韓 艷

（北方工業(yè)大學 建筑工程學院 土木系，北京 100144）

近年來，隨著我國高等教育規(guī)模的不斷擴大，研究生的整體理論水平出現了明顯的下滑現象，尤其是土木專業(yè)工程碩士研究生普遍的力學基礎和數學基礎都較薄弱，這給結構動力學與彈塑性力學等力學類基礎課程的教學帶來了很大的困難。而結構動力學與彈塑性力學都是土木工程專業(yè)碩士研究生的主要技術基礎課程，理論性很強，在學生的知識結構中起著重要的承上啟下作用。因此，如何提高力學類課程的教學質量，促進土木專業(yè)碩士研究生工程能力和素質的提高，是值得認真探索和研究的問題。

一、課程群建設的目標

由于課程群承載著技能培養(yǎng)目標、協(xié)調著課程之間的關系，使培養(yǎng)目標更明確化[1]。因此，為促進教學資源優(yōu)化配置，提高土木專業(yè)工程碩士研究生的培養(yǎng)質量，強化教學效果，把課程體系中內在聯(lián)系緊密的結構動力學和彈塑性力學等課程建設成力學基礎課程群，以面向土木工程實際應用為目標，強化對學生工程素質和工程理念的教育。通過此課程群的學習，使土木工程的專業(yè)碩士研究生能夠站在一定的理論高度，較全面扎實地掌握工程結構靜、動力分析的典型方法及其原理，會應用所學力學知識解決實際的工程問題。

二、課程群主要建設思路及知識模塊

結構動力學和彈塑性力學都是技術性很強的專業(yè)基礎課程，涉及數學建模、演繹、計算方法和數值模擬等多個研究領域，它們的共同特點是公式多而冗長、計算難而復雜、求解繁瑣而難以掌握、涉及面廣而不易理解[2]。面對當今力學基礎和數學基礎都較薄弱的土木專業(yè)工程碩士研究生，這兩門課程的建設與改革也應順應時代發(fā)展的要求，以增強學生的工程應用能力為主線，合理采用現代化教學手段，優(yōu)化教學內容，改進教學方法。例如，可以結合實際的工程項目，加強案例教學，激發(fā)學習興趣，創(chuàng)造學有所用的良好氛圍；除了安排必要的課程教學外，應留有對課程相關的內容及實際工程問題進行學習和討論的余地，培養(yǎng)學生將所學理論知識用以解決工程實際問題的能力，從而激發(fā)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力。為強化對土木專業(yè)工程碩士研究生工程素質的培養(yǎng)，初步設想力學基礎課程群由以下三個知識模塊組成：

1.結構動力學模塊：研究結構體系在各種動荷載作用下的力學行為。通過該模塊知識的學習，使學生明確動荷載作用和靜荷載作用的本質區(qū)別，牢固掌握結構振動的普遍規(guī)律和結構動力分析的基本研究及計算方法，為改善工程結構系統(tǒng)在動力環(huán)境中的安全性和可靠性提供堅實的理論基礎，從而有助于在今后的工程設計和工程建設中減少振動危害，讓振動為人類服務。

2.彈塑性力學模塊：研究可變形固體受到外載荷、溫度變化及邊界約束變動等作用時，彈塑性變形和應力狀態(tài)。通過學習，使學生牢固掌握固體變形的規(guī)律，掌握非線性變形與塑性變形的概念和分析方法，深入了解結構的承載力問題，會用彈塑性理論對工程結構的應力與變形進行準確地描述和計算，以解決工程中的實際問題。

3.有限元分析技術模塊：有限元法是解決工程實際問題的一種有力的數值計算工具，在土木工程分析與設計中有非常廣泛的應用。該知識模塊要求學生掌握有限元方法的基礎理論，了解有限元法的特點及有限元法的基本步驟，掌握梁、板、殼、三維實體和一些特殊單元的線性和非線性特性，會根據研究目的及研究對象的不同，選擇合適的單元建立有限元模型。目前，各種專用的和通用的有限元軟件已經使有限元方法轉化為社會生產力。土木專業(yè)的工程碩士研究生在學習了結構動力學、彈塑性力學的基本理論知識和有限元分析的基本方法以后，應能采用大型有限元軟件（如ANSYS、ABAQUAS等）計算分析實際的工程問題。

三、課程群教學研究

由于結構動力學、彈塑性性力學、有限元分析等課程內容的學習，涉及到材料力學、結構力學、高等數學、線性代數等許多先修課程中的重點和難點，綜合性很強，要求學生有較扎實的力學和數學基礎知識，而目前的土木專業(yè)工程碩士研究生此方面都較欠缺。因此，該課程群的教學要求應以面向實際應用制定教學計劃，從原先以力學基礎理論為主逐漸轉變?yōu)橐岳碚摵蛯嵺`并重的培養(yǎng)模式，強調以理論指導實踐、在實踐中檢驗理論并強化其應用和創(chuàng)新的螺旋式上升的學習過程。在教學安排上，應針對各校土木專業(yè)工程碩士研究生的實際狀況，充分注意和本科階段力學知識、數學知識相銜接，及時復習課程中涉及到的達朗伯原理、矩陣運算、Fourier變換、常微分方程的求解、偏微分方程等相關知識，并對傳統(tǒng)的經典內容加以精選，根據重點引導學生關注工程問題、注重培養(yǎng)學生的力學概念和理論實踐能力，對繁瑣的公式推導和手算能力不做過高的要求，轉而強調培養(yǎng)學生運用現代通用有限元軟件進行建模、分析計算并能對求解結果進行對錯定性判斷的能力，在實踐中較全面、系統(tǒng)、深入地掌握土木工程專業(yè)的基本力學理論和分析計算方法。在教學方法上可以將老師講解和同學討論相結合，采用啟發(fā)式、討論式、演示式等多種教學方式，營造師生互動的課堂氛圍，激發(fā)學生從多角度去討論問題，重點培養(yǎng)學生發(fā)現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。為了提高學習興趣、培養(yǎng)科研能力，可以將學生分成3～4人一組，每組設計不同的實際工程題目，讓學生自行查閱文獻、分工協(xié)作、集中討論，在教師指導下有理有據地完成項目，同時撰寫科研報告，并通過分組答辯評定成績。

四、課程群建設的預期效果

通過力學基礎課程群的建設，以適應面向實際工程應用的培養(yǎng)目標為主導，進一步修訂完善力學基礎課程群的教學內容，改進教學方法，使土木工程專業(yè)的工程碩士研究生，既能站在一定的理論高度，較全面地掌握實際土木工程結構分析的基本原理及其典型方法，又會借助有限元分析技術解決實際的工程問題，并為以后的科學研究工作打下堅實的力學基礎。

[1]蔣方純，陸云帆.工學結合教學改革中課程群建設的需求與設計.深圳信息職業(yè)技術學院學報，2010，8（1）：15-18.

[2]盛宏玉.“結構動力學”課程教學實踐中的幾點認識.合肥工業(yè)大學學報（社會科學版），2007，21（6）：102-104.