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谈谈梁的内力图教学
摘要:梁的内力图是建筑力学专业基础课最重要的一部分。从
影响梁内力图教学效果的三个主要因素,即学生的知识基础和能力
水平;教师对教材内容的认识和理解;教师所选用的教学方法来阐
述如何提高梁的内力图的教学效果以达到教学目的。
关键词:内力图;知识基础;能力水平;认识;比拟法;数形结
合法;发现法;任务驱动法
近几年,学校安排我上中专班《建筑力学》的课程,在没有现成
教参的情况下,我根据教学大纲的要求结合教材内容及学生的特
点,不断探索、实践,努力寻找切合学生实际的教学方法,回顾多
年力学教学工作,觉得对梁的内力图的教学颇有心得,值得商榷。
梁的内力图是表示梁的内力沿梁轴长度方向变化情况的图形。包
括剪力图、弯矩图,是建筑力学专业基础课中最重要的一部分。准
确熟练地绘制梁的内力图,是本专业的基本知识、基本要求,也是
工民建专业后续课《结构力学》《建筑结构》《地基与基础》等课程
的基础。如何保质保量上好梁的内力图是每一位从事力学教师必须
思考的问题。我认为影响教学效果关键在于三个方面的因素。1.学
生的知识基础和能力水平;2.教师对教材认识与理解;
3.教师所选用的教学方法。以下我以这三方面的因素为主线,结
合我在梁内力图教学中的体会,阐述我的观点。
一、学生的知识基础和能力水平
学生的知识基础和能力水平很大程度上决定自身的学习效果以
及教师所采用的教学方法。目前,由于普高招生不断地扩大,造成
中职校的生源质量逐渐下降,且学生存在很大的差异性。山区与平
原、农村与城市、沿海和内地,地区差异带来学生的知识基础与能
力水平也不一样,而且职业类学生普遍存在学科不平衡的状况。因
此,在教学中学生不是处在同一“起跑线”的,这就要求教师在教
学方法的选择上、教材内容的处理上要准确定位,以“面向主流,
合理兼顾”为制订教学方法和处理教材的准则,把握教学节奏的强
度,练习和测评的难度,行之有效地完成教学任务。
二、教师对教材内容的认识和理解
教师在教材处理和选择教学方法时,很大程度取决于教师对教材
内容的熟悉程度,为了顺利地完成梁内力图教学任务,我想对这部
分内容要有六点认识是必要的。
1.对梁内力图本质的认识
梁的内力图本质是什么?梁的内力图实质就是一个函数图象,是
一个关于梁的内力(剪力、弯矩)随梁横截面位置变化的函数。因
此,要求师生在教学中深刻了解内力图的本质。事实上绘制函数图
象关键在于确定两个要素,一个为线型,另一个为控制截面的特征
值,如,我们要绘制一元二次函数的图象,众所周知,一元二次函
数其线型为抛物线,这时只需要能正确地计算出抛物线的顶点坐标
以及与x轴的两个交点坐标,则一元二次函数图象就确定了,而梁
内力图绘制原理与此相似,即由内力图的规律定性判断每一区段的
内力图线型,而由截面法、规律法或面积法计算每一个控制截面的
内力。
2.对弯矩、剪力符号的认识
弯矩、剪力的符号,在力学教学中也是难点之一,我发现学生往
往在弯矩、剪力符号的学习中困难重重,事实上弯矩、剪力的符号
是人为规定的,其目的是为了计算的方便,为了使学生正确地认识,
教师在教学中采用如下的方法:①在教学中可以对弯矩、剪力的符
号进行归纳,如剪力的符号可归纳四个字“顺正逆负”,对弯矩可
归纳六字“下拉正,上拉负”;②在教学中强调对梁段受力分析时,
剪力、弯矩一定要假设为正方向;③列静力平衡方程时,只要按投
影、力矩规定的符号列式即可,两者切不可混淆。
3.对控制截面的认识
所谓控制截面是指对绘图起关键控制的截面。其位置包括集中力
作用处,集中力偶作用处,均布荷载的起止点,剪力为零处。在教
学中常常会遇到这样的问题,集中力作用处,集中力偶作用处到底
是一个截面,还是两个截面呢?教材没有明确回答这个问题,我认
为集中力、集中力偶作用处应视为两个截面比较合理。
4.对截面向法本质的认识
截面法是材料力学计算内力一种常见方法,所谓截面法就是用一
个假想的截面去截欲求内力的截面,然后任取一部分受力分析,列
出平衡方程,求出内力,这种方法很简单,事实上截面法计算梁的
内力就是平面的力系平衡方程的应用,只不过在静力学中与材料力
学中所选取的研究对象不同,静力学所选取的是物体或物体系统,
而材料力学所选的研究对象是物体的局部。
5.对内力图规律的认识
内力图规律是简捷法绘制梁内力图的基础,教材中内力图规律是
在列内力方程法上归纳总结而来的。其作用在于绘制
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