金炜枫

摘要：《土木工程数值分析方法》是本校土木工程专业的一门选修课程，主要涉及有限元离散方程的推导和矩阵编程运算，本文以杆和弹簧的混合结构计算为例，介绍课堂上学生参与进行杆和弹簧混合结构的编程计算，从而理解有限元计算的实现过程。

关键词：数值分析;参与式

《土木工程数值分析方法》是本校土木工程专业的一门选修课程，目的是使学生理解有限元离散方程的理论基础、单元刚度矩阵形成过程、总体刚度矩阵的叠加过程和边界条件处理，同时可以编写有限元程序。参与式教学在课堂上具有互动性的特点，可以启发学生参与理论的推导和编程实践，增加学生学习主动性，提高学生的学习效率。

参与式教学法

参与式教学方法依赖于教师和学生的互动，学生在互动中学习并掌握有限元法的基本理论和有限元方程形成过程。通过实例，展现有限元数值分析方法在土木工程中的应用：例如在二维平面上，对于杆和弹簧的混合结构，使学生参与有限元理论推导和数值计算的关键步骤，特别是杆和弹簧单元刚度矩阵的理论推导过程、一维杆在二维坐标系下的变换过程、单元刚度矩阵与总体刚度矩阵的关系、边界条件的处理等。在学生参与过程中，教师及时回答学生对于理论推导中的困惑，从而使学生深刻理解有限元理论及其实现过程。最终学生编写完整的程序分析载荷作用下杆和弹簧的受力及位移，这时教师还需帮助学生核查程序中的错误之处，保证程序通过。……