關(guān)于《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的教學(xué)改革

洪京京+龍玉杰+王光焰

摘要：本文以本科結(jié)構(gòu)力學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)為指導(dǎo)，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革的方向，主要從教材選取、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面分析和探討了提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和綜合能力有效方法。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；多媒體應(yīng)用；工程實(shí)際

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）46-0081-02

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專(zhuān)業(yè)至關(guān)重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，承接了學(xué)生對(duì)理論力學(xué)、材料力學(xué)兩門(mén)基礎(chǔ)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，并作為該專(zhuān)業(yè)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程（如鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、工程結(jié)構(gòu)抗震、建筑結(jié)構(gòu)CAD及房屋建筑學(xué)等課程）深入學(xué)習(xí)的奠基石，由于本門(mén)課程在專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中起著舉足輕重的作用，并且在以后工作中具有廣泛的應(yīng)用，學(xué)生如何能有效地掌握這門(mén)課程并熟練地應(yīng)用，成為各大高校專(zhuān)業(yè)教師研究的對(duì)象。

一、選取適宜教材[1][2]

現(xiàn)在廣泛流傳的教材有這樣兩類(lèi)：一類(lèi)側(cè)重于系統(tǒng)理論的論述，所用的數(shù)學(xué)工具比較專(zhuān)業(yè)，例題的理論性較強(qiáng)，力學(xué)模型比較抽象，實(shí)際問(wèn)題分散滲透在各章節(jié)；另一類(lèi)教材有完整的系統(tǒng)理論，但論述比較簡(jiǎn)潔，數(shù)學(xué)方法比較淺顯，講述了大量的實(shí)際問(wèn)題，有的書(shū)甚至以專(zhuān)節(jié)、專(zhuān)章講述實(shí)際問(wèn)題。從我國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展考慮，我們急需從事應(yīng)用技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)的復(fù)合型人才。對(duì)于這兩種教材而言，作為土木工程專(zhuān)業(yè)力學(xué)教學(xué)教科書(shū)，無(wú)疑第二類(lèi)教材較易滿(mǎn)足我院學(xué)生的發(fā)展需求。第一類(lèi)教材闡述理論比較系統(tǒng)而深入，適合學(xué)生深入學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，是深造讀研或做研究時(shí)理論知識(shí)的一個(gè)高層次的匯總，適合用于培養(yǎng)從事工程實(shí)例科學(xué)研究的人才。

其次，關(guān)于教材的知識(shí)體系問(wèn)題。有的知識(shí)體系以“由淺入深”為特色，即先講解特殊情況，然后層層遞進(jìn)，逐步引導(dǎo)讀者進(jìn)行深入研究；有的體系則以“由深到淺”為宗旨，即初始所討論的都是很實(shí)際的基本情況（相對(duì)特殊情況而言稍微煩瑣），然后再分章節(jié)講解，如果是特殊情況可以做怎樣的代換，讀者只要將此類(lèi)問(wèn)題研究透徹，特殊情況便一目了然。這兩種知識(shí)體系成為教材的主流，針對(duì)于我院土木工程專(zhuān)業(yè)的本科教學(xué)，特選擇了第一種體系，以便學(xué)生更好地理解各種基本情況下的結(jié)構(gòu)受力特性，在思維輕松的情況下更好地接受本門(mén)學(xué)科知識(shí)。

二、多媒體的綜合利用

隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，多媒體授課在各高校課堂上普遍存在。針對(duì)多媒體這種新型教學(xué)方式在結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)中如何更充分地發(fā)揮作用，在教學(xué)實(shí)踐中如何更好地運(yùn)用多媒體技術(shù)提高教學(xué)效果[3]，我們主要從以下幾個(gè)方面來(lái)準(zhǔn)備：

首先，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程與其他專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課一樣，存在教學(xué)內(nèi)容增加和課時(shí)量減少的矛盾。該課程教學(xué)安排為一學(xué)期，總課時(shí)有80學(xué)時(shí)左右，講授內(nèi)容多且抽象，對(duì)教學(xué)效率有一定要求。利用多媒體教學(xué)，教師可從機(jī)械、重復(fù)、煩瑣的板書(shū)中解放出來(lái)，引入更多相關(guān)信息以拓展教學(xué)內(nèi)容；利用動(dòng)畫(huà)、圖片、影像等形式將抽象的內(nèi)容直觀(guān)地呈現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生動(dòng)用多種知覺(jué)系統(tǒng)參與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)的精講，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。同時(shí)，課件的設(shè)計(jì)也很重要。在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中，不能將多媒體課件制做成所選教材的翻版，應(yīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容加以整合、提煉，版面應(yīng)緊湊、勻稱(chēng)。例如采用Powerpoint制作多媒體課件時(shí)，可將文字、公式推導(dǎo)、圖線(xiàn)更換等演示過(guò)程運(yùn)用預(yù)設(shè)漸變?cè)O(shè)計(jì)，通過(guò)變化文字的顏色、粗細(xì)、下劃線(xiàn)及預(yù)設(shè)效果突出顯示重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容?？沙浞职l(fā)揮軟件自帶的“自定義動(dòng)畫(huà)”功能，達(dá)到像傳統(tǒng)教學(xué)的板書(shū)過(guò)程一樣連貫地演示教學(xué)內(nèi)容，克服幻燈片轉(zhuǎn)換過(guò)快而不能連續(xù)、完整地給出解題過(guò)程，學(xué)生的思路易被打斷等問(wèn)題。

其次，隨著電腦的普及，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)內(nèi)容通過(guò)編程進(jìn)行電算也有了很大突破，并由此產(chǎn)生了多種有限元軟件（如ANSYS、MSC.NASTRAN等），利用多媒體教學(xué)，將有限元方法計(jì)算的結(jié)果給學(xué)生展現(xiàn)，讓他們了解當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿信息，引起他們對(duì)這種有限元分析趨勢(shì)的重視，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。圖1為結(jié)構(gòu)受荷載圖，圖2為利用所選教材自帶的求解器計(jì)算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖。

三、以工程實(shí)際為主線(xiàn)

首先，對(duì)于一味地照本宣科，學(xué)生也會(huì)感覺(jué)枯燥乏味，課程需與生活實(shí)際緊密結(jié)合。我們可以采用日常生活常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（比如屋頂結(jié)構(gòu)在研究受恒載作用時(shí)可以抽象為桁架結(jié)構(gòu)[4]）作為主題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析。

其次，作為一名教師，還需要與時(shí)俱進(jìn)，廣泛吸收工程實(shí)際的直接或間接經(jīng)驗(yàn)，可以通過(guò)以下途徑：一是密切關(guān)注日常生活中發(fā)生的相關(guān)事件（比如哈爾濱陽(yáng)明灘大橋引橋垮塌事件，貴陽(yáng)某居民樓由于山體滑坡垮塌等），與學(xué)生利用所學(xué)的東西對(duì)事件進(jìn)行分析，從而引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到作為一名工程師應(yīng)注重的責(zé)任問(wèn)題。二是閱讀專(zhuān)業(yè)刊物。課堂教學(xué)的時(shí)間畢竟有限，為了擴(kuò)大知識(shí)面，應(yīng)提倡利用課余時(shí)間閱讀專(zhuān)業(yè)刊物，間接接觸工程實(shí)際。三是舉辦專(zhuān)題講座?，F(xiàn)場(chǎng)工程師具有非常豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與管理經(jīng)驗(yàn)，是教師課堂講授所不能替代的。為了彌補(bǔ)這一不足之處，我院多次聘請(qǐng)了建筑類(lèi)、結(jié)構(gòu)類(lèi)工程師舉辦專(zhuān)題講座，講座內(nèi)容都是工程實(shí)踐中碰到的具體問(wèn)題，非常實(shí)用，對(duì)于課程內(nèi)容起到了很好的補(bǔ)充作用。

總之，力學(xué)課程改革之路任重而道遠(yuǎn)，我們唯有不斷嘗試新方法、新思路，以學(xué)生掌握基本知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率，并在工程實(shí)際中靈活應(yīng)用為目標(biāo)，繼續(xù)努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]龍馭球，包世華.結(jié)構(gòu)力學(xué)教程[M].高等教育出版社，2012.

[2]李廉錕.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].高等教育出版社，2010.

[3]李會(huì)軍，李宗利，史姣.結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中桁架的概念分析與實(shí)踐[J].高等建筑教育，2016，25（2）.

[4]李書(shū)進(jìn)，厲見(jiàn)芬.結(jié)構(gòu)力學(xué)多媒體教學(xué)的策略與思索[J].高等建筑教育，2010，（01）.

[5]李順才.工科力學(xué)教改的研究與探索[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2007，（474）.

[6]田安國(guó).土木工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的幾點(diǎn)構(gòu)想[J].淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，（12）.