都具备比较高的能力，或在某一个方面有特殊的才能和能力，同时，注意加强品质修养，培养良好的精神风貌和工作作风，才能真正适应社会的发展，积极地面对各种机遇和挑战，成就美好的人生。
二、综合性的能力
建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段，需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、计算机、建筑材料、建筑设备、工程机械、施工技术、施工组织、建筑经济等学科或领域的专业知识和技术，在很多场合还应顾及社会和环境保护的需要。也就是说，土木工程师的工作对象除了“物”以外，还有“人”。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。一个土木工程师可能仅仅专长于其中某一个或某几个领域，但对其他领域的内容应当有所了解。
三、土木工程师的专业技能
1. 工程能力。工程能力就是土木工程技术人员在从事土木工程工作时应用工程技术知识和技能的能力。对于土木工程师，工程能力是必不可少的。一个从事土木工程的技术人员，如果缺少必要的工程能力，将是一个不合格的土木工程师。在大学学习阶段，土木工程师工程能力的培养，主要通过生产实习、课程设计和毕业设计等实践教学环节来进行。工程能力培养的总体要求是：具有能够根据使用要求、工程地质条件、材料与施工的实际情况，经济合理并安全可靠地进行土木工程设计的能力；具有解决施工技术问题和编制施工组织设计的能力；具有工程经济分析的能力；具有应用计算机进行辅助设计的能力。
2.科技开发能力。科技开发能力是土木工程师必须具备的一种重要的能力。21世纪，科技发展日新月异，土木工程新成果和新技术不断出现。科技开发能力就是在现有的设计方法和施工技术的基础上，对设计方法和施工技术提出改进设想并予以实施的能力。科技开发能力主要依靠自身有意识的培养，要在实践过程中养成提出问题、分析问题和解决问题的习惯。
3. 组织管理能力。组织管理能力是一种能够围绕实现工作目标所必须具备的人际活动能力，包括组织各种参与人协作完成任务的能力，处理各种技术交流、经济交往的能力等。
土木工程是一种群体性的工作。对于土木工程师，应具有必要的管理能力，工程项目管理、各工种工作的协调等。
四、可持续发展的理念
未来土木工程师需增加生态、环境、生态经济和社会学等基本学科的知识，可持续发展并不要求土木工程师成为这些学科的专家，但对工程项目作出决策时，必须征求这些专家的意见和建议，并且有足够的知识和能力与他们共同研究、贯彻和发展土木工程可持续发展的原则。
土木工程师在工程项目的规划、设计、和建造过程中，要学会并善于应用有关的法律及土木工程可持续发展的原则，协调和处理工程项目委托方、公众、社会、团体、政府以及自己所属单位的领导者之间的关系，妥善的解决各种现实的与潜在的、短期的与长期的、局部的与整体的利益冲突，使工程项目的全过程最大限度地符合土木工程可持续发展的原则。
综上所述，土木工程具有很强的个性和综合性，大量问题需要依靠工程师的经验和工程实例来解决。土木工程师要把在学校里学到的专业基础知识、专业知识和实践技能应用到工程项目中去，就要依靠他们自身的各种能力。为了能够把所学的知识和实践技能灵活、有效并具创新性地应用于工程实践，一般需要具备：工程能力、科技开发能力、组织管理能力、表达能力和公关能力、创新能力等专业技能。因此，土木工程师应具备的知识结构与素质的研究具有重要的理论意义和现实意义。
【参考文献】
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中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.05.048
Methods to Improve the Practical Ability of the Civil
Engineering Drawing Course Teaching
HE Jun， ZHU Zhizheng， SONG Guihong
（School of Civil Engineering and Architecture， Hubei University of Technology， Wuhan， Hubei 430068）
Abstract Curriculum design and graduation for the problems in the design drawings， some suggestions of civil engineering drawing course teaching methods. Geometry and fundamental part in drawing attention to improving the students 'interest in learning， strengthen reading the actual drawing of the professional engineering drawings and computer graphics section， and use assessment methods to draw the entire drawing， help to enhance the students' practical ability， for curriculum design， graduate design and employment and lay a good foundation.
Key words Civil Engineering Drawing; teaching methods; practical ability
土木工程制图课程是土木工程专业的一门专业基础课，研究绘制、阅读工程图样的理论和方法，培养学生的空间想象力以及读图和绘图技能，为后续课程的学习打下良好基础。其教学内容包括画法几何、制图基础、专业工程图和计算机绘图等，是一门知识量大、实践性强的课程。土木工程专业学生主要从事房屋建筑、地下建筑、道路与桥梁、地铁与隧道等领域的工程设计、施工、研发等技术或管理工作。图纸是工程师的语言，是设计者设计意图的体现，也是施工、监理、经济核算的重要依据。土木工程制图课程的学习效果对后续专业课的学习、毕业设计、以后工作影响重大。因此，如何让学生在有限的学时内学好这门课，最大限度地提升学生读图和绘图能力是土木工程制图教师所面临的难题。笔者在土木工程制图、基础工程课程设计、毕业实习及设计等教学过程中，发现学生的图纸存在较多问题，制图质量和读图能力都有待提高。本文首先阐述土木工程制图课程在实践教学环节中的地位，然后分析课程设计和毕业设计图纸中存在的问题及原因，最后针对问题提出土木工程制图课程教学的几点建议，以期通过土木工程课程的教学让学生的实践能力有所加强。
1 土木工程制图课程在实践教学环节中的地位
土木工程专业中实践教学环节主要有实验（如土力学实验、流体力学实验、土木工程材料实验、工程力学实验等）、实习（包括认识实习、测量实习、工程地质实习、生产实习、毕业实习）、课程设计（如道路勘察设计课程设计、混凝土结构设计原理课程设计、基础工程课程设计等）、毕业设计等。课程设计和毕业设计是土木工程专业实践教学的重要组成部分，其中课程设计时在课程理论教学完成后进行，时间为1～2周，毕业设计一般安排在大学的最后一个学期，时间约为13周。课程设计和毕业设计是完成教学计划、达到本科生培养目标的重要环节，主要培养学生分析问题和解决问题的能力。土木工程专业的课程设计和毕业设计大部分需要绘制图纸，要将自己所设计的内容通过图纸的形式表达出来，涉及到非常多土木工程制图的知识。因此，土木工程制图在课程设计和毕业设计中起着举足轻重的作用。
2 课程设计和毕业设计图纸中存在的问题及原因
学生在课程设计和毕业设计的图纸中存在的主要问题有：图框及标题栏的绘制不规范、线型线宽错误、中心线缺失、图名和比例缺失、字体大小及图样布置不合理、尺寸标注错误、剖面图标注错误等。土木工程制图是一门非常严肃的课程，必须遵循制图国家标准，主要包括《技术制图》、《房屋建筑制图统一标准》、《建筑结构制图标准》、《道路工程制图标准》、《水利水电工程制图标准》等。课程设计和毕业设计图纸中出现的问题反映出教师和学生对制图标准的重视程度不够，学生没有形成严谨的态度。
从教师而言，土木工程制图课教师、其他专业课教师、毕业设计指导教师对图纸的重视程度不够。土木工程制图的教授过程中，对工程实例的要求相对较少，造成学生对制图标准的认识和识图能力有限。很多课程设计甚至毕业设计的任务书中比较看重结构计算的内容，忽视了制图国家标准的要求，造成学生注重计算书而忽视图纸。
从学生而言，学生从思想上对制图标准不重视，认为只要图纸上能表达清楚就行。汉字写得“龙飞凤舞”，不按制图课上要求的仿宋体书写;数字随意倾斜、潦草，大小不合适;绘图时不按照步骤执行，图样布置不合理。另外，很多学生认为以后的工作中计算机绘图很重要，忽视了手工制图的环节，导致学生对工程图样的表达方法、制图标准和读图绘图基本技能相对欠缺，对平面图形缺乏认识。
此外，还存在一些客观原因。土木工程制图课程一般开设在大一的第一个学期，中期课程设计没有严格按照制图标准执行，大四第二个学期做毕业设计时很多标准中的要求都已经忘记，导致图纸的质量很差，不能符合国家标准要求。
3 教学方法探讨
（1）分两个学期、小班授课。土木工程制图课程内容多，其中画法几何和制图基础部分包括工程制图基本知识、多面正投影、轴测投影、标高投影等章节;专业工程图则包括房屋建筑施工图、建筑结构施工图、路桥工程图、水利工程图等。由于大一新生具备的土木工程专业的知识较少，在专业工程图讲解时需要介绍背景知识，否则会造成学生的专业工程图识读障碍。例如，在讲解建筑结构图中的钢筋混凝土构件图时，需要较详细介绍钢筋混凝土相关的知识，这样学生才能更好地理解房屋建筑、桥梁工程、水利工程中钢筋混凝土构件的表达内容和方法。将画法几何与制图基础、专业工程图与计算机绘图分为两大部分，分两个学期授课，更有利于学生对教学内容的理解和吸收。
土木工程制图课程作业较多，尤其是在画法几何和制图基础部分，每次课后都有作业，每个同学出现的问题可能不同;在专业工程图的识读过程中，学生的理解角度可能存在差异。因此，需要针对不同的问题进行专门的讲解和辅导，小班授课有利于教师与学生的交流，教学效果较好。
（2）增强学生对课程的兴趣。土木工程制图课程讲解时，由于内容多、教师需要不停地讲，会造成学生听觉疲劳。而理论部分的前后连贯性很强，如立体的截切与相贯要用到线面相交以及面面相交的知识，前面知识没有理解，后面学习就很困难。因此，增强学生对土木工程制图课程的兴趣，对于知识的掌握非常重要。在理论部分的教学过程中，可采用多媒体与板书、讲与练相结合方式，讲完一个知识点后立即让学生做练习，提高学生的成就感，缓解听觉疲劳。此外，可根据学生作业的情况，让学生讲解自己的解题思路和方法，让其他同学评判，调动学生的积极性。在专业工程图部分，可采取“找茬游戏”方式，让学生交换绘制好的图纸，遵照规范找错误，加深对规范的理解。另外，还可采取参观工程实例的方法，比如讲到直纹面的投影时，带学生寻找直纹面的工程实例，增强学生的感性认识。
（3）注重实际工程图的识读。在教材及习题集中，由于受篇幅所限，专业图纸只是某项工程中的部分图样。由于图纸不完整，学生无法从宏观上认识工程图。为培养学生的实践能力，最好的方法是让学生在专业实践中锻炼。为此，在教学过程中，教师可收集典型的、相对简单的实际工程案例，给学生识读。比如，在房屋建筑图部分，可选取居住建筑或公共建筑施工图;在路桥工程图部分，可选取结构形式简单的桥梁工程图。首先对房屋或桥梁的整体情况做出讲解，然后让学生分组读图，从而达到从整体到局部再到整体、逐步读懂图样的目的。通过实际工程图的识读，在绘制图样时，也会自然而然地遵照规范的要求来实施，绘图的规范性也就得到了加强。
（4）注重土木工程制图实践能力的考核。画法几何与制图基础部分的考核可采用平时成绩+闭卷考试的方式。平时成绩主要考查学生完成作业的情况，闭卷考试主要考查学生对基本理论的理解和应用。专业工程图和计算机绘图部分的考核可采用平时成绩+开卷考试的方式。平时成绩主要考查工程图样的补绘和抄绘等，针对问题及时纠正和指导，一般为单个图样。开卷考试可采取绘制工程图方式，由教师结合工程实例制定指导书，将学生分成小组，每个小组完成一整套图纸。在绘制过程中，要求学生以设计者的角度，充分理解整套图纸中各部分重点表达的内容，各部分的内在联系等，以此提高学生绘图能力。
（5）加强制图课程与课程设计及毕业设计的联系。土木工程制图课程教师在授课时，应强调其作用和地位，还可将往届优秀的课程设计和毕业设计图纸向学生展示。课程设计和毕业设计教师在布置任务时，要强调规范作图的重要性，在任务书参考资料中增加相关制图规范，增加图纸质量的成绩比重，并加强易错点的讲解。只有加强土木工程制图课程与后续专业课程、毕业设计等环节的联系，才能让学生逐步积累、提升识图和绘图水平，增强实践能力。
4 结语
图纸是土木工程专业课程设计与毕业设计的重要表现形式。针对课程设计及毕业设计图纸中存在的问题，提出基于实践能力培养的教学方法，主要包括注重实际工程图的识读、考核时采用绘制整套工程图的开卷考试形式、加强制图课程与课程设计及毕业设计之间的联系等。随着教师和学生对制图标准重视程度的提高、大量专业工程图的识读与绘制，可望改善土木工程制图课程的教学效果，提高课程设计与毕业设计的图纸质量，从而提升土木工程专业学生的实践能力。
基金项目：湖北工业大学教学研究项目
参考文献
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[2] 张程博，裴红艳，张静.对“土木工程制图”课程教学的思考[J].黄石理工学院学报，2011.27（2）：67-70.
[3] 王艳春，徐卫平，敖志强.基于毕业设计的《工程制图》教学改革与研究[J].科技信息，2013（21）：149-149.
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篇12
土木工程专业课教学策略类型及其运用
关于教学策略的类型，以往研究者归纳了很多，比如自主式教学策略、替代式教学策略、合作式教学策略、竞争式教学策略、学徒式教学策略、评价策略，等等。这些策略在土木工程课程教学中能不能适用，分别能用在哪些方面，值得研究。根据土木工程专业课程特点，可以归纳如下适用教学策略类型。
(一)自主式教学策略
让学生自己寻找教学目标，安排学习，并从教学中建构具有个人风格的学习方法，让学生在学习过程中处于主动处理教学信息的地位。这种策略可以把信息与学生的认知结构联系起来，使学生主动学习，深入探讨，从而提高学习能力，效果较好。但存在的不足也是明显的，如目标设计不妥，可能导致认知超载或情绪低落，学习效果差。这种策略成功的前提是，学生已具有所学课程的相关知识。对学生的基础要求较高，适于学习成绩较好并自我学习能力较强的学生。在理论性较强的土木工程专业课教学环节中，可采用自主式教学策略，给出较多时间让学生查阅资料，教师重点解决自学过程中遇到的难点，提高学生自学能力。这种策略在知识性较强的课程中能较好地适用，比如地下空间开发、土木工程概论、工程地质等课程。
(二)替代式教学策略
在传统教学中常使用这种策略。该策略主要给学生提出教学目标，备课过程中组织和提炼教学内容，安排教学顺序，指导学生学习。这种策略比自主式教学策略效率高，能使学生在短期内学习更多内容，但这种策略学生智力投入少，学习深度不如自主式策略好。由于教学安排过于密集，学生在学习中主动思考的时间少，因而难以调动学生的学习兴趣，制约了学生的自我学习能力。在教学对象上这种教学策略适用于学习被动、自学能力一般的学生。这种策略在理论性较强的课程中能较好适用，如理论力学、材料力学、结构力学、概率论与数理统计等课程。
(三)合作式教学策略
课堂教学中的合作行为，是指学生之间为了达到某一共同目标而彼此配合、相互协助的一种联合行动，该策略的基本形式是小组学习。小组学习体系的几个优越性:(1)学生能够发挥自己的最高水平;(2)能促进学生之间互相帮助、共同提高;(3)能加强学生间的感情沟通，改善关系，建立起良好的友谊。该策略强调学习小组每个成员都能积极地参与学习活动，学习任务和内容由共同学习的伙伴分担，学习中遇到的问题比较容易解决。但也存在一些缺点，如组内成员的意见不一致、分歧争论，造成内耗，浪费时间和精力;小组进行讨论时，一些不愿承担责任的组员推卸责任，或是在活动中不积极配合，影响学习积极性，降低效率，伤害感情。在土木工程专业课毕业设计(论文)、课程设计的教学环节，大学物理实验、工程力学实验中，可采用小组学习策略，给学生充分讨论交流的空间，共同解决学习过程中遇到的困难，提高团队合作精神。通过这种教学策略，后勤工程学院积极支持土木工程专业的本科生参加各种类型的国家级科技文化竞赛活动，土木工程专业学生先后获得全国大学生数学建模竞赛一等奖、全国大学生建筑设计竞赛优秀奖、全国周培源大学生力学竞赛二等奖等。通过开展这些活动，促进教与学之间的良性循环，既有利于学生提高团队意识，也提升了学校的办学水平。
(四)学徒制策略
学徒制培养了无以数计的能工巧匠，创造了灿烂的人类文明，对技术的发展、传递以及社会的进步作出了不可磨灭的贡献。但由于这种教学策略偏重实际操作技术，忽视基础理论知识，不利于大批量人才培养，因而“认知学徒制”应运而生。学习应该具有一定目标，学生可以在其中主动提出、分析、解决问题，并在必要时获得支撑。认知学徒制的教学方式可以让学生在真实的情境中通过对教师活动的观察、模仿主动学习，适用于土木工程中实践性强的课程。这种策略与实践教学息息相关，关于实践教学的研究，在文献［4］中有所研究。后勤工程学院开展了“学分制导师”制度，通过对教师个人的考评，确认导师资格，学生通过校园网了解导师基本情况，教师在全体学生面前自我介绍，学生自主选择教师作为本科四年的导师。导师与学生保持联系，教师在思想上对学生进行指导，在一些实践活动中，教师带学生参加学习，学生也能以教师为榜样，学习其闪光点，教师在传授学生知识的同时对引导学生价值观和人生观也起到了积极作用。在实践性较强的土木工程专业课教学环节中，可采用这种教学策略，其他课程实践性较强的环节可结合模型或实际工程，在工地上集中讲解。这种策略在实践性强的课程中尤其重要，如测量实习、施工实习、认识实习等课程。
(五)评价策略
人们总是存在一种被他人认可的期望。教师对学生的肯定和积极评价是学生前进的动力，使他们葆有学习热情。评价策略是一种适用性最为广泛的教学策略。当一个人不仅认识世界，而且在认识自我的时候，就能形成兴趣。没有自我肯定的体验，就不可能有对知识的真正兴趣(苏霍姆林斯基)。很多大学生的热情不高，甚至毫无热情，厌烦读书。原因是多方面的，他们感觉不到苦中有乐，未体验到先苦后甜的感觉。另一个重要原因是，教师在教学中不能及时肯定学生的学习成绩和兴趣爱好，对学生的学习活动不注意，不懂得正确的评价。教师恰到好处的评价，能使学生受到启发和鼓舞，精神上得到满足，从而调动了他们学习的积极性和进取心。这无论是从心理学的情感认识过程和情感需要分析，还是从教育学的教育目的和审美教育检验，及时评价最直接地对学生起到催化教育的作用。
土木工程专业课教学策略的侧重点
在教学过程中没有哪一个教学策略是可以通用的。每一个教学策略的采用都要考虑实际问题、教学内容以及教学目标。教师只有在教学实践中不断探索，使自己成为教学实践的研究者，才能找出适合于所任学科、所教学生及自己个性风格的教学策略［5］。针对土木工程专业课程的特点，教学策略应该强调以下特点。
(1)土木工程教学中往往以培养土木工程师为目的。在教学过程中需要考虑实际课程的设置目的，土木工程涵义广泛，有的培养施工为主的工程师，有的培养设计为主的工程师，有的培养工程管理人员，有的培养土木工程研究人员。在选择教学策略时应充分考虑上述不同，在教学过程中分别对待，并制定相关的教学策略。
(2)在教学的过程中，应统观教学全过程，综合考虑在教学过程中涉及的各个方面，教学策略的制定应体现较为完整的结构功能。土木工程基础课程(包括结构力学、理论力学、材料力学等)的教学策略应考虑后续专业基础课的内容，而专业基础课(包括混凝土结构设计原理、钢结构设计原理等)的教学策略又应注意后续专业课的需要，重点在教学内容、教学重点上取舍和安排。后续专业课程可能利用到哪些知识，学生在学习过程中可能遇到什么困难，都应该想到，并在教学策略中得以体现。专业课的教学策略应注重学员的能力培养，培养学生如何利用所学知识解决在实际工程中遇到的问题，以及让学生了解在遇到实际问题时采用哪些方法和手段、如何思考实际问题等。工程案例学习可以很好地体现这一方面。
(3)制定好的教学策略应该在操作层面上具有灵活性。土木工程类的课程一般都与实际工作比较接近。在实际工程中遇到的情况往往是千变万化的，不能只注重一个层面或一个方面的讲解，应注重理论联系实际，并将理论知识应用于实际工程。注重教学过程的理论讲解，达到讲一个案例掌握一类工程的目的。如何体现教学策略的灵活性是土木工程类学科教学策略的关键。
(4)由于学生层次不同，在教学过程中可能会发现原本认为比较容易理解的内容，学生掌握起来很难。这个时候就需要强调教学策略的调控性。在教学过程中原本制定好的教学策略应考虑在实施过程中可能出现的偏差。教和学是一个互动的过程，教师在采用已经制定好的教学策略时，并不一定完全适合所有学生。土木工程类的课程充分体现了这一点。经验性的公式在专业课中较多，有些可能找不到理论依据，不易理解。在采用合适的教学策略时，应注重策略调控性，原本制定好的替代式教学可能没有自主式更有效，而有些可能采用学徒式又更合适。
(5)土木工程专业课程教学策略处于教学策略制定的课程级、指导科目级、单元级和要案级。制定好土木工程专业课程教学策略对后续的低层次教学策略尤为重要。土木工程的培养目标决定了该课程教学策略的制定:培养以设计为主的工程师应注重设计过程中的相关建筑规范教学内容，培养以施工技术和管理为主的工程师则应注重先进施工技术和先进管理理念。在教学策略层面上应充分体现。同时在教学手段和方法上不同的教学目的也要求采用不同的教学策略，比如，培养以设计为主的工程师可以采用理论推演和具体化的教学手段，而培养以施工为主的工程师则多以实践经验的概括和总结方式进行教学。
教学策略评价
