《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程改革方案

魯雙 劉派 仲曉雷

摘要：隨著我校向應(yīng)用型技術(shù)大學(xué)轉(zhuǎn)型工作的開展以及能源與水利學(xué)院工作過(guò)程系統(tǒng)化項(xiàng)目的推進(jìn)，在課堂教學(xué)中“研”“學(xué)”“用”之間的矛盾已然成為培養(yǎng)專業(yè)型人才發(fā)展的阻礙。文章從課程培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，對(duì)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式進(jìn)行重組，增加課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和上機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，對(duì)所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)在工程上的應(yīng)用有更突出的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)轉(zhuǎn)型;《結(jié)構(gòu)力學(xué)》;課程改革

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）14-0181-02

一、前言

結(jié)構(gòu)力學(xué)是水利水電工程及其相關(guān)專業(yè)的一門比較重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí)，擬培養(yǎng)學(xué)生將實(shí)際工程問(wèn)題轉(zhuǎn)換成力學(xué)模型的能力[1]，以及運(yùn)用相應(yīng)的力學(xué)知識(shí)分析求解實(shí)際工程問(wèn)題的能力。但是在以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的應(yīng)用型本科大學(xué)中，此門課程現(xiàn)階段的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式存在諸多的不足之處，分析如下。

（一）課程教學(xué)內(nèi)容

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程主要包括靜定結(jié)構(gòu)受力及位移分析和超靜定結(jié)構(gòu)受力及位移分析兩部分內(nèi)容，授課內(nèi)容不僅包括有別于理論力學(xué)和材料力學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，也包括大部分材料力學(xué)中的相關(guān)概念。由此造成了授課體系龐雜、內(nèi)容涉及面廣、知識(shí)點(diǎn)抽象等問(wèn)題，在授課過(guò)程中易出現(xiàn)過(guò)于注重知識(shí)體系的系統(tǒng)性和完整性，而忽略了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的和要求的現(xiàn)象，也沒(méi)有突出力學(xué)在工程實(shí)際中的具體應(yīng)用。

（二）學(xué)生學(xué)情分析

要想系統(tǒng)完整的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)，就要求學(xué)生具備良好的物理和數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)[2]，但是對(duì)于我校學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)生普遍基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱，因此在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生大多出現(xiàn)學(xué)習(xí)困難大、知識(shí)點(diǎn)理解吃力、學(xué)習(xí)興趣薄弱等問(wèn)題。

（三）教學(xué)方法與考核方式

以往授課教師過(guò)于注重公式推導(dǎo)和理論教學(xué)，理論知識(shí)與工程實(shí)際結(jié)合能力較差，缺乏實(shí)驗(yàn)課程，不能夠使相關(guān)知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通。因此造成了學(xué)生缺乏工程實(shí)際概念、上課積極性不高等現(xiàn)象。以往課程的考核方式采取的是閉卷考試為主的考核方式，且在考核中過(guò)于注重學(xué)生的計(jì)算能力和公式推導(dǎo)能力，與應(yīng)用型本科院校的學(xué)生培養(yǎng)方針相悖。

二、課程改革實(shí)施方案

為了克服現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)力學(xué)講授過(guò)程中存在的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)系統(tǒng)歸納現(xiàn)有知識(shí)點(diǎn)、增加上機(jī)實(shí)踐操作和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的課程改革實(shí)施方案。

（一）教學(xué)內(nèi)容改革

原有課程結(jié)構(gòu)共分為四大部分，分別是平面結(jié)構(gòu)機(jī)動(dòng)分析、靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算、超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算和影響線分析應(yīng)用，整個(gè)知識(shí)體系龐雜，學(xué)生理解起來(lái)具有較大的難度。

本次課程改革擬將材料力學(xué)中所學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)全部刪除，只分析兩者知識(shí)點(diǎn)的異同并著重講解超靜定結(jié)構(gòu)分析計(jì)算。將原有四個(gè)部分共九章的知識(shí)點(diǎn)劃分為三大部分，分別為平面體系的機(jī)動(dòng)分析、靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算和影響線分析和超靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算。刪除各知識(shí)點(diǎn)中冗長(zhǎng)的公式推導(dǎo)，減輕學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的課業(yè)壓力。增加課內(nèi)上機(jī)實(shí)踐和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生軟件操作能力和實(shí)際問(wèn)題分析能力。

（二）教學(xué)方法改革方案

1.案例教學(xué)法。精選一些簡(jiǎn)單工程案例，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并培養(yǎng)其理論聯(lián)系工程實(shí)際的能力。例如在講解結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，可以直接以教室中梁板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行舉例分析;在講解平面體系的幾何機(jī)動(dòng)性分析時(shí)，可以與數(shù)學(xué)中三角形具有絕對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行銜接，加深學(xué)生對(duì)幾何機(jī)動(dòng)性分析中三大原則的理解程度[3];在講解拱內(nèi)力計(jì)算時(shí)，可以先讓學(xué)生思考為何大部分的橋都建成拱形，為什么在陡峭的山崖中修建拱壩更具穩(wěn)定性，并帶著疑問(wèn)進(jìn)行后續(xù)知識(shí)點(diǎn)講解，提高學(xué)生課堂積極度。

2.對(duì)比教學(xué)。對(duì)比式教學(xué)可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的印象，活躍學(xué)生思維，因此在新知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)過(guò)程中要凸顯出結(jié)構(gòu)力學(xué)與前序力學(xué)課程的不同之處。尤其是結(jié)構(gòu)力學(xué)中彎矩圖的畫法，要講清產(chǎn)生差別的原因。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)。為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解能力，可以在授課過(guò)程中階段性的安排4—6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程，以驗(yàn)證理論知識(shí)點(diǎn)的正確性。比如在平面體系的幾何機(jī)動(dòng)性分析時(shí)，可以讓學(xué)生自己構(gòu)建幾何不變體系然后進(jìn)行變形試驗(yàn)，觀察所建體系的幾何穩(wěn)定性;在靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算部分，安排學(xué)生使用測(cè)力儀對(duì)梁、拱等結(jié)構(gòu)的桿件內(nèi)力進(jìn)行測(cè)試，并與理論計(jì)算進(jìn)行比較，對(duì)比數(shù)據(jù)的差異性并找出產(chǎn)生差異的原因。

在以往課程的學(xué)習(xí)中主要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的手算能力以及公式分析能力，但是在科技快速發(fā)展的新時(shí)代，軟件操作已逐漸代替手算，且我校為應(yīng)用型人才培養(yǎng)院校，學(xué)習(xí)過(guò)多理論計(jì)算也與培養(yǎng)方案相悖。結(jié)構(gòu)力學(xué)中主要使用的計(jì)算分析軟件有BIM、Ansys、結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器、Midas、Abaqus等，在教學(xué)過(guò)程中將軟件教學(xué)加入授課大綱要求，以最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器為例，可以安排6—10個(gè)學(xué)時(shí)對(duì)這個(gè)軟件的使用以及內(nèi)力計(jì)算和位移分析方法進(jìn)行講解。并根據(jù)授課內(nèi)容的區(qū)別，階段性的安排上機(jī)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生軟件操作能力。

（三）考核方式改革方案

本次課程改革的考核方式主要注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)知識(shí)的熟練掌握能力，淡化期末考核所占比重。評(píng)分指標(biāo)分別為出勤、課內(nèi)表現(xiàn)、實(shí)踐教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、作業(yè)考核、理論知識(shí)考核六部分，各占分值為10、10、25、25、15、15分。

三、結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革的目的在于提高授課質(zhì)量，滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。一方面要求教師以合適的教學(xué)手段將知識(shí)點(diǎn)深入淺出的教授給學(xué)生，另一方面也要求提高學(xué)生上課積極性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新及創(chuàng)造能力。時(shí)代在逐步發(fā)展，對(duì)人才的培養(yǎng)要求也在逐步轉(zhuǎn)型，只有不斷的改革教學(xué)模式，才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：With the implementation of transition to applied technology college，and the advancement of the systematic project of the working process of college of energy and water resources，the conflict between "research"，"learning" and "application" have become the hindrance of training the professional talents.With the requirements of the course training objective of the "Structural Mechanics"，the content of courses，teaching method and examination mode are rebuilt，adding experimental course and calculation software operation training course to train the ability，connecting theory with practice，and having a better understanding of the application of knowledge in engineering.

Key words：teaching transformation;"Structural Mechanics";curriculum reform