結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)改革措施研究★

沈 曉 梅

(嘉興學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001)

隨著社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步，教育改革也蓬勃發(fā)展，無(wú)論從“慕課”“可汗學(xué)院”，到“新工科”“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”，還是從《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》實(shí)施，到《普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)類(lèi)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》提出，這些都表明，傳統(tǒng)的教育模式必須通過(guò)改革才能適應(yīng)高速發(fā)展的社會(huì)。而課堂教育又是教育過(guò)程中的重點(diǎn)之一，因此現(xiàn)階段進(jìn)行課堂教學(xué)改革是極其重要的改革工作之一[1,2]。根據(jù)“天大行動(dòng)”要求，課堂教學(xué)改革大致可以概括為：課程講授框架及內(nèi)容必須與行業(yè)發(fā)展同步，不斷更新迭代，能夠達(dá)到與時(shí)俱進(jìn)的目的；同時(shí)教學(xué)方式、方法需要依托各類(lèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以提高授課和學(xué)習(xí)效率為目標(biāo)。

作為三大力學(xué)課程之一的結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心基礎(chǔ)課，它繼承了材料力學(xué)中單一構(gòu)件力學(xué)知識(shí)，并進(jìn)一步與工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合，以結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)特征為研究對(duì)象，主要研究結(jié)構(gòu)體系的約束反力、各個(gè)構(gòu)件內(nèi)力及結(jié)構(gòu)重要節(jié)點(diǎn)的位移，是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程如混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等的基礎(chǔ)課程，在土木工程專(zhuān)業(yè)中具有極其重要的地位[3]。

1 結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程存在如下三方面問(wèn)題[4]：

1)課程內(nèi)容系統(tǒng)性強(qiáng)，抽象概念較為密集，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性較弱，難以適應(yīng)傳統(tǒng)教學(xué)方法；

2)課程內(nèi)容及能力要求不斷在提高，但課程課時(shí)數(shù)不斷受到壓縮，如果依然按照傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，勢(shì)必?zé)o法完成相關(guān)教學(xué)任務(wù)；

3)傳統(tǒng)教學(xué)方法培養(yǎng)能力較為單一，較少涉及主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2 結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革的內(nèi)容

針對(duì)上述課程教學(xué)中出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題，進(jìn)行總結(jié)歸納、分析驗(yàn)證，本課程從以下幾個(gè)方面進(jìn)行課堂教學(xué)改革。

2.1 啟發(fā)式教學(xué)方法的應(yīng)用

作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的結(jié)構(gòu)力學(xué)，其課程知識(shí)是后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)，因此，在教學(xué)過(guò)程中需要通過(guò)架構(gòu)理論知識(shí)與實(shí)際工程案例之間的橋梁進(jìn)行過(guò)度，這個(gè)過(guò)程將數(shù)學(xué)分析與力學(xué)理論有效的結(jié)合起來(lái)，用于解決實(shí)際工程中某個(gè)方面的力學(xué)問(wèn)題。項(xiàng)目課題組教師根據(jù)所涉及的授課內(nèi)容，將現(xiàn)實(shí)生活中耳熟能詳?shù)母黝?lèi)工程進(jìn)行整合、對(duì)比，找到適合學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)水平的工程，進(jìn)行整理、整合、提煉，得到相關(guān)授課內(nèi)容。有兩個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：一方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中知道哪些力學(xué)知識(shí)在將來(lái)哪些工作中更可能遇到，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的積極性，也有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率；另一方面，提高學(xué)生模型化實(shí)際工程的能力，從而進(jìn)一步加深對(duì)力學(xué)理論的理解與認(rèn)知。

2.2 以工程應(yīng)用為目標(biāo)，重構(gòu)應(yīng)用型知識(shí)體系

近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)步推進(jìn)，國(guó)家、企業(yè)對(duì)具有創(chuàng)新觀念的土木工程高層次人才需求量不斷增加。而作為土木工程專(zhuān)業(yè)主干課的結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)于創(chuàng)新觀念的培養(yǎng)具有不可替代的意義。這就要求我們必須從工程實(shí)際出發(fā)，以工程應(yīng)用為目標(biāo)，將相關(guān)章節(jié)知識(shí)體系進(jìn)行拆分及整合，在完善課本知識(shí)體系基礎(chǔ)上，通過(guò)工程應(yīng)用，重構(gòu)其中部分知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)而建立應(yīng)用型知識(shí)體系，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析具體工程問(wèn)題的能力。如力矩分配法這一章構(gòu)建的應(yīng)用型知識(shí)體系如圖1所示。

2.3 采用學(xué)習(xí)小組形式培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)能力

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式是以教師為中心，進(jìn)行知識(shí)的傳承，重點(diǎn)在于教師的“教”，但忽視了學(xué)生“學(xué)”的一面，也就忽視了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。然而，隨著終身學(xué)習(xí)時(shí)代的到來(lái)，學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，如果在學(xué)校內(nèi)未建立起獨(dú)立主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，那可能就無(wú)法勝任未來(lái)工作，因此必須注意在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是理論力學(xué)和材料力學(xué)的后續(xù)課程，在計(jì)算約束反力、計(jì)算內(nèi)力方面，有較多知識(shí)內(nèi)容出現(xiàn)重合，在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)中相關(guān)內(nèi)容的時(shí)候，以小組形式進(jìn)行學(xué)習(xí)、討論及回答問(wèn)題，一方面在新舊知識(shí)之間，讓學(xué)生主動(dòng)有效的搭建過(guò)渡橋梁，完成知識(shí)的延伸；另一方面，較好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)了參與感與成就感。

2.4 板書(shū)與多媒體教學(xué)方式相結(jié)合，課堂教學(xué)與在線學(xué)習(xí)相結(jié)合

板書(shū)作為傳統(tǒng)的教學(xué)方式，在應(yīng)用過(guò)程中具有較好的節(jié)奏性，在教師書(shū)寫(xiě)和學(xué)生抄寫(xiě)的過(guò)程中，學(xué)生有一定的時(shí)間來(lái)消化、理解相關(guān)步驟中所蘊(yùn)含的意義，對(duì)于加深學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解程度有著非常重要的意義。但同時(shí)，由于力學(xué)課程所進(jìn)行的分析對(duì)象都是基于工程結(jié)構(gòu)抽象化以后的力學(xué)模型，因此學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生所學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際相差甚遠(yuǎn)的錯(cuò)覺(jué)。為了加強(qiáng)工程實(shí)際與課堂理論知識(shí)的鏈接功能，運(yùn)用多媒體這一教學(xué)手段，可以較好地降低學(xué)生在接觸新力學(xué)模型時(shí)候的畏難感受，有助于學(xué)生理解學(xué)習(xí)相關(guān)部分知識(shí)的實(shí)際意義，有助于學(xué)生增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力及興趣。例如，在課上相關(guān)力學(xué)模型引入時(shí)，用PPT可以生動(dòng)形象的演示這一力學(xué)模型在工程實(shí)際中對(duì)應(yīng)的工程結(jié)構(gòu)，同時(shí)講解其中“抓住主要矛盾，忽略次要矛盾”的模型化過(guò)程，經(jīng)過(guò)幾個(gè)模型的講解，學(xué)生反映他們能逐步體會(huì)到這種模型化思維方式。而對(duì)于一些實(shí)際工程的認(rèn)識(shí)，則以視頻形式要求學(xué)生課余時(shí)間觀看，選擇這部分內(nèi)容往往以知識(shí)框架性為主，從學(xué)生角度出發(fā)，能夠較好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性；從教學(xué)角度出發(fā)，偏工程應(yīng)用的教學(xué)視頻能夠進(jìn)一步節(jié)省課堂時(shí)間，充分利用課余時(shí)間。

2.5 力學(xué)競(jìng)賽作用的發(fā)揮

“做中學(xué)”“理論聯(lián)系實(shí)際”這些應(yīng)用型教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求我們要提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐活動(dòng)的比例，進(jìn)一步增強(qiáng)其解決實(shí)際問(wèn)題的能力，但基于現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)力學(xué)課程課時(shí)大幅縮減的情況下，課堂上進(jìn)行大型實(shí)踐活動(dòng)的可能性較小，因此，注意將周培源力學(xué)競(jìng)賽、浙江省大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽及全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽與相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合，在激發(fā)學(xué)生興趣的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)主動(dòng)解決實(shí)際問(wèn)題，有助于學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的深入理解，有助于相關(guān)競(jìng)賽成績(jī)的提高。事實(shí)證明，在教師和學(xué)生的共同努力下，近年來(lái)在競(jìng)賽上取得了較好的成績(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

作為土木工程專(zhuān)業(yè)核心基礎(chǔ)課的結(jié)構(gòu)力學(xué)課，是土木工程人才培養(yǎng)的一門(mén)關(guān)鍵性課程，起到承上啟下的作用。隨著新工科教育和應(yīng)用型教育的進(jìn)一步推進(jìn)，教師在授課過(guò)程中，需要以結(jié)構(gòu)力學(xué)課程為研究對(duì)象，通過(guò)不斷對(duì)新的教學(xué)方法、方式的教學(xué)實(shí)踐探索，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，從而提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，以更適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的需要。