創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育背景下的結(jié)構(gòu)力學(xué)立體教學(xué)模式研究

靳春華，馮亞娟，魏春林

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)工程管理系，遼寧葫蘆島 125105）

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)必修的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，除了具有基礎(chǔ)課的基本概念、基本理論和基本方法為一體，邏輯推理嚴(yán)密有序、前后銜接相互貫通的特點，為實際工程結(jié)構(gòu)的受力分析實用方法提供理論基礎(chǔ)外，還具有直接應(yīng)用于實際工程結(jié)構(gòu)受力分析的理論和方法；國內(nèi)教育者一直不斷地探究該課程的課堂教學(xué)方法、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容以及教材改革編寫和習(xí)題庫建立等。利用遼寧省建設(shè)免費供省內(nèi)高校使用的在線學(xué)習(xí)平臺“酷學(xué)遼寧”，共享優(yōu)質(zhì)課程教育資源，打造開放合作的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與學(xué)習(xí)空間。實現(xiàn)了課程互選、學(xué)分互認(rèn)和校際間教育教學(xué)優(yōu)勢互補，探索建立利用信息化手段的校際協(xié)同育人新模式。

21世紀(jì)的競爭是經(jīng)濟(jì)和綜合國力的競爭，實際是科技和教育的競爭，歸根結(jié)底是高素質(zhì)人才的競爭。創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。大力培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是建立高校創(chuàng)新體系的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)性內(nèi)容，能有效地支持和推動國家創(chuàng)新體系的建立，對建設(shè)創(chuàng)新型國家也會起到積極的作用。作為肩負(fù)培養(yǎng)國家創(chuàng)新人才的高校教師，怎樣把所授課程講好，學(xué)生學(xué)好并應(yīng)用和融合到大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中，是非常值得思考與探討的，是一個非常有價值的課題。怎樣通過帶有抽象色彩的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程，再結(jié)合跨校修讀學(xué)分和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，把看似不相關(guān)三者有機的統(tǒng)一起來構(gòu)建結(jié)構(gòu)力學(xué)立體的教學(xué)模式，這樣相關(guān)文獻(xiàn)報道是很少見的。

1 研究內(nèi)容

要構(gòu)建一個基于大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育背景下的結(jié)構(gòu)力學(xué)立體教學(xué)模式，需要做好以下幾個方面的工作。

1.1 創(chuàng)建良好的跨校學(xué)習(xí)效果

校內(nèi)和校外的理論教學(xué)與學(xué)習(xí)是為了學(xué)生打好結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論知識功底。這樣需要跨校學(xué)習(xí)要有良好的學(xué)習(xí)效果才能與校內(nèi)課堂教學(xué)與學(xué)習(xí)構(gòu)成一個 “平面”，而不是校內(nèi)課堂的一個點綴。要想達(dá)到這樣的效果需要使用方與建課方教師聯(lián)合組建課程團(tuán)隊，跨校統(tǒng)一備課，共同商定課程大綱、教學(xué)進(jìn)度安排、教學(xué)方式、考核方式等方面進(jìn)行統(tǒng)一周密的籌劃。

1.2 提升結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)習(xí)興趣

校內(nèi)課堂是校外學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和平臺，它的教學(xué)效果是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)力學(xué)最大的特點是太抽象，也是一門非常有趣的一門課，但是只有把它的趣味性挖掘出來并講出來讓學(xué)生認(rèn)同才能是有趣的課，才能把學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升起來，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變成主動學(xué)習(xí)。所以，提高學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)的熱情和興趣是需要研究的，不僅局限于課堂教學(xué)、線上學(xué)習(xí)還要需要實踐教學(xué)的輔助。

1.3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽指導(dǎo)與管理

大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)首先要解決兩個關(guān)鍵問題：一是大學(xué)生具備創(chuàng)新的能力；二是有專業(yè)前景的創(chuàng)業(yè)方向。前一個需要培養(yǎng)，后一個需要調(diào)研和眼光，總之都需要教師培養(yǎng)、把握和把關(guān)。兩個問題解決后還要建立一套對參賽學(xué)生的指導(dǎo)和管理實施辦法。形成制度化，才能良好的運行、繼續(xù)與傳承。

1.4 構(gòu)建結(jié)構(gòu)力學(xué)課程立體教學(xué)模式

構(gòu)建校內(nèi)課堂學(xué)習(xí)、線上跨校學(xué)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽三個維度構(gòu)成結(jié)構(gòu)力學(xué)立體教學(xué)模式，使三者有機融合起來，相互促進(jìn)并能實施，取得良好效果，不僅是教學(xué)理論上的邏輯科學(xué)與閉合，還要有可行性具體實施計劃和良好教學(xué)效果。

2 實施方案

能夠使校內(nèi)課堂學(xué)習(xí)、線上跨校學(xué)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽三個維度構(gòu)成結(jié)構(gòu)力學(xué)立體教學(xué)模式落地，需要具體的實施方案。

2.1 理論課學(xué)習(xí)

2.1.1 校內(nèi)與校外結(jié)合

首先根據(jù)使用方學(xué)時和學(xué)情與校外建課方老師共同商定課程教學(xué)大綱，使用方法、考核方式等詳細(xì)計劃；跨校學(xué)習(xí)主要作為學(xué)生線上學(xué)習(xí)資源，線上學(xué)習(xí)時間和內(nèi)容有下限沒有上限，安排線上與線下答疑時間、以及建課方教師過來與學(xué)生面對面交流與答疑[3-4]。

另外采取多樣化教學(xué)手段、方法和技巧也是必不可少的。例如：采用啟發(fā)式教學(xué)、參與討論式教學(xué)、工程案例分析；教學(xué)內(nèi)容以基本概念、基本原理和基本方法為主，突出重點，分散難點，公式的推導(dǎo)采取先結(jié)后推的方式；提高結(jié)構(gòu)力學(xué)多媒體教學(xué)比重，達(dá)到20%等綜合手段。

2.1.2 課上與課下結(jié)合

結(jié)構(gòu)力學(xué)內(nèi)容相對較難理解僅僅靠課堂教學(xué)時間段學(xué)習(xí)是不夠的，需要學(xué)生課下繼續(xù)學(xué)習(xí)，只有多做題才能理解理論，也能提高理論應(yīng)用實際的能力，所以課后的線上練習(xí)和線下習(xí)題練習(xí)是必不可少的。

2.2 結(jié)構(gòu)力學(xué)實踐訓(xùn)練學(xué)習(xí)

2.2.1 模型作業(yè)

為了挖掘結(jié)構(gòu)力學(xué)的趣味性提高其學(xué)習(xí)興趣、為了培養(yǎng)和提高學(xué)生動手能力和團(tuán)隊合作意識、為了后期競賽打基礎(chǔ)等原因，在相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容上安排了一定的模型制作作業(yè)。模型制作使用材料沒有限制，提倡舊物利用，模型的結(jié)構(gòu)和尺寸有界限設(shè)定，并采取團(tuán)隊制作方式進(jìn)行。

2.2.2 結(jié)構(gòu)計算軟件學(xué)習(xí)

復(fù)雜結(jié)構(gòu)適合應(yīng)用計算軟件來計算，開展幾次力學(xué)軟件學(xué)習(xí)講座，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機計算能力，為后期競賽計算打下基礎(chǔ)。

2.2.3 學(xué)院結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽

堅持理論聯(lián)系實際，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力。重視實踐能力培養(yǎng)，通過“結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”，培養(yǎng)學(xué)生運用力學(xué)知識解決實際問題的能力。同時通過競賽驅(qū)動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，增強學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的基本能力。

2.3 結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)考核與管控

2.3.1 行程化考核制度

為了避免“一紙試卷定終身”，造成很多學(xué)生平時不學(xué)習(xí)考前臨時突擊現(xiàn)象[5]，另外這種考核也是不合理和有失公平的?；谶@些問題采取行程化考核制度，邊學(xué)習(xí)邊考核。需要建立各項學(xué)習(xí)和任務(wù)的考核評分標(biāo)準(zhǔn)，得分記錄以及最后的統(tǒng)計工作。

2.3.2 校內(nèi)與校外雙向考核

為了使跨校學(xué)習(xí)效果良好，對學(xué)生產(chǎn)生驅(qū)動和約束采取校內(nèi)與校外雙向考核，校外考核成績也是這門課程成績的一項組成部分，這樣也利于兩種教學(xué)步調(diào)一致與統(tǒng)一。

2.3.3 實踐學(xué)習(xí)考核

為了給后期競賽打下基礎(chǔ)，驅(qū)動學(xué)生，實踐學(xué)習(xí)這部分也納入考核范圍。

2.4 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽人才遴選與培養(yǎng)

2.4.1 多元考核遴選制度

由于教學(xué)資源相對豐富、理論教學(xué)與實踐教學(xué)結(jié)合、培養(yǎng)學(xué)生多項能力，所以考核種類是豐富的、多元的。另外還要選定態(tài)度積極上進(jìn)、有意向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的學(xué)生，當(dāng)然這項不作為考核內(nèi)容。

2.4.2 課外科研訓(xùn)練選定創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向

要想選定創(chuàng)業(yè)方向，僅有結(jié)構(gòu)力學(xué)知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，通過學(xué)校大學(xué)生課外科研訓(xùn)練教改項目，為學(xué)生開闊知識等領(lǐng)域視野，選定創(chuàng)業(yè)方向。

2.4.3 結(jié)構(gòu)力學(xué)立體教學(xué)模式建立

線上教學(xué)與學(xué)習(xí)、線下教學(xué)與學(xué)習(xí)、計算軟件教學(xué)與學(xué)習(xí)、理論教學(xué)與學(xué)習(xí)、實踐教學(xué)與學(xué)習(xí)、多元的行程化考核綜合起來構(gòu)成結(jié)構(gòu)力學(xué)立體教學(xué)模式。

3 實施成果

3.1 實現(xiàn)了校內(nèi)與校外兩個教學(xué)統(tǒng)一

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程授課班級是工程管理專業(yè)四個班級共128人，校外修學(xué)分要求小班教學(xué)，主要通過學(xué)生自愿原則遴選出52人參加跨校學(xué)習(xí)的試點班。這部分學(xué)生的理論課學(xué)習(xí)的期末總成績比沒選跨校學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)班學(xué)生總體成績提高了6.13%，試點班這部分學(xué)生最終課程通過率是100%，如圖1所示。通過建立完善校內(nèi)外教學(xué)與考核制度使其兩個教學(xué)統(tǒng)一，是可行的、有學(xué)習(xí)效果的。

3.2 提高了動手能力

動手能力是實踐能力和創(chuàng)新能力基礎(chǔ)，為了培養(yǎng)這方面能力，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的作業(yè)任務(wù)里加了一塊模型制作的板塊。如圖2所示通過模型制作，訓(xùn)練和培養(yǎng)4個班學(xué)生動手能力，制定模型制作標(biāo)準(zhǔn)，使其達(dá)到要求，為后續(xù)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽打基礎(chǔ)。

圖1 傳統(tǒng)班與試點放期末總成績對比分析圖

圖2 結(jié)構(gòu)模型制作作品

3.3 電算能力培養(yǎng)

面向全體學(xué)生開展幾次電算教學(xué)講座，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用力學(xué)軟件計算能力。不但可以加深課堂教學(xué)知識理解，還可以提高理論知識的解決實際問題的應(yīng)用能力。主要介紹學(xué)習(xí)的有：結(jié)構(gòu)力學(xué)計算器、MIDAS/civil等與專業(yè)方向相關(guān)軟件。力學(xué)電算能力的培養(yǎng)為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽和產(chǎn)品研發(fā)計算打下科學(xué)計算的基礎(chǔ)，如圖3所示。

3.4 院級結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽

舉辦院級結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽如圖4所示，通過競賽使學(xué)生進(jìn)一步掌握課堂所學(xué)知識，培養(yǎng)其將所學(xué)理論知識應(yīng)用到實際的能力，使學(xué)生認(rèn)識到結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性和創(chuàng)新性的實際意義，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新活力和學(xué)習(xí)興趣。同時培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、自我展示能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，活躍校園學(xué)術(shù)氛圍。采取自愿和淘汰機制最后選定50人左右作為參賽隊員。

圖3 應(yīng)用MIDAS/civil軟件計算橋面系內(nèi)力

圖4 結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽部分作品

3.5 有前景的創(chuàng)業(yè)方向的選定

與國家行業(yè)、產(chǎn)業(yè)前景和政策相適應(yīng)，與領(lǐng)域前沿相適應(yīng)，結(jié)合所學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)專業(yè)知識，選定建筑工業(yè)化的裝配式支撐體系方向作為創(chuàng)業(yè)方向。創(chuàng)業(yè)是一項艱難工作，要具備很強能力等很多條件和因素，考慮這些綜合結(jié)構(gòu)力學(xué)理論與實踐考核結(jié)果最終選定10人參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽。

3.6 建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育背景下的結(jié)構(gòu)力學(xué)立體教學(xué)模式

建立起一套完整的教學(xué)改革理論體系和一套閉合的教學(xué)體系。建立起完備的教改系列相關(guān)實施性和可行性強的教改文件。這些成果為整個結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革的實施運行提供保障，是教改落地“軟實力”。

3.7 取得良好的競賽成績

該教學(xué)模式2018年已經(jīng)試行一個學(xué)年，因本課程作用而參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類比賽并取得的成績：校級賽兩個金獎和一個一等獎、省賽建行杯“互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”獲得金獎和“創(chuàng)青春”遼寧省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽獲得銀獎，“品茗杯”全國高校BIM應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計大賽兩個三等獎和一個優(yōu)勝獎的良好成績。

3.8 實現(xiàn)了良好的教學(xué)循環(huán)

任何一個教學(xué)改革和活動，是否有效和成功，檢驗的標(biāo)準(zhǔn)不只是當(dāng)下取得的成果和成績，更不是教師發(fā)表了教改論文，而是是否產(chǎn)生延伸的、循環(huán)的、甚至是長期的教學(xué)影響。在2018年基礎(chǔ)和影響下，良好的學(xué)習(xí)氛圍和勁頭在2019年這一屆學(xué)生中得到延續(xù)和發(fā)展，并且2018年教改試點學(xué)生繼續(xù)參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類比賽，培養(yǎng)和帶動下一屆學(xué)生。

4 結(jié)語

通過構(gòu)建一個基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育背景下的結(jié)構(gòu)力學(xué)立體教學(xué)模式的實踐與嘗試，對教學(xué)理論上新認(rèn)識的研究、實踐有如下的心得：一是在應(yīng)用技能型人才培養(yǎng)方案構(gòu)架上，提出課程立體化教學(xué)的理念，使學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)更加對接學(xué)業(yè)和就業(yè)需求；二是在現(xiàn)有課堂教學(xué)課基礎(chǔ)上，以其為依托，利用校外教學(xué)資源和實踐教學(xué)，突破學(xué)科定勢，對各個階段教學(xué)單元有機銜接，實現(xiàn)理實一體化教學(xué)體系；三是在人才培養(yǎng)上，根據(jù)學(xué)情特點，結(jié)合各教學(xué)單元特點和培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)行靈活處理，揚長避短，實現(xiàn)了理論與實踐能力都要硬的人才培養(yǎng)目標(biāo)；四是在考核評價上，實行行程考核制度，形成線上、線下、課上和課后多元學(xué)習(xí)，并將學(xué)生自主學(xué)習(xí)和學(xué)分結(jié)合起來，從而解決“教”和“學(xué)”的統(tǒng)一問題；五是實踐教學(xué)創(chuàng)新，增加一個院級結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽，通過競賽使學(xué)生進(jìn)一步掌握課堂所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生多種能力，為后面教學(xué)活動和競賽打基礎(chǔ)。增加課后模型制作和電算軟件學(xué)習(xí)，可以加深對結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和理性認(rèn)識。