陈 春 霞
(上海师范大学建筑工程学院，上海 200234)
钢结构教学中焊缝连接计算的易错之处及对策分析
陈 春 霞
(上海师范大学建筑工程学院，上海 200234)
结合教学经验，介绍了钢结构课程的特点，归纳了钢结构教学中焊缝连接计算的易错之处，并探讨了具体的应对措施，从加强识图能力、强化课程的连贯性、课程设计等方面，提出了几点钢结构课程的教学建议。
钢结构，焊缝，惯性思维，空间能力
《钢结构》作为土木工程专业的专业技术课，为必修课。钢结构的焊缝连接计算是本门课程的重要内容，在教学中，发现以下几点问题：习题类型较多，学生反映题目较难，作业中出错率较高。根据大量批阅作业和历年试卷分析，从中找到了以下几点共性的问题，并提出解决方法。
1 惯性思维约束造成的错误及应对措施
1.1 惯性思维
惯性定律表明，物体在平衡状态下会保持静止或匀速直线运动状态。从这一定律，可知物体都有保持其原有运动状态的特性，称为“惯性”；如果要改变物体的运动状态，必须有外部其他因素的“作用”，对一般物体来说，“作用”即外部所加的荷载。
其实不仅自然界中的物体会有惯性，人类的思维一样有惯性，即人们运用一种习惯的思路和固定的思维模式思考、解决相同或相似的问题。惯性思维既有其优势所在，也有不利的一面。
1.2 惯性思维的优势
惯性思维的优势之一，“习惯成自然”。要形成一般的解题思路，可以借助这一点。首先课上讲解典型例题，然后布置相应习题作为作业，再在下一堂课中重申解题思路，“习惯成自然”，学生的解题思路水到渠成。如在钢结构焊缝连接这一章中，主要有两大类习题：对接焊缝和角焊缝，总的解题思路也按此两类划分：
对接焊缝连接计算基本思路：焊缝形状与母材截面形状一致，应用材料力学中的基本公式，再考虑钢材在复杂应力作用下的折算应力。
角焊缝连接计算基本思路：分清正面与侧面角焊缝，应用《钢结构设计规范》给定的强度计算表达式进行计算。
只要建立了两类题目的解题思路，学生就不会出现大的错误。
惯性思维的优势之二，“温故而知新”。学生在学习与旧知识类似的新知识时，可凭借这一点优势。如果教师给予适当的引导，将会达到举一反三，触类旁通的效果，“温故而知新”，更快的掌握新知识。
如工字型或T型牛腿与柱的连接焊缝，可设计成对接焊缝或角焊缝。在讲解对接焊缝作为牛腿连接焊缝中，详细的分析了焊缝形状、所受内力、强度验算等，而到角焊缝中，重点放在与对接焊缝不同的焊缝形状上，对内力分析仅一句“与对接焊缝相同”带过，这不仅节约了课堂时间，也有助于学生形成知识链，前后贯通。
1.3 惯性思维的劣势
一般的解题思路形成之后，会导致学生的思维惰性，反而不利于透彻的分析问题，防碍思路的拓展和创新。
例1：工字型对接焊缝，受弯矩、剪力共同作用，需计算以下内容：
(1)
(2)
(3)
例2：工字型对接焊缝，受弯矩、剪力和轴力的共同作用，需计算以下内容：
(4)
(5)
(6)
(7)
针对这种错误，可以采取重“异”轻“同”，抽丝拨茧的细化方法。要求学生不要去机械的记忆公式，而是解题时画上对应的应力图。只要能正确的画出应力图，以上易错之处就迎刃而解了。
应力图见图1，图2。
2 低级错误的出现及应对措施
2.1 化繁为简
曾经在考试中多次出现这样的错误：题目要求的是对接焊缝连接计算，而有的学生却按角焊缝进行计算，反之，也有。此类纯属低级错误，要消除此类错误，应找到简便易行、一目了然的方法，而不是去一味地强调两类计算在力学特征、焊缝截面形式等细节方面的问题，那只会增加学生的畏难情绪。
如刚才所举例子中的错误，其原因是分不清两类焊缝，在实际教学中，可告知学生由所给已知条件判断，即对接焊缝所给已知条件中必定有抗拉强度，抗压强度及抗剪强度三个数值，而角焊缝抗拉、抗压及抗剪强度仅有一个值。从此以后类似的低级错误基本上没有再出现。
2.2 寻根溯源，消除由紧张造成的低级错误
有些低级错误，如计算错误、量纲错误、看错题、笔误，多数由于考试紧张情绪造成。
由于本门课程自身特点，公式较多，且容易混淆，学生考试前忙于记忆大量公式，疏于整理解题思路，导致考试时情绪紧张，思路一片混乱。但学生毕业后用到这些公式时，可以翻查手边的规范，记不记得住公式并不重要。鉴于此类情况，我采用了这样的方法：考前把较复杂的公式作为附页放在试卷最后，重点要求学生会用公式，有自己的解题思路。在实际应用中，不仅成绩提高较显著，学生学习这门课程的兴趣也提高了很多。下一步继续改进考试方式，由同学根据个人情况，自己制作公式附页，发挥学生的能动性，更强调逻辑思维能力的培养。
3 空间能力差所造成的错误及应对措施
3.1 激发学生的兴趣
课堂上，当语言难以表达时，尽可能找到简单的道具，为学生现场“表演”，并引导学生自己进行演示，增加感官认识。如弯矩和扭矩的区分问题，经过《材料力学》和《结构力学》的学习，学生已掌握弯矩图和扭矩图的画法，但一碰到实际工程还是辨认不清，导致做题出错。课堂上，师生一起用纸板演示两者的不同，学生们兴趣盎然。
3.2 加强实践
工科属应用性学科，带有很强的实践性，而学生们空间能力较差，更喜欢“纸上谈兵”，平面思维。我校新校区基建工程较多，而一般工地上很多临时建筑多属于轻钢结构，另外，校区车库为钢屋架结构，这些生活中活生生的“例题”，被不断的引入课堂教学，或实地参观在建和已建工程，或收集实际施工图纸，学生的空间能力明显加强。
4 建议
1)加强识图能力。本专业的识图课程应增加“金属结构”的识图，这将有利于减少学生因看不懂或看错图而做错题目。2)加强力学课程与结构课程的贯通性。惯性矩的计算一直是学生出错较多的地方，建议《材料力学》加强有关章节的训练，并提醒学生在结构类课程中，惯性矩的计算是基础，一定要把基础打好。3)针对不同专业，设立相关的课程设计。现在钢结构设计工作有很多是由施工单位自行设计，自己施工，所以国际工程营造方向(即施工方向)的本科生，可设立厂房，钢屋架，轻钢结构等设计，并结合工地实习，重点培养识图及现场施工参与能力。而对于以后有可能进入设计单位工作的土木工程专业，应开设单层厂房，钢骨结构，钢屋架等设计，重点掌握钢结构设计基本程序。
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[5] 戴国欣.钢结构[M].第4版.武汉：武汉理工大学出版社，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
陈春霞(1973- )，女，硕士，讲师
1009-6825(2017)04-0236-03
G642.0
A
