“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性挖掘與教學(xué)融入途徑探索

李 勇，李 林

（塔里木大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

引言

“結(jié)構(gòu)力學(xué)”是土木、水利類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要研究各類桿件結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律，靜定和超靜定結(jié)構(gòu)在外力和其他因素作用下的內(nèi)力、位移計(jì)算原理和方法及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和在動(dòng)力荷載作用下的反應(yīng)?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”前導(dǎo)課程包括“高等數(shù)學(xué)”“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”等基礎(chǔ)課程，后續(xù)課程包括“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”“鋼結(jié)構(gòu)”“砌體結(jié)構(gòu)”“基礎(chǔ)工程”“隧道工程”和“橋梁工程”等專業(yè)課程。作為聯(lián)系基礎(chǔ)課和專業(yè)課的重要紐帶，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”具有概念公式多、計(jì)算方法多、邏輯性強(qiáng)、學(xué)時(shí)長、難度大及與工程聯(lián)系緊密等特點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較吃力，學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性較差。如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的主動(dòng)性和積極性，進(jìn)而提高“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)效果這一難題多年來一直困擾著“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教育工作者。興趣是最好的老師，一門課程如果能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，那么達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果就是順其自然的事情。因此，本文擬通過挖掘“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性元素，探討提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與教學(xué)效果的有效途徑。

一、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性建設(shè)的可行性

力學(xué)類課程教學(xué)內(nèi)容主要以概念講解、公式推導(dǎo)和例題計(jì)算為主，理論復(fù)雜、思維抽象，學(xué)習(xí)起來相對比較枯燥?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”更因?qū)W時(shí)多、作業(yè)多、難度大，學(xué)生學(xué)習(xí)起來更覺乏味。但“結(jié)構(gòu)力學(xué)”不只有枯燥的一面，更包含很多趣味性的元素。課程里有許多思政元素、名人故事，可以通過挖掘思政元素，講好“結(jié)構(gòu)力學(xué)”故事，激發(fā)學(xué)生學(xué)好“結(jié)構(gòu)力學(xué)”的自信心和興趣。同時(shí)，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的理論源于實(shí)踐，可以通過理論聯(lián)系實(shí)際增加課程的趣味性?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”還是一門充滿美感的課程，如結(jié)構(gòu)的對稱之美、解題方法的對偶之美、解題方法背后蘊(yùn)含的哲理性之美等，可以通過各種例題和結(jié)構(gòu)的講解幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)力學(xué)之美，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣?？梢钥闯?，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性元素豐富，開展“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性建設(shè)是具有可行性的。

二、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性提升途徑探索

（一）教師教學(xué)水平提升

教師教學(xué)水平是影響學(xué)生對該門課程興趣的主要因素。同一門課程，不同的教師講授，結(jié)果可能千差萬別。教師水平高，講起課來行云流水，深入淺出，課堂45分鐘對老師和學(xué)生而言都是一種享受。教師不用心備課，上課就是照本宣科，那么課堂45分鐘對老師和學(xué)生而言都是一種折磨。打鐵還需自身硬，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”的興趣，教師需要不斷錘煉自身的教學(xué)水平，提升課堂教學(xué)呈現(xiàn)效果，讓每一個(gè)45分鐘的課堂教學(xué)都精彩紛呈，讓課堂成為吸引學(xué)生的舞臺。為了提升教學(xué)水平，教師需要在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)鍛煉。一是端正教學(xué)態(tài)度。教學(xué)是一項(xiàng)神圣的工作，使命光榮，責(zé)任重大。教師需要認(rèn)識到教學(xué)工作的重要性和神圣性，用心做好教書育人工作。二是提升專業(yè)素養(yǎng)。常言道，要給學(xué)生一碗水，教師自己要有一桶水的水平。教師應(yīng)樹立終身學(xué)習(xí)觀，不斷提高自身專業(yè)知識水平和專業(yè)技能。三是加強(qiáng)教學(xué)基本功鍛煉。扎實(shí)的教學(xué)基本功是教師安身立命的根本，教師需要不斷夯實(shí)教學(xué)基本功，練就過硬育人本領(lǐng)。四是熱愛所授課程。教師在課堂上的一言一行都會對學(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響，教師授課過程中對課程表現(xiàn)出來的熱愛之情也一定會點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（二）教學(xué)內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際

教學(xué)內(nèi)容的趣味性是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效辦法，理論聯(lián)系實(shí)際是增強(qiáng)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程內(nèi)容趣味性的有效途徑。結(jié)構(gòu)力學(xué)與工程實(shí)踐聯(lián)系緊密，生活中到處可見結(jié)構(gòu)力學(xué)的影子。教學(xué)過程中可以通過增加工程實(shí)例的講解提高學(xué)生對結(jié)構(gòu)受力的感官認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生對結(jié)構(gòu)受力的思考，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”的興趣。比如在講解拱結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)之前，可以首先引入大家都非常熟悉的拱結(jié)構(gòu)趙州橋。趙州橋建于隋朝，距今已有1400多年的歷史。當(dāng)年建筑材料并不豐富，施工水平并不先進(jìn)，是什么原因讓趙州橋成為跨越千年的奇跡？待學(xué)生思考后，再通過對拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，揭開拱結(jié)構(gòu)耐久性的神秘面紗。通過在拱結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中引入趙州橋案例，一方面，加深了學(xué)生對拱結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)的認(rèn)識，另一方面，培養(yǎng)了學(xué)生的文化自信。而且，當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)力學(xué)與生活實(shí)際聯(lián)系緊密并且可以直接用來解決實(shí)際問題時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效果也自然得到提高。

（三）課程思政引領(lǐng)

課程思政是指通過挖掘課程中蘊(yùn)含的思想政治教育元素并將其融入教學(xué)過程中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機(jī)統(tǒng)一?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”課程思政元素豐富，課程里有許多催人奮進(jìn)的正能量故事。圖乘法是求解梁和剛架位移的重要方法，相較于傳統(tǒng)的積分法計(jì)算位移，圖乘法不需要列出實(shí)際荷載與虛設(shè)單位荷載狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力表達(dá)式以及積分運(yùn)算就能求出結(jié)構(gòu)的位移，具有計(jì)算過程簡潔、計(jì)算結(jié)果精度高的特點(diǎn)。但這個(gè)方法的發(fā)明者維熱沙金（Vereshagin）當(dāng)時(shí)僅是莫斯科鐵路運(yùn)輸學(xué)院的一名學(xué)生。其實(shí)圖乘法的推導(dǎo)過程并不復(fù)雜，只是簡單的幾何關(guān)系轉(zhuǎn)換和材料力學(xué)知識點(diǎn)面積矩的簡單應(yīng)用。這個(gè)故事可以告訴我們的同學(xué)們，有志不在年高，只要潛心研究、積極探索，我們也一樣可以有重大發(fā)現(xiàn)。榜樣的力量是無窮的，通過將這樣的事例融入教學(xué)過程中，無疑既激勵(lì)著學(xué)生的學(xué)習(xí)意志，又激發(fā)著學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新的興趣，同時(shí)也增加了課程的趣味性。

“結(jié)構(gòu)力學(xué)”的很多解題方法與哲學(xué)中辯證統(tǒng)一的思想相通，結(jié)構(gòu)力學(xué)與哲學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系使其具有實(shí)施課程思政的獨(dú)特優(yōu)勢。力法是求解超靜定結(jié)構(gòu)的基本方法。力法求解超靜定結(jié)構(gòu)的主要思路是將超靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為靜定結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解。通過辨別超靜定結(jié)構(gòu)和靜定結(jié)構(gòu)的區(qū)別進(jìn)而將多余未知力作為基本未知量，然后集中精力解決這個(gè)基本未知量，基本未知量解決了，超靜定結(jié)構(gòu)的求解問題就轉(zhuǎn)化為靜定結(jié)構(gòu)的求解問題。力法集中精力解決主要矛盾的思想同樣也適用于解決我們學(xué)習(xí)、生活和工作中遇到的困難和問題?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”課程暗含豐富的人生哲理，這些思想不僅可以幫助學(xué)生加深對“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的理解，也有助于學(xué)生形成良好的人生觀、世界觀和價(jià)值觀。因此，有必要大力挖掘“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的思政元素并進(jìn)行教學(xué)融入，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)達(dá)到立德樹人的教學(xué)效果。

（四）巧用課堂提問

課堂提問作為課堂教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，是引導(dǎo)學(xué)生積極思考，促進(jìn)學(xué)生身心回歸課堂的有效途徑。合理、恰當(dāng)?shù)奶釂柺羌ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與提高學(xué)生課堂參與度的有效辦法。對于很多學(xué)生，尤其是學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，老師的提問其實(shí)還意味著關(guān)注和關(guān)懷，這種提問對于提高學(xué)生課堂存在感，幫助他們重塑學(xué)習(xí)信心至關(guān)重要。但提問也要注意技巧，不能過于頻繁，不能過于隨意，不能浮于表面，不能為了提問而提問。有的老師上課全程都在提問，這樣會造成學(xué)生大腦一直處于緊張的狀態(tài)，不利于學(xué)生集中精力學(xué)習(xí)。有的提問則隨意性較大，不能緊扣課堂教學(xué)內(nèi)容，容易影響課堂教學(xué)的連貫性，進(jìn)而影響學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的整體把握。課堂提問應(yīng)該少而精，每一次提問都應(yīng)該精心設(shè)計(jì)并發(fā)揮相應(yīng)的作用，而不是簡單地走個(gè)形式。為了提高課堂提問的效果，需要在以下幾個(gè)方面加以注意：（1）精心設(shè)計(jì)問題，讓學(xué)生在回答問題中掌握課程重點(diǎn)內(nèi)容；（2）尊重學(xué)生的回答，對于學(xué)生的回答無論對錯(cuò)都要及時(shí)做出評價(jià)，且以鼓勵(lì)性評價(jià)為主；（3）營造寬松的提問環(huán)境，確保學(xué)生都能暢所欲言，積極參與到課堂活動(dòng)中來；（4）留給學(xué)生一定的思考時(shí)間，適當(dāng)?shù)乃伎紩r(shí)間對于提高學(xué)生回答的準(zhǔn)確性和創(chuàng)造性至關(guān)重要，而回答的準(zhǔn)確率進(jìn)而又會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性；（5）提問的時(shí)機(jī)要恰當(dāng)，提問最好在學(xué)生的精力不集中或者一個(gè)內(nèi)容剛講完的時(shí)候進(jìn)行，這樣既能有效提高學(xué)生課堂參與度又不影響教學(xué)的連貫性。

（五）線上微課資源創(chuàng)建

微課是“微型視頻網(wǎng)絡(luò)課程”的簡稱，以微型教學(xué)視頻為主要載體，針對某個(gè)學(xué)科知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而設(shè)計(jì)開發(fā)的一種情景化、支持多種學(xué)習(xí)方式的在線視頻課程資源。微課具有時(shí)間短、內(nèi)容精以及趣味性強(qiáng)等特點(diǎn)，將“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的核心知識點(diǎn)錄成短視頻放到網(wǎng)上，可以幫助學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行針對性的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程學(xué)習(xí)。對于學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，微課資源也是其課后學(xué)習(xí)鞏固的重要資源。開展“結(jié)構(gòu)力學(xué)”微課資源創(chuàng)建，對于擴(kuò)展“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程學(xué)習(xí)途徑，提高學(xué)生學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的靈活性，增強(qiáng)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的趣味性，具有重要的支撐作用。但由于“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程具有學(xué)時(shí)長、難度大等特點(diǎn)，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”微課資源創(chuàng)建工作量較大，錄制過程可能會出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)無法講明白一個(gè)知識點(diǎn)的情況。為了保證“結(jié)構(gòu)力學(xué)”微課資源創(chuàng)建效果，應(yīng)在以下幾個(gè)方面加以注意：（1）篩選核心知識點(diǎn)進(jìn)行錄制，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”微課創(chuàng)建不能面面俱到，而應(yīng)該以點(diǎn)帶面說明問題；（2）單個(gè)知識點(diǎn)錄制時(shí)間不宜過長，可以通過提高語速等方式控制錄制時(shí)間；（3）發(fā)揮團(tuán)隊(duì)作用，做好微課錄制工作分工；（4）融入工程實(shí)例視頻以增加微課的趣味性；（5）根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)反饋及時(shí)對微課內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充更新。

（六）課外實(shí)踐模式探索

美國心理學(xué)家班杜拉指出，缺乏自身經(jīng)歷的他人引導(dǎo)和替代經(jīng)歷，都不如參與者的自身經(jīng)歷對個(gè)體的自我效能感的影響大。參與式教學(xué)法能夠加強(qiáng)學(xué)生的內(nèi)在激勵(lì)，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性和積極性。課外實(shí)踐活動(dòng)是學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)的重要載體，課外實(shí)踐活動(dòng)的有效開展對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣具有重要的作用。結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的學(xué)科，適合開展的課外實(shí)踐活動(dòng)相對較少，筆者結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，應(yīng)在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)探索：（1）創(chuàng)新課后作業(yè)形式與內(nèi)容，將完成一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作和分析作為課后大作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生在自制結(jié)構(gòu)的過程中增強(qiáng)對結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)與工程性質(zhì)的感受；（2）以賽促教、以賽促學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加力學(xué)競賽及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽，幫助學(xué)生在比賽中理解力學(xué)概念及規(guī)律的本質(zhì)含義及其工程應(yīng)用的價(jià)值；（3）積極組織認(rèn)識性實(shí)習(xí)活動(dòng)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀工地和當(dāng)?shù)貥?biāo)志性建筑，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)地感受理論與實(shí)際的差異性與一致性。

結(jié)語

開展“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性挖掘與教學(xué)融入探索，對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及課程教學(xué)效果至關(guān)重要。本文針對“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性建設(shè)的可行性與趣味性提升途徑進(jìn)行了探討，并提出可通過教師教學(xué)水平提升、教學(xué)內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際、課程思政引領(lǐng)、巧用課堂提問、線上微課資源創(chuàng)建以及課外實(shí)踐模式探索等策略，提升“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的趣味性。以上策略只是筆者在教學(xué)中的一些感悟，思考的還不夠深入和全面，在具體教學(xué)融入過程中，還需根據(jù)學(xué)生學(xué)情、專業(yè)特點(diǎn)等進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和調(diào)整。同時(shí)，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程趣味性元素豐富，本文只是進(jìn)行了初步的探索，在今后的教學(xué)過程中，還需要進(jìn)一步的挖掘與研究。