土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學課程教學改革研究與實踐

李 喆

(湖南科技學院土木與環(huán)境工程學院，湖南 永州 425199)

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土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學課程教學改革研究與實踐

李 喆

(湖南科技學院土木與環(huán)境工程學院，湖南 永州 425199)

介紹了土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學課程的特點，分析了結(jié)構(gòu)力學教學實踐中存在的問題，并從教學內(nèi)容、教學方式、學習引導、實踐教學等角度，探討了該課程的教學改革策略，旨在實現(xiàn)課程的教學目標。

結(jié)構(gòu)力學，教學改革，教學內(nèi)容，工程實踐

0 引言

結(jié)構(gòu)力學是固體力學的重要分支學科之一，它主要研究的是桿件體系的受力及傳力的規(guī)律以及如何對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化的學科。作為土木工程專業(yè)最重要的專業(yè)基礎課，其課程的教學效果直接影響后續(xù)專業(yè)課程的學習。結(jié)構(gòu)力學可作為多種實際工程項目結(jié)構(gòu)設計時的內(nèi)力分析方法，為結(jié)構(gòu)施工提供必要的理論依據(jù)，因此該課程具有理論概念性強、方法技巧性高等特點。

結(jié)構(gòu)力學主要任務是研究桿系結(jié)構(gòu)在外荷載、溫度等作用下的受力性能分析。然而隨著近些年來高等院校的持續(xù)擴招，高等教育逐步普及，如何將與結(jié)構(gòu)力學相關的專業(yè)知識高質(zhì)、高效地傳授于學生就顯得格外重要[1]。

長期的一線教學實踐證明，扎實的結(jié)構(gòu)力學功底，對后續(xù)專業(yè)課程內(nèi)容的學習和理解至關重要。在應用型本科人才培養(yǎng)計劃的背景下，眾多院校對結(jié)構(gòu)力學課程改革進行了研究與嘗試，并取得了一定成果，但仍存在一些問題亟待解決。因此，本文針對目前結(jié)構(gòu)力學教學中存在的問題，在總結(jié)前人教學改革所取得的成果基礎上，提出對該門課程教學改革的幾點建議。

1 結(jié)構(gòu)力學教學實踐中的問題

在土木工程專業(yè)課程設置體系中，結(jié)構(gòu)力學課程具有不容置疑的重要地位，是聯(lián)系基礎力學課程與工程設計課程的紐帶，是從力學基本理論過渡到工程實際應用的重要橋梁[2]。然而，在構(gòu)建大土木工程專業(yè)及教學的改革背景下，由于各專業(yè)課課時在一定程度上被削減，這對學生教學培養(yǎng)和課程設置引起眾多問題。

1.1 教學內(nèi)容的重復設置

目前，通識教育在國內(nèi)各大高校的盛行，致使土木工程學科在專業(yè)課程設置上忽視了力學課程的整體性及綜合性，而這將造成不必要的內(nèi)容重復，缺乏相互的融合、貫通。

1.2 教學方法相對單一

現(xiàn)今，PPT教學授課方式逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)板書講解，這雖然使得教師從機械、重復、繁瑣的板書中解放出來，但是只通過單一地點擊鼠標將板書、圖標、計算圖等瞬間顯示在屏幕上，這種機械式地將知識點填塞給學生，在內(nèi)容和方法上缺乏創(chuàng)新，不利于激發(fā)學生的學習興趣。

1.3 弱化了學生能力培養(yǎng)和引導

結(jié)構(gòu)力學課程因為課時的縮減，只為純粹地達到教學要求，一些簡化版或濃縮版的教材被選用在學生教學上，教材的過度壓縮，不利于學生分析、思考和解決問題的能力培養(yǎng)，因此難以提高教學質(zhì)量。

1.4 理論教學與工程實際聯(lián)系不緊密

結(jié)構(gòu)力學與其他基礎力學類課程相比，其應該不僅僅只注重解答書本中的力學題目，更應該致力于解決建筑結(jié)構(gòu)設計與分析、建筑結(jié)構(gòu)施工、結(jié)構(gòu)的加固與改造等工程實際問題。

結(jié)構(gòu)力學涉及的領域相對較廣，內(nèi)容相對較多，且由于高度抽象的理論演繹，要傳授學生熟練掌握、靈活運用結(jié)構(gòu)力學知識確實不易，此外客觀上還要求兼顧教學效率和教學質(zhì)量，無疑給結(jié)構(gòu)力學的教學又增加了難度。

2 結(jié)構(gòu)力學課程教學改革探討與實踐

基于上述分析，結(jié)構(gòu)力學教學改革應以充分激發(fā)學生學習興趣為基礎，圍繞力學的基本概念及其科學運用這條主線，以工程實踐為背景，工程思維與創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為根本目標[3]。為此，在經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學教材內(nèi)容與傳統(tǒng)課堂教學方式的基礎上，教學實踐中可嘗試一些改革舉措。

2.1 重組教學內(nèi)容，提升教學質(zhì)量

結(jié)構(gòu)力學的教學質(zhì)量受到教學內(nèi)容的重要影響。在教學課時縮減的情況下，應進行必要的課程內(nèi)容的取舍和重組，以期體現(xiàn)力學教學的連貫性、系統(tǒng)性，從而提升教學質(zhì)量。

其中，理論力學、材料力學作為結(jié)構(gòu)力學的先修課程，同結(jié)構(gòu)力學的部分章節(jié)有所重復，因此需要統(tǒng)籌現(xiàn)有教學的基本內(nèi)容，對課程中重復設置的章節(jié)不做詳細講解，由學生自主學習。這樣在一定程度上整合了教學資源，使得教學時間有效率地利用在其他重要的地方。

在結(jié)構(gòu)力學的講授內(nèi)容的重組中，應舍去其中部分理論性較強而對學生思維能力培養(yǎng)作用不大的內(nèi)容。在該部分的教學內(nèi)容上應當注重學生基礎知識的培養(yǎng)，引導而非填塞式教學，這樣有利于激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習熱情。

2.2 注重教學方式的多樣性

應注重多媒體教學與傳統(tǒng)教學兩種模式的相互結(jié)合，避免形式的單一化。

結(jié)構(gòu)力學傳統(tǒng)的教學模式是以板書、教科書為載體，采取口授方式進行教學[4]。教師能夠通過學生在課堂的表現(xiàn)及時了解學生的狀態(tài)和情緒，并根據(jù)教學內(nèi)容的難易程度及時的調(diào)整，控制授課的節(jié)奏，從而使得學生緊跟教師的思維。此種教學模式的優(yōu)點顯著，但是傳統(tǒng)的教學模式受到板書和教科書的限制，承載的信息量十分有限，且由于推導公式過程復雜和繁瑣，此種教學模式相對枯燥單調(diào)，效率相對較低。

隨著信息技術的改革，多媒體教學方式的出現(xiàn)，使得抽象枯燥的教學內(nèi)容通過圖、文、聲、像等形式展現(xiàn)，非常的生動具體，這有助于學生對基本概念和基本理論的理解和掌握。由于課件包含的信息量大，是調(diào)節(jié)教學內(nèi)容多和教學課時少的有效途徑。但是由于商業(yè)和市場模式的運作，大量的教學課件在內(nèi)容上嘩眾取寵，質(zhì)量上并沒有得到保證，而這極大程度上限制了學生想象和思維的空間，弱化學習過程中以學生為主體的地位。

綜上，在本門課程的教學中，應兼顧兩種不同的教學方式，針對不同的教學內(nèi)容采取適當?shù)慕虒W方式。

2.3 加強學習引導，培養(yǎng)綜合能力

注重學生能力的培養(yǎng)是現(xiàn)代高等教育的一個重要特征，而這要求在結(jié)構(gòu)力學的教學過程中，應將知識傳授與能力培養(yǎng)融于一體。不僅僅要幫助學生打好扎實的理論基礎，還要注重對學生能力的培養(yǎng)。這要求教師在授課過程中，采用適當?shù)膯栴}式、啟發(fā)式等教學方式，引導并激發(fā)學生的學習熱情，使其自主地深入學習。

結(jié)構(gòu)力學是一門具有很強工程實踐性質(zhì)的基礎課程，對于知識的掌握靠課堂教學是往往不夠的，而這需要在課外搭建一個理論知識與實際應用相結(jié)合的平臺來促進學生對知識的掌握。學生在命題的環(huán)境背景下，運用所學的結(jié)構(gòu)力學知識，選用不同的材料，進行結(jié)構(gòu)模型設計，使得結(jié)構(gòu)能夠通過模型加載，并引入“結(jié)構(gòu)設計大賽”的評判標準。課外實踐課平臺能夠充分調(diào)動學生的學習積極性和主動性，能加深學生對結(jié)構(gòu)力學課程內(nèi)容的理解。

為此，在課外實踐平臺的基礎上，高校力學教研組可以創(chuàng)辦一些比賽活動，在比賽活動中，學生們需要自行設計制作結(jié)構(gòu)模型、建立分析模型，形成最后分析結(jié)果，并通過實驗驗證模型與力學分析過程的正確性。這些活動的開展都有利于學生思維的開闊和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。

2.4 結(jié)合工程實踐，強化學習目的

興趣是最好的老師，為了達到學有所思、學以致用的目的，在結(jié)構(gòu)力學課程開展上，教師應當有意識的將各章知識點和基本力學概念與工程實踐背景相結(jié)合，在傳授新的知識內(nèi)容前，通過工程實例圖片、視頻和動畫等動態(tài)效果，創(chuàng)設實際工程情景，從而引出各章教學內(nèi)容對應的工程任務，以充分激發(fā)學生的學習動機。

可以說現(xiàn)存的很多建筑工程事故與結(jié)構(gòu)體系受力不合理相關，如果結(jié)構(gòu)的力學問題處理好了，就能夠極大程度上避免建筑工程事故。通過實際的工程實踐案例分析，并對學生在學習過程中設置一些具體的要求，可以讓學生在理解該門課程重要性的基礎上，潛移默化地將工程一些思想概念滲透至結(jié)構(gòu)力學的學習過程中，利于學生對知識的學習。

3 教學實際中機遇與挑戰(zhàn)

自21世紀以來，高等教育的普及已經(jīng)為我國輸送了一批又一批的高素質(zhì)、高水平的技術性人才，這些人力資源在社會的各個階層和角落發(fā)揮著舉足輕重的作用。但是，隨著科學技術的高速發(fā)展，知識更新速度爆炸性增長，知識獲取途徑不再局限于課堂上的言傳身教，人們迫切地需要一種高效的知識傳授途徑，因此教學改革的方式也倍受人們的爭議。

授人以魚不如授人以漁，能夠做到寓教于樂，那么課程的教學目的也便達到了。結(jié)構(gòu)力學的任課教師的專業(yè)背景有結(jié)構(gòu)工程、橋梁工程、工程力學等，這些專業(yè)知識對于開展結(jié)構(gòu)力學研究性教學都將會起到很大的作用。任課教師通過結(jié)合自己的專業(yè)背景，重新設計合理的教學方案，能夠在結(jié)構(gòu)力學授課的過程中讓學生感受力學的華美與精粹，這之中老師所散發(fā)的獨特魅力勢必對學生今后的學習和發(fā)展有著深遠的影響。不僅僅結(jié)構(gòu)力學教學如此，其他課程教學也是相通的。

[1] 龍馭球，包世華.結(jié)構(gòu)力學(Ⅰ，Ⅱ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 周 臻，尹凌峰，繆志偉.基于首要教學原理的結(jié)構(gòu)力學教學過程重構(gòu)[J].高等建筑教育，2011(5)：59-64.

[3] 李國華，羅 健，董 軍,等.結(jié)構(gòu)力學教學方法研究[J].高等建筑教育,2012，21(1)：81-84.

[4] 楊從娟.結(jié)構(gòu)力學多媒體教學的問題與思考[J].理工高教研究，2007，26(1)：131-132.

Study and practice on teaching reform of the construction ofStructuralMechanicsfor the civil engineering

Li Zhe

(SchoolofCivilEngineeringandEnvironment,HunanUniversityofScienceandEngineering,Yongzhou425199,China)

The paper introducesStructuralMechanicscurriculum features of civil engineering major, analyzes problems existing inStructuralMechanicsteaching practice, and explores the curriculum teaching reform strategies from aspects of teaching contents, teaching approaches, learning guiding and practical teaching, with a view to realize the curriculum teaching targets.

structural mechanics, teaching reform, teaching content, engineering practice

1009-6825(2016)24-0243-02

2016-06-19

李 喆(1986- )，男，助教

G642.0

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