课程教学改革的考虑与实践黄根初 “有限元法”课程教学改革与实践

李树森+曾剑锋+张恩惠

摘 要：从合理安排教育内容、运用启示式教育法、构建新式教育方法与施行进程化、多元化查核办法等四个方面提出了“有限元法”课程教育变革的途径。

关键词：有限元法；启示式教育；新式教育方法；教育变革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）02-0001-02

收稿日期：2013-04-23

作者简介：李树森（1963—），男，黑龙江哈尔滨人，东北林业大学机电工程学院教授，博士，博士生导师，首要从事现代机械规划及其理论研讨。

基金项目：东北林业大学要点课程建造基金项目“机械结构有限元剖析”（Z00397）；东北林业大学学位与研讨生教育教育变革研讨基金项目“有限元剖析及运用”（ JGXM_XJ_2012003）

自1943年 Couran t榜首次提出单元概念， “有限元法”（Finite Ele ment Method，FEM）作为求解数学物理问题的一种数值办法经过将近70年的开展，现已适当成熟了。如今，“有限元法”已成为处理工程实际问题必不可少的东西，有限元核算结果已成为各类工业产品规划和功能剖析的牢靠依据，它成功处理了整机、机械、土建、桥梁、冶金、电磁学以及国际工程等许多大型科学和工程核算难题，“有限元法”现已成为推进科技进步和社会开展的生产力[1]，故而越来越遭到企业和研讨机构的喜爱。把握“有限元法”的相关常识，更好地运用有限元剖析这一强有力的数值核算东西，已成为各高校大部分工科类大学生必备的学习内容。因此在大学中开设该课程有很大必要性。可是，由于“有限元法”的理论常识笼统性大，包括内容广，学生要在有限时刻内把握“有限元法”比较困难。怎样进步“有限元法”教育作用成为一个急需处理的问题。为此，东北林业大学的“有限元法”教育组对该课程进行了教育变革。

一、合理安排教育内容

“有限元法”的运用范畴十分广大，它如今现已在机械制造、核航空航天、铁道、石油化工、轿车交通、动力、工业、国防军工、水利、土木工程、电子、生物医学、日用家电等一般工业及科学研讨中得到了广泛的运用。尽管“有限元法”在各个范畴的运用时所依据的根本理论与原理都是相同的，可是在细节上，不同范畴中仍是存在很大的不同。例如“有限元法”在机械范畴和水利范畴上的运用就存在很大的差异：后者有限元模型一般要比前者要杂乱得多。前者的材料一般是金属的，其性质是线性且安稳的，而后者的材料一般对错线性材料比如水、混凝土等。 并且两者各自的核算结果的评判与牢靠性评价也显着不同。因此在教育进程中有必要依据专业的不同，杰出教育的要点。

二、运用启示式教育法

所谓启示式教育法，就是教师在教育进程中依据学习进程的客观规律和学生的认知结构，引导学生活跃自动地获取和把握常识的一种教育办法。在教育方针上，重视常识，但更着重培育思想才干，完结人的全面开展[2]。它有利于体系地教授常识，开辟学生视界，使学生具有厚实的理论根底和开辟立异的才干，为学生持续学习进修打好根底，有利于学生在工作中灵敏自若地施展才干。它不仅是一种教育办法，更是一种教育思想，完全符合“学生为主体，教师为主导”这种现代教育的指导思想。在全课程教育中进行启示式教育，更好地发挥了学生为主体、教师为主导的作用，然后全方位进步学生的才干。运用启示式教育，须从以下方面下手。

（一）添加课程内容的趣味性

巨大的民主主义教育家，西方近代教育理论的奠基者扬·阿姆斯·夸美纽斯说：“爱好是发明一个欢喜光亮的教育途径之一。”激起学生的学习爱好，调集学生的学习活跃性，是“以学生为主体”的现代教育理念的落脚点，这方面办法许多，作为教师，能够用课程风趣的布景常识、生动的言语来招引学生[3]。这一阶段是启示式教育必不可少的重要一步，由于它直接触动着学生发现、探究问题的爱好。故而，在教育“有限元法”课程榜首课时，能够运用“有限元法”的前史材料来激起学生的学习爱好。对这些前史材料的剖析，能够使学生了解有限元学开展轨道，给学生以科学精力的熏陶和科学思想的启迪。经过前人在有限元研讨中辉煌灿烂前史和成功丰碑来鼓励学生学习热心。一起，在教育“有限元法”开展前史时，能够搜集关于影响有限元开展的重要人物，如Courant，turner，Jones，Besseling等人的生平事迹和相片，赞许他们坚定不移的科学精力，以此也能激起学生的学习热心。还能够介绍国内外有限元在实际生产中的典型运用来激起学生的学习爱好。例如，1990年10月美国波音公司开端在核算机上对新式客机B-777进行“无纸规划”，仅用了三年半时刻，于1994年4月榜首架B-777就试飞成功，这是制造技能史上划时代的成果，其间结构规划和评判中就很多选用了有限元法剖析这一手法。又如压力容器的结构应力剖析和形状优化，机床切削进程中的振荡剖析及减振，轿车试制进程中的磕碰模仿，发动机规划进程中的减振降噪剖析，兵器规划进程中爆轰进程的模仿、弹头形状的优化等等，都是“有限元法”在工程中典型的运用。经过“有限元法”在这些工程上的典型运用来说明学习“有限元法”的重要意义及价值，以此来激起学生的学习爱好，调集学生学习的自动性。

（二）精讲启示，巧设疑问

引导学生自动探究，活跃思想，进步学生的科学本质，这正是启示式教育的宗旨。在启示式教育中，教师需对课程内容进行精要、生动的解说，由此及彼，由外至内，然后引导学生逐渐挨近常识结构。教师有必要把首要的精力放在捕捉学生学习的妨碍和思想的创意方面，并及时劝导启示，激起学生学习动机，在教师有用的引导下，使学生自觉地发现、把握常识，然后调集他们潜在的勇气、胆略，培育他们的才干。在教育结构上，师生之间构成的是一种合作联系，这种联系表现在师生之间能够自在评论与对话。在评论与对话的进程中，教师要尽或许并奇妙地在学生认证进程中设置疑问。在解说弹性力学相关常识时，咱们能够找来一些有关弹性力学的根本假定、根本概念极易犯错的比如，让学生找犯错在何处，为什么错，哪些根本概念理论错了等。然后使学生在转弯抹角、历经崎岖的多向思想之后，获取常识。

三、构建传统板书教育手法与多媒体现代教育手法相结合的新式教育方法

跟着教育教育研讨的日益丰厚、教育技能的日益进步，将现代教育手法引进讲堂教育，无疑将大大进步讲堂教育质量和教育作用。可是科学有用的教育手法不仅仅仅仅多媒体这种现代教育手法，传统板书教育手法（如粉笔和黑板等）也有其科学及有用性。有些教育内容需求运用传统板书教育手法才干更有用地引导学生学习和考虑，对学生有更好的启示。由于教师在黑板板书的进程其实就是教师考虑的进程、剖析问题的进程和处理问题的进程，学生此间感同身受地阅历了这些进程后，就会更简单获取常识并由此发生进一步的考虑[4]。在解说“有限元法”的一些公式的推导时，就能够选用传统板书教育手法。可是，有些教育内容选用多媒体现代教育手法会获得更好的教育作用，由于多媒体教育是以核算机为中心的教育手法，能交互归纳处理文本、图形、图画、动画、音频及视频等多种媒体信息，能够将杂乱图形、动态进程、实际国际无法看到的笼统事物等生动形象地出现在学生面前，能够协助学生建立起立体动态的概念，加深学生对笼统事物的了解，然后激起学生学习爱好，进步学生学习的自动性。不过在运用多媒体现代教育手法时应方针清晰，内容要点放在传统教育方法无法形象化的常识点上，在多媒体课件的制造上，力求要点杰出，文字精练。

传统板书教育手法与多媒体现代教育手法各有优势和缺乏，为了能更好地进步讲堂教育质量，将传统板书教育手法和多媒体现代教育手法有机结合起来，研讨哪些内容合适选用多媒体现代教育手法，哪些合适选用传统教育手法，使它们各尽其能，各司其职。只要将传统板书教育手法与多媒体现代教育手法奇妙整合后加以运用，使两种教育手法优势互补，才干到达更好的教育作用。

四、施行进程化、多元化查核办法

为战胜应试教育带来的坏处，调集学生的学习活跃性，能使考试成绩愈加真实地反映学生学习的作用，咱们也变革了查核制度。新的查核制度应是多元化的，贯穿于课程教育全进程。课程的查核总成绩由两部分组成：阶段性实验规划查核成绩和期末考试成绩。阶段性实验规划就是咱们将课程教育分为几个查核单元，要求每个学生在每个单元中依据自己的才干与特长从教师预备的题目中挑选出一个，在咱们规则的期限内将其独立完结。实验规划分数的给出依据以立异性、实用性为首要规范，并参阅学生的实际情况，进行客观的评分。关于期末考试查核，咱们从这几个方面着手：榜首，在考试内容方面，发起以剖析和规划为主的题型，合理布局试卷的难易度、深广度、区分度。第二，在考试方法方面，发起开卷考试。施行进程化、多元化的查核办法，激起了学生平常立异的自觉性和自动性，促进了学生立异精力和立异品质的培育。

教育办法和手法是多种多样的，也没有定法可循。咱们只要不断进行教育研讨与探究，合理设置教育内容，不断改进教育办法和手法，才干到达更好的教育作用。经过上述的教育变革和实践，东北林业大学“有限元法”教育获得了显着作用，学生的归纳才干得到了进步，“教”与“学”在互动教育中完结了有机结合，激起了学生的学习爱好，促进了学生学习的自主性。课程得到了学生的广泛认可和好评。但“有限元法”教育负重致远，授课教师应与时俱进，探寻更科学的教育办法和手法，处理教育中面对的新问题，为培育新式立异人才而不懈努力。

参阅文献：

[1]王勖成.有限单元法[M].北京：清华大学出版社，2003：

1-117.

[2]罗必新，付冬梅.对现代启示式教育的考虑与展望[J].

科学教育，2008，（6）.

[3]吴翊.启示式教育再知道[J].我国大学教育，2011，（1）.

[4]李俊卿.进步讲堂教育质量 培育大学生的立异才干

[J].我国大学教育，2010，（1）.