結(jié)構(gòu)力學課程“四模塊體系”探索及實踐

劉永軍 宋巖升 王宇

摘要：針對近年來我國高校擴招的情況，為充分體現(xiàn)因材施教的教育思想，沈陽建筑大學構(gòu)建全新的、包括基礎模塊、應用與強化模塊、實踐模塊和競賽模塊的結(jié)構(gòu)力學課程“四模塊體系”。實踐證明，結(jié)構(gòu)力學課程“四模塊體系”符合學校應用型人才培養(yǎng)目標，對同類院校的課程建設具有一定參考價值。

關鍵詞：結(jié)構(gòu)力學；四模塊體系；精品課程

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1002-4107（2012）03-0004-02

自1999年我國高校擴招以來，高校在校人數(shù)不斷增加，目前，我國已成為教育大國，高等教育也完成由精英教育到大眾教育的轉(zhuǎn)變。

沈陽建筑大學是一所“以建筑土木學科為優(yōu)勢，集工、管、理、文、農(nóng)、法等學科門類的多科性大學”，有本科生和碩士研究生兩個教育層次，2009年4月，被遼寧省人民政府確定為擬立項新增博士學位授予單位。目前，學校有本科專業(yè)38個，開設結(jié)構(gòu)力學課程的專業(yè)有土木工程、理論與應用力學、安全工程、工程管理等6個。近年來，這些專業(yè)的畢業(yè)生主要有三個去向：考取碩士研究生，比例約13%；直接就業(yè)，主要就業(yè)去向有施工、設計、監(jiān)理、房地產(chǎn)等，比例約80%；其他包括出國、參軍、自主創(chuàng)業(yè)等，比例約7%。

隨著學校辦學自主權的擴大，專業(yè)及課程指導委員會的工作內(nèi)容僅以理論指導、政策指導、質(zhì)量指導、信息指導為主，學校有權決定課程的設置以及對每門課程的具體要求。與此同時，國家對高等教育不斷提出新的要求，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力為重點，不斷深化人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學內(nèi)容、教學方法的改革已成為擺在教師面前的重要任務。近年來，國內(nèi)高校進行了各具特色的結(jié)構(gòu)力學課程建設和改革，取得了一定的經(jīng)驗和成果[1-4]?？紤]到學校辦學定位、學生就業(yè)需求和專業(yè)培養(yǎng)目標，沈陽建筑大學對結(jié)構(gòu)力學課程進行了大膽改革，建立了全新的結(jié)構(gòu)力學課程體系，把基礎與提高、理論與實踐、傳統(tǒng)與現(xiàn)代、課內(nèi)與課外有機結(jié)合，將結(jié)構(gòu)力學內(nèi)容劃分為基礎模塊、應用與強化模塊、實踐模塊、競賽模塊四個部分，滿足不同學生的要求，培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新意識及合作精神，充分體現(xiàn)因材施教的教育思想。

一、結(jié)構(gòu)力學課程“四模塊體系”的內(nèi)涵

（一）基礎模塊

本模塊為必修。根據(jù)教育部高校非力學專業(yè)基礎課程教學指導分委員會結(jié)構(gòu)力學與彈性力學課程教學指導小組制定的“結(jié)構(gòu)力學課程教學基本要求（A類）”和“結(jié)構(gòu)力學課程教學基本要求（B類）”，將結(jié)構(gòu)力學課程教學內(nèi)容分為兩個部分。基本部分主要講授結(jié)構(gòu)力學經(jīng)典內(nèi)容（包括幾何組成分析，靜定結(jié)構(gòu)分析，超靜定結(jié)構(gòu)分析，矩陣位移法和結(jié)構(gòu)動力計算等），目的是保證課程基本教學質(zhì)量，是“保底”知識。內(nèi)容選擇上強調(diào)基本要求，著眼于基本概念、基本原理、基本方法。專題部分主要講授超靜定結(jié)構(gòu)概念分析、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算和結(jié)構(gòu)極限荷載等內(nèi)容，是結(jié)構(gòu)力學基本內(nèi)容的擴充和提高，目的是在保證課程的基本教學質(zhì)量基礎上，即在“保底”的基礎上，實現(xiàn)“開花”。

（二）應用與強化模塊

本模塊為選修，內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)設計中的計算方法、結(jié)構(gòu)力學提高以及結(jié)構(gòu)力學前沿知識三個部分，目的是在保證課程的基本教學質(zhì)量基礎上，著眼知識的強化與提高，滿足部分學生考研、參加執(zhí)業(yè)注冊考試、擴大知識面的要求。了解結(jié)構(gòu)設計中的計算方法，實現(xiàn)由專業(yè)基礎課到專業(yè)課的自然過渡，為后續(xù)相關專業(yè)課程的學習以及將來從事結(jié)構(gòu)設計、計算等工作打下必要的力學基礎；結(jié)構(gòu)力學強化部分將對結(jié)構(gòu)力學基本內(nèi)容中的重點知識進行深入講解，剖析各?？佳性囶}，是結(jié)構(gòu)力學基礎知識的再提高；以講座形式介紹結(jié)構(gòu)力學前沿知識，及時把學科最新發(fā)展成果和教師相關科研成果引入教學，使學生增加對現(xiàn)代結(jié)構(gòu)力學知識的了解，為師生之間增添新的交流平臺。

（三）實踐模塊

本模塊為選修，面向全校學生，目的是通過實踐環(huán)節(jié)，根據(jù)“高等學校教學質(zhì)量與教學改革工程”的要求，深化教學改革，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識。主要包括開放性實驗和計算機軟件開發(fā)及應用兩部分內(nèi)容。通過研究性、開放性實驗，為學生提供研究性實驗的平臺和空間，實現(xiàn)時間開放、空間開放、內(nèi)容開放、材料和設備開放。現(xiàn)有主要實驗包括桁架結(jié)構(gòu)受力分析與測試，減振裝置、減震結(jié)構(gòu)設計，結(jié)構(gòu)模型制作與承載力測試等。計算機軟件開發(fā)及應用依托學校力學與結(jié)構(gòu)實驗教學示范中心，為學生應用、開發(fā)結(jié)構(gòu)力學軟件和計算程序提供軟、硬件條件和具體指導。主要內(nèi)容包括在自行開發(fā)的有限元程序MiniFEM基礎上進行二維及三維桿系單元開發(fā)，繪制超靜定結(jié)構(gòu)影響線及包絡圖的計算程序開發(fā)等。

（四）競賽模塊

本模塊的主要目的是通過競賽調(diào)動學生學習結(jié)構(gòu)力學的積極性和主動性，促進學生主動學習、自主學習，培養(yǎng)學生應用結(jié)構(gòu)力學知識的能力，培養(yǎng)學生的團隊合作精神和競爭意識以及戰(zhàn)勝困難的決心、耐心和信心，為學生展示其學習成果提供平臺。內(nèi)容主要包括彎矩圖大賽、力學知識競賽和結(jié)構(gòu)模型設計大賽。其中，通過結(jié)構(gòu)模型設計大賽，遴選優(yōu)秀學生參加遼寧省及全國結(jié)構(gòu)設計大賽。

二、結(jié)構(gòu)力學課程“四模塊體系”的實踐

（一）“四模塊體系”滿足應用型高級工程技術人才培養(yǎng)的基本要求

經(jīng)過近年來的探索與實踐，結(jié)構(gòu)力學課程“四模塊體系”在沈陽建筑大學人才培養(yǎng)中已逐漸顯現(xiàn)出應有的作用。土木工程等專業(yè)的畢業(yè)生深受用人單位歡迎，就業(yè)率在全省一直名列前茅。絕大部分畢業(yè)生既掌握了牢固的結(jié)構(gòu)力學等基礎知識，又具備較強的實踐能力，進入施工單位和設計單位后，能很快適應工作，并具有良好的合作精神。部分學生從事軟件開發(fā)、力學分析工作，結(jié)構(gòu)力學中的程序設計和應用模塊對他們的成長起到了重要作用。

應用與強化模塊在一定程度上滿足了學生考研的需要。每年都有一批學生考取國內(nèi)各類高校和科研院所的研究生。這些學生不僅力學基礎知識扎實，還有較寬的知識面，學生質(zhì)量受到好評。近年來，土木工程專業(yè)學生考研比例穩(wěn)定在8%左右，理論與應用力學專業(yè)學生考研比例穩(wěn)定在25%左右。此外，劉永軍等結(jié)合多年教學經(jīng)驗和國家執(zhí)業(yè)注冊考試輔導經(jīng)驗提出的確定結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)的拆桿法[5]，較一般教材中介紹的判斷方法更易于掌握和操作，受到學生和相關工程設計人員的好評。

實踐模塊和競賽模塊培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識、實踐能力和團隊合作精神，提高了校園的科研和學術氛圍。借鑒國內(nèi)其他高校教學改革成果，在教師指導下，學生將結(jié)構(gòu)力學基本原理、方法與工程實踐相結(jié)合，屢次在全國及遼寧省大學生結(jié)構(gòu)設計競賽中獲獎。

（二）“四模塊體系”的實踐推動了學生考評體系改革

新的課程體系需要新的評價模式。以往學生學習過程中普遍存在的問題是平時訓練不夠，考前臨時突擊，死記硬背，應付考試。另一方面，即便是考試成績較好的學生，在后續(xù)專業(yè)課學習過程中也不能熟練地應用力學知識解決專業(yè)問題。學會理論，卻不會應用，實際上是應試教育的不良結(jié)果?？荚嚸}和評分“標準化”，考試形式和方法“單一化”，考試成績主要反映學生的記憶力水平和應試能力，而很少能夠反映學生的綜合素質(zhì)和能力。團隊教師以考試改革為突破口，探索了與“四模塊體系”配套的學生學習評價方案，采用“一紙開卷”、“試題分組”、“筆試口試相結(jié)合”、“綜合性問題分析”等多種方式進行考核，并對在開放性試驗、彎矩圖大賽、結(jié)構(gòu)模型大賽中取得優(yōu)異成績的學生的平時成績予以適當加分，這些改革措施充分調(diào)動了學生平時學習的主動性、參加創(chuàng)新實驗和大賽的積極性，取得良好效果[6]。

（三）“四模塊體系”的實踐促進了青年教師隊伍建設

新的課程體系對青年教師提出了新的要求。目前，青年教師已成為沈陽建筑大學結(jié)構(gòu)力學教學團隊的骨干力量，承擔了多項教研、教改項目，理論水平不斷提高，教學能力日益增強。2004年，青年教師參加全國青年教師結(jié)構(gòu)力學課程講課競賽中獲得二等獎一項；2006年在全國青年教師結(jié)構(gòu)力學課程講課競賽中，青年教師與其他高校教師同臺競技，獲得一等獎一項、二等獎一項。經(jīng)過團隊的不斷努力，結(jié)構(gòu)力學課程在2008年被評為遼寧省精品課程。

沈陽建筑大學結(jié)構(gòu)力學課程“四模塊”教學體系的提出和建設是結(jié)構(gòu)力學教學團隊全體教師教研、教改成果的綜合體現(xiàn)。實踐證明，結(jié)構(gòu)力學“四模塊體系”符合學校實際，對同類院校課程建設具有一定的借鑒意義。

2010年6月，教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”正式啟動，沈陽建筑大學成為第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施高校。結(jié)構(gòu)力學課程作為一門專業(yè)基礎課，在學生學習過程中起著溝通理論知識和工程實踐的橋梁作用。“卓越計劃”要求工程師不僅專業(yè)知識豐富，解決問題能力強，更要具備較高的綜合素質(zhì)，這成為今后結(jié)構(gòu)力學課程建設和改革的新目標。

參考文獻：

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實踐[J].石家莊鐵道學院學報：社會科學版，2009，

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