對高?！稄椥粤W(xué)》課程教學(xué)改革的思考

摘要：本文主要介紹了彈性力學(xué)課程的內(nèi)容特征以及在土木工程專業(yè)中的作用與地位，分析了我校等類似的二類本科院校學(xué)生目前的學(xué)習(xí)情況，剖析了彈性力學(xué)課程開設(shè)中存在的問題，并提出一定的合理的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：彈性力學(xué) 有限單元法 課程教學(xué) 改革

1 概述

彈性力學(xué)是高校本科教育中工程科專業(yè)的一門較復(fù)雜的力學(xué)課程，在土木工程專業(yè)本科教學(xué)體系中，它是繼理論力學(xué)、材料力學(xué)及結(jié)構(gòu)力學(xué)之后的又一大力學(xué)，也是土木工程專業(yè)本科課程和研究生課程的一門銜接課程，所以，對本科生來說是比較難學(xué)。近年來，隨著各個高校的擴(kuò)招等原因，我校等類似的一些二類本科院校的生源水平有所下降，導(dǎo)致在這樣的本科學(xué)校開設(shè)這門課難度增大。

2 彈性力學(xué)課程的特征及其作用

彈性力學(xué)，也稱彈性理論，是固體力學(xué)的一個分支，主要研究彈性體由于受外力作用、邊界約束或溫度改變等原因而發(fā)生的應(yīng)力、形變和位移。在土木工程中，彈性力學(xué)和材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)一樣，都是研究結(jié)構(gòu)在彈性階段的應(yīng)力、形變和位移；校核它們是否滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求，但這三門課在研究對象和研究方法上有區(qū)別。其中，材料力學(xué)只研究細(xì)長桿狀構(gòu)件，結(jié)構(gòu)力學(xué)研究由細(xì)長桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，而彈性力學(xué)除研究桿件外，還研究平面體、空間體、平板和殼體，也就是說材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)只能分析結(jié)構(gòu)的梁柱和由梁柱組成的框架結(jié)構(gòu)，而土木工程中常見的構(gòu)件除了細(xì)長桿件及其結(jié)構(gòu)外還有板件、粗短構(gòu)件、鋼管、設(shè)備基礎(chǔ)實(shí)體、大壩、擋土墻等，這些構(gòu)件的分析只能用彈性理論。另外，材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析問題的理論相對簡單、幾何模型比較理想，其數(shù)學(xué)求解過程簡單，而彈性力學(xué)求解問題時采用的模型相對更接近實(shí)際工程問題，近似的假定較少，求解時主要采用微分方程，比較麻煩，但求解結(jié)果更接近實(shí)際問題。所以，我們可以看出，彈性力學(xué)較難，但應(yīng)用范圍更寬更廣。對于彈性力學(xué)問題的求解，簡單的問題可以用手工方法計(jì)算，對于復(fù)雜的可以通過有限單元法借助軟件進(jìn)行求解，常用的結(jié)構(gòu)分析有限元軟件主要有ANSYS、SAP2000、MIDAS等，其中ANSYS軟件是最常用的大型通用軟件，這種用有限元軟件分析方法使得彈性力學(xué)理論給土木工程的科研與實(shí)際工程問題的求解帶來了方便，也將彈性力學(xué)的實(shí)際應(yīng)用向前發(fā)展，并將相關(guān)的科研領(lǐng)域向前推了一大步。由此可見，彈性力學(xué)在土木工程中的地位比較重要，同時學(xué)習(xí)彈性力學(xué)也可以為后續(xù)的塑性力學(xué)做好一定的基礎(chǔ)。

3 目前彈性力學(xué)開設(shè)的現(xiàn)狀與存在的問題

近幾年來高校一直都在擴(kuò)招，從社會分配工作角度看是高校畢業(yè)生就業(yè)壓力大，比如找工作時好多單位的門檻已經(jīng)提高到研究生，現(xiàn)在的研究生相當(dāng)于過去的本科生，所以現(xiàn)在本科生找工作已不像過去，要想找好工作得先考研；同時，隨著高校的擴(kuò)招、各個高校實(shí)力的提高、政策性的調(diào)整，許多高校由原來的二本院校已經(jīng)被提升為一本院校，那么，類似于我校這種沒有提升為一本院校的二本院校，學(xué)生的生源水平在相對下降，本科生學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)的能力在下降，導(dǎo)致大學(xué)一年級的高數(shù)功底不太扎實(shí)，到高年級學(xué)習(xí)彈性力學(xué)就比較困難。因?yàn)閺椥粤W(xué)里面應(yīng)用高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容多，尤其是微分方程的求解用的較多，這一關(guān)卡住了大部分學(xué)生，好多學(xué)生聽著聽著就跟不上了，最后能堅(jiān)持聽下去的是少部分高數(shù)功底好的并且想考研的同學(xué)，但這部分學(xué)生占的比例太少，聽不懂的學(xué)生占多數(shù)，到考試的時候該怎么出題考試來完成考試這一環(huán)節(jié)，這讓授課老師很是頭疼。我校土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程開設(shè)為任選課程但要求是期末閉卷考試，其主要原因在于這門課程較難，若不要求期末考試那平時聽課程的人將會較少而使學(xué)生真正學(xué)不會，所以一直作為考試課程開設(shè)至今，總的來說這些年整體教學(xué)效果還不錯，但這兩年招進(jìn)來的學(xué)生高考成績明顯低了不少，高數(shù)學(xué)得不扎實(shí)，從上課到考試有一種感覺，學(xué)生水平下降了，這門課程開設(shè)有難度，那到底該繼續(xù)開還是取消不開了呢？這是我們要思考的問題。

作為任選課程，下一學(xué)年我們可以將彈性力學(xué)這門課程的學(xué)時換為更簡單的課程，但問題是這樣做土木工程專業(yè)的課程教學(xué)體系將不完整，如果不開設(shè)彈性力學(xué)，學(xué)生對材料的彈性性能的理解不夠透徹，對于胡克定律理解不清楚，區(qū)分不了材料的彈性區(qū)和塑性區(qū)，學(xué)習(xí)其他課程時將會遇到障礙，如鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析、應(yīng)力集中現(xiàn)象、彈性設(shè)計(jì)及彈塑性設(shè)計(jì)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中相關(guān)彈塑性設(shè)計(jì)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)中彈性設(shè)計(jì)及彈塑性設(shè)計(jì)等內(nèi)容學(xué)生理解會遇到困難，有些內(nèi)容甚至沒法看懂，這樣其他課程的教材就得換為內(nèi)容簡單些的應(yīng)用性教材。由此可見，學(xué)生高數(shù)功底的下降導(dǎo)致學(xué)生學(xué)不懂彈性力學(xué)，若彈性力學(xué)不開設(shè)，學(xué)習(xí)其他課程將會遇到困難，相關(guān)課程的教材得采用簡單的教材，這樣培養(yǎng)出來學(xué)生的整體專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)水平在下降，學(xué)生考研難度增大，考研的人數(shù)會更少。目前，土木工程因就業(yè)形勢好而使考研的人較少，若課程教材都降低以后考研的人將會更少；而且會使我們二本院校學(xué)生理論功底下降，而這樣高校的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的配套設(shè)施又跟不上職業(yè)技術(shù)學(xué)院，到社會上用人單位使用到我們學(xué)生后的感覺將會是還不如高職的學(xué)生；我們這樣的二本院校學(xué)生考研的越少，那些普通一本院校的研究生的招生生源量會降低。所以，對這些看起來不是土木工程專業(yè)主課的課程，它的開設(shè)與否我們得好好掂量，我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮，給自己學(xué)校一個合理的定位，要考慮清楚這類學(xué)校到底該歸結(jié)為哪一層次？到底應(yīng)該培養(yǎng)什么樣的人才？這也是我們必須思考的！

4 對彈性力學(xué)課程教學(xué)大綱的改革建議

針對以上彈性力學(xué)課程的特征、地位及現(xiàn)存的問題，我們需要對彈性力學(xué)課程教學(xué)體系進(jìn)行改革、調(diào)整，將其達(dá)到最佳的狀態(tài)。

目前，我校開設(shè)的彈性力學(xué)內(nèi)容主要包括彈性力學(xué)、有限元理論以及有限元軟件實(shí)驗(yàn)，其中彈性力學(xué)和有限元理論54學(xué)時、有限元軟件ANSYS實(shí)驗(yàn)18學(xué)時，目前的這個學(xué)時是在上一版教學(xué)方案基礎(chǔ)上調(diào)整得來的，原來開設(shè)彈性力學(xué)課程一共36學(xué)時，這個學(xué)時講授不完彈性力學(xué)的主要內(nèi)容，為此將理論課程加到54學(xué)時，并增加了有限元的內(nèi)容，同時增加了有限元ANSYS軟件實(shí)驗(yàn)，這個方案有以下作用：第一，完成了彈性力學(xué)的基本教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)習(xí)其它各類專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)，不會出現(xiàn)其他課程相關(guān)內(nèi)容看不懂的情況；第二，增加了有限元的相關(guān)內(nèi)容，并對有限元分析軟件有所了解，使得彈性力學(xué)不會成為上研究生的學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)塑性力學(xué)打好基礎(chǔ)，并為結(jié)構(gòu)專業(yè)研究生應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析軟件做好一定基礎(chǔ)；第三，開設(shè)彈性力學(xué)為進(jìn)一步鞏固材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)起到一定的作用，沒有學(xué)習(xí)彈性力學(xué)時學(xué)生都覺著材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)比較難，但學(xué)習(xí)彈性力學(xué)之后，經(jīng)比較就感覺材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)還不是很難，可見，彈性力學(xué)課程的開設(shè)為材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)起到促進(jìn)作用。所以，經(jīng)過以上分析可知目前彈性力學(xué)開設(shè)的學(xué)時比較適當(dāng)。

對于彈性力學(xué)這門課程現(xiàn)在遇到的新問題：彈性力學(xué)課程是繼續(xù)開設(shè)還是不再開設(shè)呢？通過前面的分析可知，停到這門課程損失太大，所以取消這門課程是不合理的做法。我們學(xué)?，F(xiàn)在土木工程學(xué)生比較多，為了提高學(xué)生考研率，學(xué)院實(shí)施將理論力學(xué)作為試點(diǎn)，對一部分學(xué)生開設(shè)理論型理論力學(xué)，而另一部分學(xué)生開設(shè)應(yīng)用型理論力學(xué)，開設(shè)理論型理論力學(xué)的主要是為考研的同學(xué)打基礎(chǔ)。對于彈性力學(xué)也可以借鑒這種做法，我們可以將彈性力學(xué)課程開設(shè)為任選課程，作為考查課，不要給學(xué)生帶來額外壓力，但鼓勵學(xué)習(xí)好的想考研的同學(xué)學(xué)習(xí)彈性力學(xué)，學(xué)習(xí)考查合格后給予學(xué)分，考查具體的做法建議給學(xué)生一些考試題目，讓學(xué)生在課堂考試完成，任課老師閱卷，通過鼓勵吸引功底好的學(xué)生來學(xué)習(xí)；而那些實(shí)在是學(xué)不動的學(xué)生，我們也不能強(qiáng)硬為難，他們可以選擇不學(xué)彈性力學(xué)。這樣，既解決了彈性力學(xué)課程的好多學(xué)生聽不懂的問題，也可以讓學(xué)習(xí)好的能聽懂、學(xué)懂這門課程的同學(xué)有機(jī)會繼續(xù)學(xué)下去這門課程，畢竟在我們的土木工程專業(yè)中有一部分學(xué)生真的學(xué)的很不錯，很優(yōu)秀，我們不能因?yàn)槠渌缓煤脤W(xué)習(xí)的學(xué)生影響到學(xué)習(xí)好的學(xué)生。這樣處理問題才會使我們的學(xué)生不失過去的良好狀態(tài)，才會使其他課程的開設(shè)不被受到影響，才會使我校的學(xué)生考研率不下降，才會使我校土木工程專業(yè)的層次定位合理。

5 小結(jié)

綜上所述，彈性力學(xué)作為本科和研究生課程銜接課程，對于本課程生來說學(xué)起來有一定的難度，但彈性力學(xué)課程在土木工程中占有重要的地位，它既是土木工程學(xué)生學(xué)好各門專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是結(jié)構(gòu)工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的必經(jīng)之路。所以，盡管目前在開設(shè)中遇到一些困難，但我們應(yīng)該想方設(shè)法將其開設(shè)下去，為學(xué)生的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和我校土木工程專業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐芝綸編著.彈性力學(xué)簡明教程（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2013.6.

[2]趙均海，汪夢甫編著.彈性力學(xué)及有限元（第二版）[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.1.

[3]郝剛立，王維早，張書建.彈性力學(xué)教學(xué)改革研究[J].山西建筑，2010（25）.

作者簡介：

閆竹玲（1976-），女，陜西延川人，民盟盟員，講師兼工程師，碩士，延安大學(xué)建筑工程學(xué)院土木工程教研室主任，主要從事土木工程專業(yè)課程的教學(xué)與研究工作。