實(shí)踐教學(xué)模式下《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程的教學(xué)心得與思考

霍中艷

摘要：通過幾年來的一線教學(xué)經(jīng)歷與教學(xué)實(shí)踐的初步探索，針對(duì)我校工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革、理論課時(shí)縮短的情況，著重對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的授課方法與手段進(jìn)行了思考與總結(jié)，力求提高課堂教學(xué)成效。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；授課方法；短課時(shí)

目前創(chuàng)新教育已成為教育改革的主題，為了提高高校學(xué)生獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力和實(shí)際操作能力，國內(nèi)各高校對(duì)實(shí)踐教學(xué)日漸重視，增加實(shí)踐、減少理論學(xué)時(shí)和精簡(jiǎn)內(nèi)容勢(shì)在必行，在這一背景下，理論學(xué)時(shí)的減少和內(nèi)容的精簡(jiǎn)是對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的挑戰(zhàn)，在這一背景下，筆者根據(jù)自己對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的授課經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)在授課方法與手段上，對(duì)如何提高授課成效進(jìn)行了思考與總結(jié)，旨在起到拋磚引玉的作用。

1 課程內(nèi)容和體系

結(jié)構(gòu)力學(xué)在授課內(nèi)容上大致分三塊：經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)、程序結(jié)構(gòu)力學(xué)、定性結(jié)構(gòu)力學(xué)[1]，經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)是所有結(jié)構(gòu)力學(xué)課程精簡(jiǎn)改造而成，包含最基礎(chǔ)的部分，故目前大部分本科院校仍把重點(diǎn)放在經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)的講授上。近十年來，在力學(xué)教學(xué)領(lǐng)域獲得較多探討和實(shí)踐；不同高校對(duì)其處理方式不同，有單獨(dú)籌建開課，亦有將其穿插于經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)授課之中的，有高校對(duì)定性結(jié)構(gòu)力學(xué)授課效果的調(diào)查問卷[2]顯示，絕大部分學(xué)生認(rèn)為定性結(jié)構(gòu)力學(xué)有必要開設(shè)、收獲較大，近三成學(xué)生認(rèn)可其作為獨(dú)立內(nèi)容單獨(dú)授課，近半數(shù)學(xué)生認(rèn)為定性分析應(yīng)融合在經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)課程各個(gè)知識(shí)點(diǎn)中。結(jié)構(gòu)力學(xué)是工科類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，若涵蓋上述三塊內(nèi)容，理論學(xué)時(shí)設(shè)置較少時(shí)，注重基礎(chǔ)培養(yǎng)的同時(shí)又保持內(nèi)容的完整性，教學(xué)內(nèi)容深度應(yīng)適當(dāng)降低。

2 授課方法與手段

通過幾年來的一線教學(xué)經(jīng)歷與實(shí)踐，筆者將授課方法與手段總結(jié)如圖2所示，具體內(nèi)容分述如下：

2.1 講好緒論，提高結(jié)構(gòu)力學(xué)趣味性

由于結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)分與內(nèi)容相對(duì)其他課程較多，作業(yè)多需花費(fèi)大量精力，與其他專業(yè)課程聯(lián)系多，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺繁雜無頭緒，逐漸喪失興趣和信心，個(gè)人認(rèn)為，緒論作為結(jié)構(gòu)力學(xué)的開場(chǎng)白，是提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和宏觀了解這門學(xué)科、理清頭緒的關(guān)鍵一步。近年來，隨著課時(shí)壓縮，不少教師都是三言兩語就打發(fā)了緒論；也有部分教師認(rèn)為緒論沒什么內(nèi)容，忽視它，這其實(shí)都是非常錯(cuò)誤的。初學(xué)者對(duì)所學(xué)內(nèi)容都有一定求知欲和好奇心，到底這門課是干什么的、有什么用，本門課程在整個(gè)大學(xué)知識(shí)鏈中的位置，其來龍去脈，起源與發(fā)展等等這些宏觀認(rèn)識(shí)都需要緒論來傳達(dá)，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)有重要影響。緒論上的好不好直接反應(yīng)一位老師的水平與專業(yè)閱歷，對(duì)于能否因勢(shì)利導(dǎo)進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生好奇心，有關(guān)鍵性作用。

2.2 引入工程或生活實(shí)際案例，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)與創(chuàng)新思維

在結(jié)構(gòu)力學(xué)授課過程中，應(yīng)引入相關(guān)工程實(shí)際案例，讓學(xué)生在設(shè)身處地關(guān)注工程問題并尋求解決之道的同時(shí)，掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理與計(jì)算方法，其實(shí)就是屬于近年來提倡的定性結(jié)構(gòu)力學(xué)范疇，不但培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)與創(chuàng)新能力，讓其感受到求知的必要與樂趣，也可使課堂氣氛更輕松活躍。從實(shí)用性角度講，讓學(xué)生了解結(jié)構(gòu)力學(xué)在工程與生產(chǎn)實(shí)例中的應(yīng)用，使他們明白知識(shí)不是為了考試，而是為在將來能直接或間接指導(dǎo)他們實(shí)踐與創(chuàng)新，能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；更重要的是，實(shí)際或工程問題對(duì)本門課程的初學(xué)者沖擊性比較大，能激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)新思維，例如，為什么拱壩一般建在山區(qū)，兩側(cè)拱肩處基巖風(fēng)化或者有軟弱夾層會(huì)怎樣，拱壩是凸向上游還是下游？這都是由拱形結(jié)構(gòu)的內(nèi)力特點(diǎn)決定的，其彎矩內(nèi)力比同跨度的梁小很多，一部分荷載通過軸力的方式傳遞給了拱肩，拱肩處的支座反力比較大，在垂直向荷載作用下拱肩也會(huì)產(chǎn)生水平反力，因此，拱肩處對(duì)基巖質(zhì)量要求高，不能有軟弱夾層，拱壩一般比較適合山區(qū)河流；至于拱壩的方向，凸向上游時(shí)沿著壩軸線方向軸力均為壓力，反之則為拉力，而混凝土材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，所以很顯然，凸向上游才合理。

2.3 引入科技前沿成果，增強(qiáng)學(xué)生研究探究能力

錢偉長(zhǎng)院士曾說過：“教學(xué)沒有科研做底蘊(yùn)，就是一種沒有觀點(diǎn)的教育，沒有靈魂的教育”[3]。沒有創(chuàng)新精神的教師也不可能培養(yǎng)出有創(chuàng)新能力的人才，教師本人應(yīng)該站在學(xué)科前沿，做科研的同時(shí)，將其引入教學(xué)；其實(shí)教與研是相長(zhǎng)的，教學(xué)的同時(shí)，也是再學(xué)習(xí)與深入思考的過程。不過，在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中，給學(xué)生介紹本學(xué)科前沿知識(shí)時(shí)，應(yīng)視學(xué)生能力而定，盡量結(jié)合已學(xué)知識(shí)，深入淺出，簡(jiǎn)要講清本質(zhì)，不但讓他們覺得有能力進(jìn)一步研究與引用該成果，還引起學(xué)生興趣，希望通過學(xué)習(xí)加入到該項(xiàng)研究中去，進(jìn)而提高學(xué)生應(yīng)用科研成果的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力。

2.4 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用以驗(yàn)證理論知識(shí)

力學(xué)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，一方面能幫助大學(xué)生加深對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)基本理論和概念的理解，更重要的是培養(yǎng)他們分析問題、解決問題和獨(dú)立工作的能力，以及提高他們的創(chuàng)新能力；但目前大多數(shù)高校結(jié)構(gòu)力學(xué)是純課堂授課方式，多的加以結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器上機(jī)操作，很少有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的，為了加強(qiáng)學(xué)生綜合實(shí)踐操作能力、科學(xué)素養(yǎng)以及獨(dú)立思維能力，有必要通過理論講解結(jié)合實(shí)驗(yàn)的方式增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。目前，力學(xué)一般還是通過驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)與能力，為保證其與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合，保證實(shí)驗(yàn)效果，我校結(jié)構(gòu)力學(xué)實(shí)驗(yàn)在授課安排上，采用理論課教師承擔(dān)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)、實(shí)驗(yàn)員從旁輔助的模式；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行過程中，教師需指導(dǎo)學(xué)生為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，包括實(shí)驗(yàn)原理學(xué)習(xí)、了解相關(guān)設(shè)備、耗材的使用方法。

3 結(jié)語

上述內(nèi)容為筆者在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)過程中的一些淺見，隨著我國高等教育的不斷改革與發(fā)展，根據(jù)工科相關(guān)專業(yè)建設(shè)與課程培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)整、完善，教師們應(yīng)不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程授課方式，以提高學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力，從而適應(yīng)社會(huì)對(duì)工程技術(shù)人員的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁駟.一個(gè)基礎(chǔ)，兩座大廈——《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程的改革思路與實(shí)踐[J].力學(xué)與實(shí)踐，1998，20：56-58.

[2]陳玉驥.“定性結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)問卷調(diào)查結(jié)果分析[J].中國建設(shè)教育，2011，3（5-6）：18-20

[3]廖瑛.工科結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)方法探討[J].高等建筑教育，2002（4）：29-30