陳 春 霞

(上海師范大學(xué)建筑工程學(xué)院，上海 200234)

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鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中焊縫連接計算的易錯之處及對策分析

陳 春 霞

(上海師范大學(xué)建筑工程學(xué)院，上海 200234)

結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗，介紹了鋼結(jié)構(gòu)課程的特點，歸納了鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中焊縫連接計算的易錯之處，并探討了具體的應(yīng)對措施，從加強識圖能力、強化課程的連貫性、課程設(shè)計等方面，提出了幾點鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)建議。

鋼結(jié)構(gòu)，焊縫，慣性思維，空間能力

《鋼結(jié)構(gòu)》作為土木工程專業(yè)的專業(yè)技術(shù)課，為必修課。鋼結(jié)構(gòu)的焊縫連接計算是本門課程的重要內(nèi)容，在教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)以下幾點問題：習題類型較多，學(xué)生反映題目較難，作業(yè)中出錯率較高。根據(jù)大量批閱作業(yè)和歷年試卷分析，從中找到了以下幾點共性的問題，并提出解決方法。

1 慣性思維約束造成的錯誤及應(yīng)對措施

1.1 慣性思維

慣性定律表明，物體在平衡狀態(tài)下會保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。從這一定律，可知物體都有保持其原有運動狀態(tài)的特性，稱為“慣性”；如果要改變物體的運動狀態(tài)，必須有外部其他因素的“作用”，對一般物體來說，“作用”即外部所加的荷載。

其實不僅自然界中的物體會有慣性，人類的思維一樣有慣性，即人們運用一種習慣的思路和固定的思維模式思考、解決相同或相似的問題。慣性思維既有其優(yōu)勢所在，也有不利的一面。

1.2 慣性思維的優(yōu)勢

慣性思維的優(yōu)勢之一，“習慣成自然”。要形成一般的解題思路，可以借助這一點。首先課上講解典型例題，然后布置相應(yīng)習題作為作業(yè)，再在下一堂課中重申解題思路，“習慣成自然”，學(xué)生的解題思路水到渠成。如在鋼結(jié)構(gòu)焊縫連接這一章中，主要有兩大類習題：對接焊縫和角焊縫，總的解題思路也按此兩類劃分：

對接焊縫連接計算基本思路：焊縫形狀與母材截面形狀一致，應(yīng)用材料力學(xué)中的基本公式，再考慮鋼材在復(fù)雜應(yīng)力作用下的折算應(yīng)力。

角焊縫連接計算基本思路：分清正面與側(cè)面角焊縫，應(yīng)用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》給定的強度計算表達式進行計算。

只要建立了兩類題目的解題思路，學(xué)生就不會出現(xiàn)大的錯誤。

慣性思維的優(yōu)勢之二，“溫故而知新”。學(xué)生在學(xué)習與舊知識類似的新知識時，可憑借這一點優(yōu)勢。如果教師給予適當?shù)囊龑?dǎo)，將會達到舉一反三，觸類旁通的效果，“溫故而知新”，更快的掌握新知識。

如工字型或T型牛腿與柱的連接焊縫，可設(shè)計成對接焊縫或角焊縫。在講解對接焊縫作為牛腿連接焊縫中，詳細的分析了焊縫形狀、所受內(nèi)力、強度驗算等，而到角焊縫中，重點放在與對接焊縫不同的焊縫形狀上，對內(nèi)力分析僅一句“與對接焊縫相同”帶過，這不僅節(jié)約了課堂時間，也有助于學(xué)生形成知識鏈，前后貫通。

1.3 慣性思維的劣勢

一般的解題思路形成之后，會導(dǎo)致學(xué)生的思維惰性，反而不利于透徹的分析問題，防礙思路的拓展和創(chuàng)新。

例1：工字型對接焊縫，受彎矩、剪力共同作用，需計算以下內(nèi)容：

(1)

(2)

(3)

例2：工字型對接焊縫，受彎矩、剪力和軸力的共同作用，需計算以下內(nèi)容：

(4)

(5)

(6)

(7)

針對這種錯誤，可以采取重“異”輕“同”，抽絲撥繭的細化方法。要求學(xué)生不要去機械的記憶公式，而是解題時畫上對應(yīng)的應(yīng)力圖。只要能正確的畫出應(yīng)力圖，以上易錯之處就迎刃而解了。

應(yīng)力圖見圖1，圖2。

2 低級錯誤的出現(xiàn)及應(yīng)對措施

2.1 化繁為簡

曾經(jīng)在考試中多次出現(xiàn)這樣的錯誤：題目要求的是對接焊縫連接計算，而有的學(xué)生卻按角焊縫進行計算，反之，也有。此類純屬低級錯誤，要消除此類錯誤，應(yīng)找到簡便易行、一目了然的方法，而不是去一味地強調(diào)兩類計算在力學(xué)特征、焊縫截面形式等細節(jié)方面的問題，那只會增加學(xué)生的畏難情緒。

如剛才所舉例子中的錯誤，其原因是分不清兩類焊縫，在實際教學(xué)中，可告知學(xué)生由所給已知條件判斷，即對接焊縫所給已知條件中必定有抗拉強度，抗壓強度及抗剪強度三個數(shù)值，而角焊縫抗拉、抗壓及抗剪強度僅有一個值。從此以后類似的低級錯誤基本上沒有再出現(xiàn)。

2.2 尋根溯源，消除由緊張造成的低級錯誤

有些低級錯誤，如計算錯誤、量綱錯誤、看錯題、筆誤，多數(shù)由于考試緊張情緒造成。

由于本門課程自身特點，公式較多，且容易混淆，學(xué)生考試前忙于記憶大量公式，疏于整理解題思路，導(dǎo)致考試時情緒緊張，思路一片混亂。但學(xué)生畢業(yè)后用到這些公式時，可以翻查手邊的規(guī)范，記不記得住公式并不重要。鑒于此類情況，我采用了這樣的方法：考前把較復(fù)雜的公式作為附頁放在試卷最后，重點要求學(xué)生會用公式，有自己的解題思路。在實際應(yīng)用中，不僅成績提高較顯著，學(xué)生學(xué)習這門課程的興趣也提高了很多。下一步繼續(xù)改進考試方式，由同學(xué)根據(jù)個人情況，自己制作公式附頁，發(fā)揮學(xué)生的能動性，更強調(diào)邏輯思維能力的培養(yǎng)。

3 空間能力差所造成的錯誤及應(yīng)對措施

3.1 激發(fā)學(xué)生的興趣

課堂上，當語言難以表達時，盡可能找到簡單的道具，為學(xué)生現(xiàn)場“表演”，并引導(dǎo)學(xué)生自己進行演示，增加感官認識。如彎矩和扭矩的區(qū)分問題，經(jīng)過《材料力學(xué)》和《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的學(xué)習，學(xué)生已掌握彎矩圖和扭矩圖的畫法，但一碰到實際工程還是辨認不清，導(dǎo)致做題出錯。課堂上，師生一起用紙板演示兩者的不同，學(xué)生們興趣盎然。

3.2 加強實踐

工科屬應(yīng)用性學(xué)科，帶有很強的實踐性，而學(xué)生們空間能力較差，更喜歡“紙上談兵”，平面思維。我校新校區(qū)基建工程較多，而一般工地上很多臨時建筑多屬于輕鋼結(jié)構(gòu)，另外，校區(qū)車庫為鋼屋架結(jié)構(gòu)，這些生活中活生生的“例題”，被不斷的引入課堂教學(xué)，或?qū)嵉貐⒂^在建和已建工程，或收集實際施工圖紙，學(xué)生的空間能力明顯加強。

4 建議

1)加強識圖能力。本專業(yè)的識圖課程應(yīng)增加“金屬結(jié)構(gòu)”的識圖，這將有利于減少學(xué)生因看不懂或看錯圖而做錯題目。2)加強力學(xué)課程與結(jié)構(gòu)課程的貫通性。慣性矩的計算一直是學(xué)生出錯較多的地方，建議《材料力學(xué)》加強有關(guān)章節(jié)的訓(xùn)練，并提醒學(xué)生在結(jié)構(gòu)類課程中，慣性矩的計算是基礎(chǔ)，一定要把基礎(chǔ)打好。3)針對不同專業(yè)，設(shè)立相關(guān)的課程設(shè)計。現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工作有很多是由施工單位自行設(shè)計，自己施工，所以國際工程營造方向(即施工方向)的本科生，可設(shè)立廠房，鋼屋架，輕鋼結(jié)構(gòu)等設(shè)計，并結(jié)合工地實習，重點培養(yǎng)識圖及現(xiàn)場施工參與能力。而對于以后有可能進入設(shè)計單位工作的土木工程專業(yè)，應(yīng)開設(shè)單層廠房，鋼骨結(jié)構(gòu)，鋼屋架等設(shè)計，重點掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本程序。

[1] 王新芳.論數(shù)學(xué)教學(xué)中的習慣性思維[J].河北師范大學(xué)學(xué)報，1998(10):308-309.

[2] 金建偉.慣性定律和慣性思維[J].技術(shù)物理教學(xué)，2002(3):17-18.

[3] 董事爾，張 鵬.鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景及教學(xué)思考[J].高等建筑教育，2003(9):34-37.

[4] 周綏平.鋼結(jié)構(gòu)[M].第2版.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2003.

[5] 戴國欣.鋼結(jié)構(gòu)[M].第4版.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2013.

The error prone points and countermeasures analysis on welding seam connection calculation inSteelStructureteaching

Chen Chunxia

(BuildingEngineeringSchool,ShanghaiNormalUniversity,Shanghai200234,China)

Combining with the teaching experience, this paper introduced the characteristics ofSteelStructurecourse, summarized the error prone points of welding seam connection calculation inSteelStructureteaching, discussed the specific measures, from strengthening the image recognition ability, strengthening the coherence of curriculum, curriculum design and other aspects, put forward some teaching suggestions forSteelStructurecourse.

steel structure, welding seam, inertial thinking, spatial ability

2016-11-16

陳春霞(1973- )，女，碩士，講師

1009-6825(2017)04-0236-03

G642.0

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