《結構力學》有效教學的踐行

葉元芬 闕仁波

(廈門大學嘉庚學院土木工程系 福建漳州 363105)

《結構力學》有效教學的踐行

葉元芬 闕仁波

(廈門大學嘉庚學院土木工程系 福建漳州 363105)

《結構力學》是土木工程專業(yè)基礎課，與其它專業(yè)課聯(lián)系密切，如何實現(xiàn)該課程的有效教學非常重要。本文主要從課堂前備課、課堂中講課、課堂后作業(yè)三大環(huán)節(jié)入手，結合教學實踐，從教師角度出發(fā)對實現(xiàn)有效教學的方式進行探討，得出踐行《結構力學》有效教學，需要備課環(huán)節(jié)認真投入、精心設計課堂；課堂中有效掌控、鼓勵互動；課堂后作業(yè)分級布置、認真批閱，同時遵循定量計算和定性分析、結構概念與體系設計相結合，理論聯(lián)系實際的原則。

《結構力學》；有效教學；注意力曲線；互動；理論聯(lián)系實際

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《結構力學》是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，作為專業(yè)基礎課程，其與后續(xù)《混凝土結構》、《鋼結構》、《荷載與結構設計方法》、《抗震設計》、《橋梁工程》等專業(yè)課程相關性很大。因此，實現(xiàn)《結構力學》課程的有效教學顯得尤為重要。所謂有效教學，是指以最少的教學投入有效地促進學生的學習與進步，實現(xiàn)預期教學目標和滿足教學需求的教學[1]。為實現(xiàn)《結構力學》的有效教學，有以下幾個方面需要注意。

1 課前認真?zhèn)湔n，精心設計課堂

備課是每位教師的必修課，也是體現(xiàn)教師責任心的一個重要環(huán)節(jié)。教師的講課和演員表演相同，“臺上一分鐘，臺下十年功”，但也有不同：在臺上，演員可以盡情釋放自我表演，而教師需要“看學生眼色”，適時調(diào)整自己的表演。為了使教師的表演更精彩，備課是非常重要的環(huán)節(jié)，需要大量時間投入，不斷鞏固教學知識，包括專業(yè)知識，教育學科知識和有效教學知識[2]。而記憶一般可分為超短期記憶、短期記憶與長期記憶三個階段[3]。因此，從備課時間看，建議也至少采用“三段式”備課[4]，即在距課程開課的三個不同時間階段備課。第一階段：距離上課時間間隔較長，如距開課還有一周甚至還有一月，即長期記憶階段。該階段的備課要點是需要全面梳理知識點，查閱參考文獻等以實現(xiàn)對知識發(fā)散式掌握。通過該階段備課，可使教師更踏實從容。第二階段：距離上課時間間隔較短，如距開課還有幾天，即短期記憶階段。該階段備課要點是面面俱到，尤其是難點問題，需進一步落實，要求對講解內(nèi)容不僅熟稔于心，還要尋求更好的講解方式以使學生理解。需注意若第一階段執(zhí)行時間較早，可能存在遺忘問題，則該階段要求教師一定落實對知識進行全面的“溫故知新”。通過第二階段的備課，可使教師對講課內(nèi)容更加胸有成竹。第三階段：開課當天早上或課前半小時，即超短期記憶階段。該階段的備課要點是將講課要點，難點及重點在頭腦中“放電影”。通過該階段的“熱身運動”，可使教師更自信，上課更游刃有余。當然，實際備課環(huán)節(jié)可能根據(jù)不同教師對知識的熟練程度及掌握程度需要分為更多的階段，投入更多的時間和精力，所以該環(huán)節(jié)確實非常體現(xiàn)教師的責任心。

當然，備課環(huán)節(jié)不僅僅是通過三階段備課使教師對所講授內(nèi)容熟練，為了實現(xiàn)學生“有效”的學，備課環(huán)節(jié)還需進行精心的課堂設計。首先，從課堂時間劃分上，根據(jù)倒U形注意力曲線[6](由圖1所示)，每個學生集中注意力都需要上升期也都會經(jīng)歷下降過程。因此，需要教師對課堂45min時間進行相應劃分，如15min為間隔，將課堂劃分為5+15+(5～10)+(15～20)min。

圖1 注意力的倒U形曲線

前面的5min很重要，這是一個注意力難以集中的階段，也是決定該學生是否可以集中注意力掌握新知識的關鍵，需要老師精心設計引入內(nèi)容，比如設置課前回顧。通過對上次課內(nèi)容的“溫故”，做到建立新舊知識的聯(lián)系從而“知新”。如在虛功原理及結構位移計算章節(jié)中關于溫度改變引起結構位移計算內(nèi)容的。可先給學生回顧位移引起的原因，包括支座位移、荷載及溫度改變等。在給學生回顧如何進行支座位移時靜定結構的位移計算和荷載作用下的位移計算及靜定結構位移計算一般公式后，學生順其自然就聯(lián)想到應如何進行溫度改變時的位移計算，是否可以采用位移計算一般公式進行分析？這樣的課前引入可以真正實現(xiàn)“溫故知新”。而中間的5～10min可設置互動環(huán)節(jié)以避免注意力過度刺激到來的分心。當然互動環(huán)節(jié)的設置也是有講究的。應遵循以下原則：一是內(nèi)容簡單的原則，因為該環(huán)節(jié)的目的是讓學生輕松度過疲憊階段，把注意力繼續(xù)集中的課堂教學，如果內(nèi)容簡單，不僅可以很好達到效果，還可以進一步增強學生信心，激發(fā)學生學習熱情，在后面的學習中就會更投入；二是范圍廣泛的原則，盡量在每次互動環(huán)節(jié)不要總局限于一人或兩人(大部分學生會因為老師定不會請他回答而處于松懈狀態(tài))，而是把全班同學的情緒都要調(diào)動起來，整個班級良好學習氛圍的塑造一定會促使大部分學生精神飽滿積極思考。

2 有效掌控課堂，鼓勵學生參與

課堂教學作為“師生生命的、有意義的構成部分”[5]，需要教師及時通過學生的面部表情、語言等反饋及時調(diào)整教學進度以確保教學效果。如果一味以完成教學進度為目的，只會使聽不懂的同學“卡殼”而開小差，如果一味以每位學生聽懂為目的(包括上課開小差學生)，又會延誤教學進度。所以教師需要有效掌控課堂進度，在確保大部分學生跟上節(jié)奏的同時，完成教學進度的要求。當然，這也要求教師對課程內(nèi)容的難點、重點非常清晰，對學生的理解能力有一定的預判。而在鼓勵學生參與課堂的互動環(huán)節(jié)，需要遵循平等、尊重、民主、寬容的原則。請學生回答問題時尊重學生人格，不強制、逼迫，也不懲罰或利誘，多包容鼓勵。這樣教師就有足夠的耐心面對學生的回答，學生也更愿意主動參與課堂，實現(xiàn)“親其師，信其道”。

3 認真布置、批改作業(yè)，強化教學效果

這是一個體現(xiàn)教師責任心和愛心的環(huán)節(jié)。由于《結構力學》本身的特點，需要布置一定的作業(yè)作為練習。在作業(yè)內(nèi)容選擇上，可考慮不同學生知識掌握情況的差異，設置不同難度水平的作業(yè)，一般可分為基礎性作業(yè)和提高性作業(yè)?；A性作業(yè)必須完成，提高性作業(yè)由學生自行選擇?；A性作業(yè)使重要知識得到強化鞏固，學生會因為這種無言的“肯定”(因為會做，可以完成)而得到滿足。提高性作業(yè)使學有余力學生進一步拓展思路，學生會因為這種挑戰(zhàn)而得到激勵。分難度作業(yè)的設置也可進一步實現(xiàn)“有效教學”，使學生更有興趣，更愿意投入。在作業(yè)完成質量上，需鼓勵學生自行完成，為實現(xiàn)較好的練習效果，可與學生強調(diào)練習的重要性及不以作業(yè)正確程度作為考核標準，而以作業(yè)本身是否“原創(chuàng)”、是否體現(xiàn)思考過程作為考核標準。這就避免學生因想得到較好的平時成績而參考甚至抄襲作業(yè)等不適當?shù)淖龇?。在批改作業(yè)過程中，一定要認真對待。從學生是一個感情存在體出發(fā)，關注學生的情感需要[7]。對部分積極上進但基礎不夠扎實的同學，盡量書寫鼓勵性評語進一步激發(fā)其學習熱情。因為作業(yè)批改工作量大且存在額外點評等環(huán)節(jié)，這需要花費教師更多的時間，所以這是一個體現(xiàn)教師責任心和愛心的環(huán)節(jié)。作業(yè)批改后，教師還需要對作業(yè)集中存在的問題進行總結，這不僅可以“對癥下藥”，讓學生避免犯錯，還可以讓學生看到你的認真批改。他們會受到感染，不敢胡亂應付，而會更認真對待作業(yè)，從而實現(xiàn)教學效果的鞏固。

4 定量計算與定性分析判斷相結合

現(xiàn)在很多學生只注重定量計算，卻不會對計算結果進行定性分析判斷?？赡壳皩嶋H設計都采用電算，所以，如何對計算結果進行定性分析判斷，成了比計算本身更為重要的課題。一方面，定性分析判斷的思維方法，對學生關于概念結構力學的知識提出了更高的要求。訓練學生對概念進行把握從而培養(yǎng)其更全面的整體式思維方式，對不同的知識實現(xiàn)綜合應用。另一方面，定性分析的思維方式是“結構概念設計”的基礎，同時，“結構概念設計”的理念反過來亦可促進學生將定性分析變成一種自覺的行為并將理論與設計結合起來。所以，在教學中，可將這樣的一種理念貫穿進去。以實現(xiàn)從“構件教育方法”到“整體教育方法”的轉變[8]。入乎其內(nèi)以微觀，出乎其外以宏觀。正所謂：結構計算是技術，概念設計是藝術，實現(xiàn)技藝的結合。

5 理論聯(lián)系實際，促主動學習

由于《結構力學》課程的特點，該課程又與其它專業(yè)課程息息相關，但在教材上針對結構力學的應用實例并不多，因此要求教師在教學過程中要注意結合實例，特別在新知識點上要通過教學設計好好引入，使學生很快“入戲”，對知識點做到提前“熱身”，對后面知識的理解很有幫助。如在虛功原理和結構位移計算中，針對為何對梁進行位移分析?？梢砸越淌覂?nèi)的橫梁為例，引導學生思考變形/撓度過大會導致的后果，如果撓度過大引起開裂，那開裂后又會對結構產(chǎn)生什么負面影響甚至破壞？通過這樣與工程實際密切聯(lián)系的引入，可以起到拋磚引玉的效果，引導學生思考并主動學習,實現(xiàn)從“學會”到“會學”[9]。在平時工程實例講解中，也盡量貫徹理論聯(lián)系實際的思路，讓學生有興趣學，從而主動地學。比如在結構位移計算時，有關于一桁架結構的位移計算案例，如圖2[10]所示。

圖2 桁架結構位移計算實例

在分析該工程實例前，引導學生思考：這是什么實際工程結構物？該結構的材料選擇遵循什么原則？為什么黑實線部分采用鋼筋混凝土桿，而細實線部分采用鋼桿？該均布荷載可能是哪些荷載形式？應如何簡化？為什么要分析頂部位移？應該如何分析等。這樣，分析中，就把《土木工程建筑材料》、《荷載與結構選型》等課程都和《結構力學》課程聯(lián)系起來，學生真切地感受到學科間的聯(lián)系，對原本較為枯燥的力學學習會更有興趣。知識只有在整體聯(lián)系當中才能真正被理解，被掌握，實現(xiàn)從“構件式的知識點”到“結構式的知識體系”的建構。同時，通過以“工程科學”的工程背景為導引，一方面，將科學的抽象問題形象化，另一方面，讓學生看到科學的工程意義，激發(fā)學生的學習興趣，以實現(xiàn)專業(yè)基礎課程的“承上啟下”作用。從而體現(xiàn)其有意義的價值[11]，并實現(xiàn)“有效教學”。

6 結束語

綜上所述，踐行《結構力學》有效教學，需要課前認真?zhèn)湔n，進行充分的教學設計；課堂上合理規(guī)劃和掌控教學進度、鼓勵學生互動；課后認真布置、批改作業(yè)，并適時鼓勵。如果說讓自己學會的“承”僅需要一種技術的話，則教會學生的“傳”還需要一種藝術。而在整個環(huán)節(jié)中一定要秉承“理論聯(lián)系實際”的觀點，不僅讓學生“學會”知識，還“會學”知識，更“會用”知識，從而真正實現(xiàn)“有效教學”。教師在其中所起的作用，不僅僅是“授業(yè)”，更是“傳道”，此處的“道”，指的是，超越知識本身的方法論。

[1]羅生全,程芳芳.大學教師有效教學特質及其養(yǎng)成[J].黑龍江高教研究，2012(6):12-15.

[2]Borko H.& Putnam P. T. Learning to Teach[A].Berliner D C et al. Handbook of Educational Psychology[Z].Simon &Schuster Macmillian,1996.673-709.

[3](德)海穆特.班尼須著.江文娟,羅佩菁等譯.心理學百科[M].南寧:廣西人民出版社，2011:129.

[4]馬知恩.怎樣講好一堂課[J].中國大學教學.2013(6):8-10,42.

[5]葉瀾.讓課堂煥發(fā)出生命活力[J].教育研究，1997(9):3-8.

[6]露西.喬.帕拉迪諾.注意力曲線-打敗分心與焦慮[M].北京:中國人民大學出版社，2009:17.

[7]李小紅,曾天山.有效教學的倫理自覺[J].當代教育科學.2013(6):14-17.

[8]林同炎，S.D.斯多臺斯伯利 著.結構概念與體系(第2版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999:8-9.

[9]余文森.有效教學三大內(nèi)涵及意義[J].課程與教學.中國教育學刊.2012(5):42-46.

[10]龍馭球,包世華,袁駟主編.結構力學Ⅰ(第3版)[M].北京:高等教育出版社，2012:141.

[11]余文森.論有效教學三大理論基礎[J].課程.教材.教法.2012(32(2)):15-22.

葉元芬(1983.1- ),女,講師,主要從事橋梁結構及力學教學方面的工作。

闕仁波(1979.3- )，男，副教授，主要從事應用數(shù)學與力學及振動與波動方面的工作。

Some Experiences in Fulfilling Effective Teaching in Structural Mechanics

YEYuanfenQUERenbo

(Department of Civil Engineering, Xiamen University Tan Kah Kee College,Zhangzhou 363105)

Structural Mechanics is an important fundamental course, which is prerequisite for many advanced professional courses. It is so important that “how to teach it effectively” is an issue worthy of study. In view of this, some ways on how to fulfill effective teaching in Structural Mechanics from the perspective of teachers are proposed and some experiences are shared. Such an effective teaching should be carried out throughout all phases including lesson preparation before class, lecture and interaction in class, and homework assignment after class. Further, lessons should be prepared seriously; classrooms should be designed carefully and controlled effectively; interaction should be encouraged actively; and homework should be assigned separately and corrected carefully. Ration calculation and qualitative analysis, structural concept and system design should be combined together. In addition, following the principle of theory and practice, effective teaching in Structural Mechanics can be fulfilled.

Structural Mechanics; Effective teaching; Focus curve; Interaction; Theory with practice

葉元芬(1983.1- ),女,講師。

2015-08-19

TU311

A

1004-6135(2015)11-0114-03