應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)方法的研究與探索

張艷敏 王素莉 溫立平

摘 要：結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果直接影響學(xué)生對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。筆者從教具的應(yīng)用、工程實(shí)際與理論的結(jié)合、力學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展等多個(gè)方面，提出自己在改革教學(xué)方法、增強(qiáng)教學(xué)效果上的教學(xué)體會(huì)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)效果

一、靈活運(yùn)用教具，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門理論性很強(qiáng)的課程，其中很多概念和原理比較抽象，學(xué)生難以理解。為此，筆者設(shè)計(jì)制作了專門的結(jié)構(gòu)力學(xué)教具來(lái)輔助課堂教學(xué)。例如，幾何構(gòu)造分析部分，筆者設(shè)計(jì)制作了不同尺寸的各種桿，來(lái)組裝出四連桿機(jī)構(gòu)、帶斜桿的四連桿，形象展現(xiàn)了由幾何常變體系到幾何不變體系的過(guò)渡，同時(shí)，還組裝出瞬變體系及教材上各例題中的結(jié)構(gòu)，引起學(xué)生極大的興趣；又如，在講解機(jī)動(dòng)法做影響線時(shí)，很多學(xué)生不能正確繪制機(jī)構(gòu)的虛位移圖，筆者也制作出與例題相同的桿系機(jī)構(gòu)，直觀展示出其彎矩、支反力等所對(duì)應(yīng)的虛位移形式，使學(xué)生對(duì)虛位移有了感性的認(rèn)識(shí)；另外，在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)部分，筆者還制作出單自由度體系、兩自由度體系的模型，在課堂展示質(zhì)量、剛度對(duì)自振頻率的影響，講解鞭梢效應(yīng)、動(dòng)力吸振器等概念。以上這些結(jié)構(gòu)力學(xué)教具的應(yīng)用，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，有效增強(qiáng)了課堂教學(xué)效果。

二、結(jié)合工程實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)

結(jié)構(gòu)力學(xué)理論性雖然較強(qiáng)，但課程中大部分的內(nèi)容都有其工程背景，它們實(shí)際上是由實(shí)際工程經(jīng)過(guò)力學(xué)簡(jiǎn)化得到的，就是所謂的“力學(xué)建?！薄６Y(jié)構(gòu)力學(xué)的分析計(jì)算都是直接針對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行，省略了“力學(xué)建模”這一步驟，因此學(xué)生不容易建立實(shí)際工程與計(jì)算簡(jiǎn)圖二者之間的聯(lián)系。筆者在授課時(shí)盡可能地把教學(xué)內(nèi)容和工程實(shí)際相結(jié)合，利用工程案例進(jìn)行力學(xué)簡(jiǎn)化，得到力學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)圖，再對(duì)其進(jìn)行力學(xué)分析和計(jì)算，一方面使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握了結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論和計(jì)算方法，另一方面使學(xué)生了解了工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)簡(jiǎn)化思路和過(guò)程，把計(jì)算簡(jiǎn)圖和工程實(shí)際結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí)。例如，靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算部分，引入我校振動(dòng)臺(tái)廠房屋架結(jié)構(gòu)、自行車棚懸臂剛架結(jié)構(gòu)、趙州橋拱結(jié)構(gòu)等身邊的例子，把工程實(shí)物和力學(xué)概念有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

三、開(kāi)展力學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力

新時(shí)期土木工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求學(xué)生具有較高的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，為補(bǔ)足結(jié)構(gòu)力學(xué)傳統(tǒng)理論授課在該方面培養(yǎng)的欠缺，我系引進(jìn)和開(kāi)發(fā)了結(jié)構(gòu)模型靜力及動(dòng)力加載實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開(kāi)展了結(jié)構(gòu)力學(xué)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)及課外開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。內(nèi)容涉及結(jié)構(gòu)模型靜載試驗(yàn)、力學(xué)求解器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)三方面，具體項(xiàng)目有梯形桁架、門式排架等結(jié)構(gòu)模型靜載試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算連續(xù)梁及剛架實(shí)驗(yàn)，單自由度系統(tǒng)動(dòng)力特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，橫向及豎向共振演示實(shí)驗(yàn)，五層框架結(jié)構(gòu)振型測(cè)試實(shí)驗(yàn)、隔震系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)等。同時(shí)在保障課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提下，開(kāi)放力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生自主擬題，開(kāi)展設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)模型實(shí)驗(yàn)的原理和方法有了基本的了解，實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新探索能力也得到了鍛煉和提升。

四、合理利用多媒體，提高課堂教學(xué)效率

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中，教師通過(guò)板書授課，通常是邊講解理論邊繪圖，以突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是可以及時(shí)從課堂反應(yīng)中了解學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解和掌握程度，以調(diào)整自己的進(jìn)度，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。但這種教學(xué)方式在目前課程內(nèi)容增加、學(xué)時(shí)縮減的大環(huán)境下難以滿足新時(shí)期應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。而多媒體技術(shù)的應(yīng)用則有效解決了這個(gè)難題。對(duì)于教學(xué)中一些描述性知識(shí)或抽象性概念和現(xiàn)象，可以采用圖片、動(dòng)畫或視頻來(lái)展現(xiàn)，既增強(qiáng)了感性認(rèn)識(shí)，又節(jié)約了時(shí)間，提高了教學(xué)效率和效果。

五、豐富教學(xué)資源，提高學(xué)生自學(xué)能力

當(dāng)前社會(huì)，終身學(xué)習(xí)的思想已經(jīng)得到大家的一致認(rèn)可，具備自學(xué)能力已成為人才培養(yǎng)中必不可少的一項(xiàng)要求，而這僅靠課上講授是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。筆者為滿足學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)的要求，在學(xué)院網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行課程資源建設(shè)，錄制了結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)視頻，編制了適應(yīng)學(xué)生水平的結(jié)構(gòu)力學(xué)習(xí)題集，建設(shè)了試題庫(kù)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)，完善了教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、考試大綱、PPT課件、電子講稿等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)上討論和答疑，促使學(xué)生加強(qiáng)課下自主學(xué)習(xí)。

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基金項(xiàng)目：防災(zāi)科技學(xué)院教研教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JY2017B04）。

作者簡(jiǎn)介：張艷敏（1977— ），女，河北鹿泉人，碩士研究生，講師，研究方向：力學(xué)教學(xué)及結(jié)構(gòu)性能分析。