基于教學型學校《結構力學》教學方法的探討

摘 要：從學校結構力學課程教學改革實踐出發(fā)，通過鞏固基礎、強化應用、增設實踐以及以賽促學四部分分類教學方法提高結構力學教學效果。

關鍵詞：結構力學；教學方法；改革

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.248

0 引言

結構力學課程是木工程專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎課，既傳承了古典力學的源遠流長，又經歷了結構工程與電腦技術的日新月異， 利用高數(shù)的計算手段，續(xù)成理論力學的理論基礎，沿襲了材料力學的部分計算方法，又為鋼筋混凝土、鋼結構、高層建筑結構等課程做了理論鋪墊，同時為走上工作崗位的學生進行施工建造、檢測加固提供重要的指導意義。其教學質量的好壞自接影響到土木工程專業(yè)本科生專業(yè)學習與工作，是土木專業(yè)本科生培養(yǎng)質量的一塊試金石。因此，針對課程內容和特點以及學生的自身特點，探討能夠理論聯(lián)系實踐，有利學生掌握的教學方法和手段成為必然。

1 結構力學課程教學特點

高層次學校在結構力學教學內容上，由傳統(tǒng)結構力學逐漸分化為傳統(tǒng)力學、計算結構力學、定性結構力學三大部分，其核心知識點也注定拓展了計算機的大范圍應用。而針對教學型高校，結構力學在教學上應與結構力學學科核心知識點的應用密切相關?；诖耍诮虒W改革中提出了四部分分類教學理念。

1.1 鞏固“雙基”

雙基教學就是基本知識和基本技能的掌握。結構力學“雙基”教學內容主要包括結構的幾何構造分析、靜定結構和超靜定結構的內力、位移計算以及動力計算等基礎問題。基本知識就是要理解這部分內容的基本概念、基本理論?；炯寄芫褪且莆沼嬎沆o定結構和超靜定結構的內力和位移等的計算方法。例如我們在講授力法計算超靜定結構內力的時候，首先要求學生理解什么是超靜定結構、什么是超靜定次數(shù)以及力法的基本未知量、基本體系和基本結構的區(qū)別，在此基礎上建立力法基本方程的原理就是基本體系沿著多余未知力的方向上的位移與原結構相同，這是基本理論方面的學習。理解了這些基本理論，利用先期學過的知識求解力法方程的過程就是所要掌握的基本技能[1]。這種相對較為固定的課堂教學模式，能讓學生很容易的明白理解這些理論知識的最終目的是自己掌握了求解某種結構內力的技能。在課堂講授的每個環(huán)節(jié)都有一定的目的和基本要求。此部分必修內容賦予更多的學時來加強和鞏固，嚴格按照我院制定的教學大綱上課。而影響線、漸進法求解超靜定結構、矩陣位移法則在配合實際應用中得到較好的理解，為鋼混、高層、抗震等專業(yè)課的學習夯實了基礎。

1.2 強化應用

在土木工程專業(yè)的畢業(yè)設計中多方面利用結構力學的理論知識和方法，部分同學在結構設計部分運用到力矩分配法計算豎向荷載作用下的結構內力，結構力學的漸進法及其他算法簡述一章，在課堂講授過程中結合實際案例強化漸進法的實際應用。例如學生上課的教學樓可以簡化為六層的剛架結構，怎么確定剛架各桿的轉動剛度、桿端分配系數(shù)和傳遞系數(shù)、怎么進行鎖住、放松結點來最終計算出各桿的桿端內力，強化知識的實際應用，有利于學生的主動掌握。在土木工程專業(yè)本科生教學過程中，在嚴格按照教學大綱要求的基礎上，在課堂教學中拓展了知識內容，針對不同的知識點適量的增加了各類高校的歷年考研真題的講解，既滿足了部分學生考研的需求，又擴大了學生對結構力學寬向的理解[2]。

1.3 增加實踐

建工學院人才培養(yǎng)方案中結構力學教學為96學時，分別在第四、五兩個學期講授，以前全部為理論教學，而新修訂的大綱中理論教學88學時，新增實踐教學8學時。以往的結構力學課程授課過程著重強調了理論知識點的掌握這一基礎，而將知識點應用到工程實際沒有得到很好的重視。借于學校結構力學課程改革建設的契機，提高學生實際動手能力，學院購進三十多萬元的結構力學實驗設備，用以開設結構方面課程的實驗。介于此，近幾年來在結構力學授課過程中增設了四個實驗，每個實驗2個學時，主要集中在用基礎理論知識計算靜定、超靜定結構的內力、位移，用力學模型、結構變化和實驗數(shù)據(jù)直觀的指導學生梳理所學的傳統(tǒng)力學的經典理論。另一方面，20世紀中葉能量原理和方法得到突破性進展，使結構計算同計算機緊密結合，以有限元為雛形的矩陣位移法為基礎的大型工程計算軟件PKPM、ANSYS等，在土木建筑工程界得以廣泛應用[3]。因此，涉及到結構力學中的矩陣位移法在教學中更偏重于實踐應用。矩陣位移法是電子計算機和傳統(tǒng)力學原理相結合的產物它是以傳統(tǒng)力學為理論基礎、以矩陣作為數(shù)學表達形式、以電子計算機作為計算手段的三位一體方法。在結構力學的實踐教學環(huán)節(jié)，安排了2個學時讓學生利用計算機通過矩陣位移法的學習編程運行，加深了矩陣位移法的理解，同時也提高了學生的實踐能力，電算提高了結構力學解決問題的能力。此外，集中培訓所用教材提供的結構力學求解器軟件的應用，通過求解器軟件的學習，學生能夠求解大型、復雜的結構力學問題，能夠在畢業(yè)設計中熟練運用求解器求解所設計結構的內力，用以和手算相對比分析，提高設計質量，為以后走向工作崗位邁出堅實的一步。

1.4 以賽促學

近幾年，圍繞以結構為中心的各類大賽開展的如火如荼，上到國家級競賽平臺，下到省、市、學校級的競賽，不但激發(fā)了學生學習結構力學的濃厚興趣，而且增強了學生開發(fā)創(chuàng)造能力，極大地提高了學生理論聯(lián)系實踐解決實際問題的動手能力，有效提高人才培養(yǎng)質量。教師的教學改革嘗試依托結構設計競賽加強理論教學與實踐教學相結合。學校每年舉辦一次結構設計大賽，從選題、選型到設計成作品，每個環(huán)節(jié)都會運用結構力學所學的知識，老師認真指導，學生仔細求知，通過競賽來促進理論教學的提高。

2 結論

教學型學校的結構力學講授更偏重于學生能夠把所學到的知識運用到實踐中，弱化研究創(chuàng)新，更注重提高其實際運用能力，教學方法的不斷改進其重要目的就是能夠適應時代的需求，因校因生的不同而不斷發(fā)展完善，使學生能夠正確理解所學知識，構建明晰的結構計算方法，在反復運用中融會貫通，力求達到正確、熟練、靈活運用的水平。

參考文獻：

[1]龍馭球，包世華.結構力學[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]魏科豐，陳凱，孔來穩(wěn).獨立學院結構力學課程分類教學的探索與實踐[J].四川建材，2013（05）：246-247.

[3]徐士代.教研型高校結構力學課程建設探析[J].高等建筑教育，2010（03）：75-78.

作者簡介：馮秀梅（1973-），女，山東青島人，副教授，研究方向：結構工程。