基于“3+1”模式的結(jié)構(gòu)力學課程教學改革與實踐★

趙延林 景海河 姜封國 杜文學 葉成杰 徐曉紅 李玉英

(1.黑龍江科技大學建筑工程學院，黑龍江哈爾濱 150022;2.黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江哈爾濱 150025)

0 引言

結(jié)構(gòu)力學課程的研究對象是各類土木工程結(jié)構(gòu)，主要研究內(nèi)容有結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律、結(jié)構(gòu)在各類外荷載作用下的強度、剛度、穩(wěn)定性及動力反應的計算原理和計算方法［1］。通過本課程的學習，使學生能熟練地計算土木工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)力并分析結(jié)構(gòu)的力學性能，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力和科學的思維方法。

因此，結(jié)構(gòu)力學課程教學應以加強力學概念、掌握結(jié)構(gòu)分析的理論與方法、培養(yǎng)創(chuàng)新意識為教學目標，運用現(xiàn)代教學手段與教學理念，通過創(chuàng)新教學設計、豐富教學環(huán)節(jié)、強化知識體系，實現(xiàn)理論與實際相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、教師與學生相結(jié)合，既使學生在結(jié)構(gòu)力學的基本理論、基本概念、基本方法上接受系統(tǒng)的知識，又使學生在實踐意識、協(xié)作意識和創(chuàng)新意識上得到提高。

1 課程教學指導思想

課程建設必須體現(xiàn)學校的辦學理念，黑龍江科技大學是一所省屬普通高校，在辦學方向定位上，主要是為社會培養(yǎng)應用型人才。結(jié)構(gòu)力學作為土木工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎課程，其建設必須以現(xiàn)代教學思想為指導，保證一流教學質(zhì)量為目標進行高水平建設。教學中應注重力學知識體系的強化，引導學生從知識體系的高度來認識、理解、歸納各種力學概念、理論與方法，加強力學概念和培養(yǎng)綜合分析能力，并在這個過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和初步的科研能力［2］。

通過調(diào)研，結(jié)合黑龍江科技大學人才培養(yǎng)目標及學生的特點，確定了土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學課程建設與教學的指導思想。即:

1)結(jié)構(gòu)力學課程教學應體現(xiàn)其學科的前沿性，必須與科研、學科發(fā)展方向相結(jié)合;

2)結(jié)構(gòu)力學課程教學應體現(xiàn)其專業(yè)服務性，必須與實際工程相結(jié)合;

3)結(jié)構(gòu)力學課程教學應體現(xiàn)科技的先進性，必須與現(xiàn)代科技發(fā)展相結(jié)合;

4)結(jié)構(gòu)力學課程教學應體現(xiàn)其社會服務性，必須與學生的成才和就業(yè)相結(jié)合。

2 課程教學內(nèi)容體系建設

結(jié)構(gòu)力學課程的總體教學要求應定位于在掌握基本原理的基礎上，學會處理工程實際問題的分析和計算方法［3］。而人才培養(yǎng)模式的變化、新結(jié)構(gòu)形式的不斷出現(xiàn)和計算手段的不斷更新，要求結(jié)構(gòu)力學課程的教學內(nèi)容也要與時俱進，這主要反映在課程教學內(nèi)容的優(yōu)化上。

依據(jù)上述的教學指導思想，結(jié)構(gòu)力學課程的教學內(nèi)容應主要包括經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學與結(jié)構(gòu)動力計算基礎兩部分，并在此基礎上加強學生的工程實用計算方法與現(xiàn)代電算手段的綜合培養(yǎng)與訓練。

2.1 經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學教學內(nèi)容及要求

依據(jù)國內(nèi)應用型人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)力學課程的建設現(xiàn)狀，經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學的基本教學要求為:學生在掌握了扎實的基本力學概念與力學原理的基礎上，學會處理工程實際問題的分析和計算方法。具體在教學內(nèi)容上，就是在掌握靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形計算方法、超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形計算方法(主要指力法與位移法)的基礎上，能夠熟練掌握一種工程實用手算方法(漸近計算法)，并能使用結(jié)構(gòu)力學求解器進行結(jié)構(gòu)計算，能對結(jié)構(gòu)的受力進行初步的定性分析。

2.2 工程實用手算法教學內(nèi)容及要求

依據(jù)目前土木工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)計劃的要求，確定了結(jié)構(gòu)力學課程工程實用手算法的教學內(nèi)容與教學要求為:能夠應用力矩分配法計算連續(xù)梁與無側(cè)移剛架的內(nèi)力，能夠應用二次彎矩分配法與分層計算法計算剛架在豎向荷載作用下的內(nèi)力，能夠應用反彎點法與D值法計算剛架在水平荷載作用下的內(nèi)力。

總之，本研究提示慢阻肺錯失早期診斷仍然相當嚴重，慢阻肺錯失早期診斷時間與疾病嚴重度相關，但是否會對慢阻肺長期預后產(chǎn)生影響尚不清楚。加強慢阻肺早期識別，特別是對無癥狀患者及高危人群進行慢阻肺篩查顯得非常重要和必要。

其中，第一部分教學內(nèi)容主要通過經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學的課堂教學來完成，教學課時數(shù)為4學時;第二、三部分教學內(nèi)容主要通過高層建筑結(jié)構(gòu)課程的課堂教學來完成，教學課時數(shù)為6學時。

2.3 工程實用電算法教學內(nèi)容及要求

工程實用現(xiàn)代電算方法的教學內(nèi)容主要包括力學求解器與PKPM設計軟件的學習與應用。其中，結(jié)構(gòu)力學求解器的教學主要通過經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學的課堂教學來完成，教學課時數(shù)為6學時;PKPM設計軟件的教學工作主要通過計算機輔助設計課程教學來完成。本部分的基本教學要求為:學生能夠熟練地應用力學求解器進行結(jié)構(gòu)力學作業(yè)自檢，并能在課程設計與畢業(yè)設計中運用力學求解器與PKPM設計軟件進行整體結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的內(nèi)力、變形計算。

3 課程教學方法、手段及措施建設

3.1 課堂教學方法建設

在課堂教學中，強調(diào)結(jié)構(gòu)力學課程在數(shù)學—力學—結(jié)構(gòu)工程課程體系中的橋梁地位和關鍵作用，使學生認識到學習本課程的重要性，從而提高學生學習的自覺性和積極性。同時，還要注重課堂教學內(nèi)容的邏輯性和科學性，教學內(nèi)容以基本概念、基本原理和基本方法為主，突出重點，分散難點，培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力。

堅持理論聯(lián)系實際，教學方法適宜、先進、靈活，注意培養(yǎng)學生的能力和學習方法。課程組教師對教學方法進行了充分的交流和討論，根據(jù)課程的特點，并結(jié)合多年的教學經(jīng)驗，在課堂教學中主要采用了啟發(fā)式、討論式和質(zhì)疑式教學方法［4］，有效地調(diào)動了學生的學習積極性，增強了學生的學習興趣，促進學生積極思考，激發(fā)學生的潛能。

3.2 課堂教學手段建設

在傳統(tǒng)教學手段基礎上，課程組教師自主編制了結(jié)構(gòu)力學課程多媒體教學輔助課件。通過多媒體課件可以展示傳統(tǒng)課堂教學手段所無法表達的內(nèi)容，比如在介紹如何把實際結(jié)構(gòu)簡化為理想的結(jié)構(gòu)計算簡圖時，可以利用圖片向?qū)W生展示各種實際建筑結(jié)構(gòu)，這樣的表達簡單、清楚、準確，易于學生的理解與掌握;在介紹結(jié)構(gòu)變形的發(fā)展過程時，可以利用多媒體課件的動畫功能，使學生一目了然?？傊?，利用多媒體課件的演示功能，可以把實際工程搬進課堂，真正做到理論與實際相結(jié)合，實現(xiàn)了課堂上的實踐性教學，充分提高了學生分析實際問題、解決實際問題的能力［5，6］。

為便于學生的自主學習，課程組教師建成了結(jié)構(gòu)力學課程的網(wǎng)絡教學平臺。把電子版的教學大綱、授課計劃、教案、教學課件、自學參考書庫、習題庫、考研資料庫等資源上傳到網(wǎng)上，供學生使用。同時通過網(wǎng)絡平臺布置作業(yè)，并對學生進行答疑和輔導，實現(xiàn)了教師與學生的適時交流互動。

3.3 實踐性教學環(huán)節(jié)建設

實踐性教學環(huán)節(jié)主要是指綜合訓練與工程實踐兩個階段，具體包括各專業(yè)課的課程設計與畢業(yè)設計的指導工作。在這兩個階段，要求課程組教師全部深入到學生的課程設計與畢業(yè)設計的指導工作中，提高學生的工程實用手算計算方法與現(xiàn)代電算方法的應用能力。

在各專業(yè)課的課程設計中，要求學生能夠根據(jù)設計內(nèi)容選取恰當?shù)墓こ虒嵱檬炙惴▽Y(jié)構(gòu)進行內(nèi)力計算，并要求80%的學生能應用力學求解器進行電算校核，以達到綜合訓練的目的。在畢業(yè)設計中，首先要求學生能夠根據(jù)工程特點選取正確的結(jié)構(gòu)計算簡圖，然后再選取恰當?shù)墓こ虒嵱檬炙惴▽Y(jié)構(gòu)進行內(nèi)力計算，并要求50%的學生能夠應用力學求解器或PKPM設計軟件進行電算校核，以達到工程實踐的目的。

3.4 創(chuàng)新素質(zhì)教育建設

一方面，課程組教師將個人的科研成果引入教學，并積極為授課班級的學生開展學術(shù)講座，以拓寬學生的知識面與眼界，提高其學習的積極性。在此基礎上，還積極引導大學生進行科研立項。近年來，課程組教師平均每年指導大學生科研立項30余項，大大調(diào)動了大學生投身科研的積極性，提高了學生的學習興趣，豐富了學生的知識。

另一方面，選取部分優(yōu)秀學生參加省級結(jié)構(gòu)設計大賽。首先在校內(nèi)組建5個～10個參賽小組，每組由兩名課程組教師帶隊，指導學生完成設計作品后，進行校內(nèi)比賽，然后根據(jù)比賽結(jié)果選取3個～5個小組參加省級比賽。近年來，多項學生作品獲得了省級一等獎、二等獎，課程組教師獲得了多項省級優(yōu)秀組織獎。

3.5 考核方法建設

本著“重平實、重應用”的原則，將期末一次性考試變?yōu)槎鄬哟?、多方式的考核，具體內(nèi)容包括:加強日常教學管理，對學生的課堂出勤率、回答問題及作業(yè)完成情況進行考核;采取每章小測驗的形式，對學生進行階段性知識掌握情況考核，以反饋學生對所學知識的掌握情況，為下一步的教學工作奠定基礎;注重學生實用能力的培養(yǎng)，對部分工程實用性較強的內(nèi)容，采取布置大作業(yè)的形式進行考核;期末考試只對經(jīng)典理論部分進行考核。

4 結(jié)語

經(jīng)過四年的實踐與探索，目前已基本形成了以“知識—訓練—實踐”為主線的良性循環(huán)的新型結(jié)構(gòu)力學課程教學模式。該教學模式突出了經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學的核心地位，兼顧了工程實用手算法與現(xiàn)代電算法的綜合訓練與工程實踐，不僅提高了學生對力學課程的學習興趣，使學生具備了扎實的基礎力學知識，而且提高了學生的結(jié)構(gòu)分析能力、工程實用手算能力與電算能力，確保了土木工程專業(yè)學生的培養(yǎng)質(zhì)量。

［1］孫洪軍，趙麗紅.提高土木工程專業(yè)《結(jié)構(gòu)力學》教學質(zhì)量的探討［J］.遼寧工業(yè)大學學報(社會科學版)，2013，15(2)：125-126.

［2］周 臻，陸金鈺，尹凌峰，等.面向卓越土木工程師培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)力學教學改革與實踐［J］.高等建筑教育，2012，21(4)：74-77.

［3］任振華，曾憲桃.基于卓越計劃的土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學教學改革［J］.山西建筑，2013，39(18)：230-231.

［4］魯彩鳳.“歸納、對比”教學法在結(jié)構(gòu)力學課程中的應用［J］.高等建筑教育，2009，18(3)：115-117.

［5］郇筱林，戴素娟.多媒體在結(jié)構(gòu)力學教學中的合理使用［J］.力學與實踐，2011，33(6)：91-93.

［6］李書進，厲見芬.結(jié)構(gòu)力學多媒體教學的策略與思索［J］.高等建筑教育，2010，19(1)：131-135.