【摘要】結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其課堂的教學(xué)質(zhì)量，對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和今后工作都有著巨大的影響。筆者從事多年的結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)工作，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗，取得了一定成果。本文基于多年的教學(xué)實踐，探討了在課堂教學(xué)上以第一堂課、結(jié)合工程和生活案例、教書育人、多種形式的教學(xué)共四個方面對“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)開展改革的工作。實踐表明，本文所述的改革是卓有成效的。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)力學(xué) 課堂教學(xué) 實踐 改革 成效

【基金項目】廣東省專業(yè)綜合改革試點項目，廣東省應(yīng)用型人才培養(yǎng)示范專業(yè)建設(shè)項目，廣東省教學(xué)團隊建設(shè)項目，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院2014年優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項目，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院2014年創(chuàng)新強校教研項目。

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）02-0222-02

1.概述

結(jié)構(gòu)力學(xué)是固體力學(xué)的一個分支，主要研究桿系結(jié)構(gòu)在荷載和非荷載因素（如，溫度變化、支座位移等）作用下，所產(chǎn)生的內(nèi)力、反力和位移的計算方法，結(jié)構(gòu)的合理組成規(guī)律、結(jié)構(gòu)動力特性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等力學(xué)問題[1]。由于這門課程的理論性、連貫性和技巧性都較強，所以一直以來被土木工程專業(yè)學(xué)生認為是大學(xué)期間最難學(xué)的課程之一?？梢?，加強結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)改革力度[2-5]，在有限的教學(xué)學(xué)時內(nèi)，使學(xué)生能掌握好結(jié)構(gòu)力學(xué)理論并靈活運用，對每一個結(jié)構(gòu)力學(xué)任課老師而言，都是一項十分艱巨而又重大的任務(wù)。筆者自到大學(xué)從教以來，已從事二十多年的結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)工作，經(jīng)過不斷地探索與實踐，在結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)上取得了一定的經(jīng)驗，現(xiàn)分享如下，請同行指正。

2.課堂教學(xué)改革的實踐

2.1以高質(zhì)量第一堂課為開端，樹立學(xué)生學(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)的信心

土木工程專業(yè)有三大力學(xué)課程。這三門課，特別是結(jié)構(gòu)力學(xué)課，對地方院校的學(xué)生而言大都學(xué)得較為吃力。結(jié)構(gòu)力學(xué)課通常是在第4或第5個學(xué)期才開，前期在學(xué)習(xí)先修的理論力學(xué)和材料力學(xué)課程中，同學(xué)都已經(jīng)領(lǐng)教了力學(xué)課程的難度。由于基礎(chǔ)薄弱等原因，部分同學(xué)這兩門力學(xué)課還掛了科。在還未開始學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)以前，一批學(xué)生就已經(jīng)有了為難情緒，甚至有少數(shù)同學(xué)有“破罐子破摔”混日子的想法?；谖倚Ｒ陨蠈W(xué)生情況，結(jié)構(gòu)力學(xué)第一堂課就顯得尤為重要。為此，在第一堂課，我們以明代著名文學(xué)家、軍事家、畫家徐渭的一個關(guān)于讀書的對聯(lián)“好讀書，不好讀書；好讀書，不好讀書”。清華大學(xué)龍馭球院士提出的讀書的三個境界“讀厚、讀薄、讀破”作為開場白，通過解讀以上內(nèi)容，讓學(xué)生建立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度。然后，我們通過一些土木工程前輩的話語，如“結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程師的看家本領(lǐng)”和我們畢業(yè)多年的校友所說的一些語重心長的話語以及“結(jié)構(gòu)工程師取錯一塊磚導(dǎo)致整棟建筑倒塌”等工程事故，讓學(xué)生了解結(jié)構(gòu)力學(xué)對土木工程專業(yè)的重要性，不學(xué)好這門課將會對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和今后從事專業(yè)技術(shù)工作帶來極大的不利影響，由此引起學(xué)生對這門課的足夠的重視。緊接著給大家將講授結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)方法和注意事項，并將結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法編成的口訣給大家分享：“學(xué)好結(jié)力并不難，自信滿滿是當然；上課專心把課聽，獨立做題必能行；艱難險阻無所拒，腦洞大開頓開悟；成功喜悅掛心中，鳳凰涅槃秀前程?！绷硗猓覀冞€給學(xué)生翻譯哈佛大學(xué)的圖書館的墻上的一條格言“To sleep at this moment， you will have a dream. But to study at this moment，you will interpret a dream.”，以此打消學(xué)生對這門課程的恐懼心理，并樹立學(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)的信心。通過學(xué)生在后面的結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)情況看，以上幾個措施的實施，效果還是十分顯著的。

2.2以工程和生活為背景，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與熱情

針對課程相關(guān)知識點，將工程案例和現(xiàn)實生活案例引入課堂，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，大大提高了課堂教學(xué)效率。如在講授靜定梁的過程中，提出一些生活方面的問題，如“大象過橋的策略”、“雙杠立柱位置的確定”和大家所熟知的“一個和尚挑水喝，兩個和尚挑水喝，三個和尚沒水喝”問題，要求學(xué)生用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法解決分析這些問題，讓學(xué)生根據(jù)該章所學(xué)知識對這些問題開展思考，加深對該章知識點的理解和認識。在超靜定結(jié)構(gòu)特性教學(xué)中，根據(jù)“超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力反力只與各桿剛度的相對值有關(guān)”的特性，并結(jié)合汶川地震實例，講授房屋建筑抗震設(shè)計中為何要求“強柱弱梁，強剪弱彎”的原理。又如，在結(jié)構(gòu)動力學(xué)這一章的教學(xué)中，結(jié)合塔科馬大橋垮塌事故、橋梁結(jié)構(gòu)動載試驗、音爆和蛇形擺等內(nèi)容，講授結(jié)構(gòu)動力計算的重要性。振型和振型疊加是結(jié)構(gòu)動力學(xué)的一個難點，為了讓學(xué)生更好的理解這一概念，我們通過一些生活案例進行解釋，如：把脈看病-觀其脈癥，知犯何逆；混血兒——白人與黑人的孩子；顏色的組成——基本色：紅黃藍；語音識別系統(tǒng)——鄉(xiāng)音難改，鄉(xiāng)情難忘；人的兩面性——魔鬼與天使等。

2.3以教書育人為目標，進行為人處事教育

在課程教學(xué)過程中，通過一些與結(jié)構(gòu)力學(xué)知識點相關(guān)名人的故事和名言，進行做事做人的教育。如在講授圖乘法的應(yīng)用條件時，針對不少同學(xué)只關(guān)心公式的使用而對公式推導(dǎo)不關(guān)心的狀態(tài)，給大家講曾參在《大學(xué)》所說 “物有本末，事有始終，知所先后，則近道矣” 的道理。又如在講結(jié)構(gòu)彈性穩(wěn)定后，通過將其與做人做事相聯(lián)系，告訴大家對于一個國家、一個社會、一個集體，整體要穩(wěn)定，局部也要穩(wěn)定，上層要穩(wěn)定，下層也要穩(wěn)定，只有穩(wěn)定了才能安下心，才能去做好其它事情，覆巢之下無完卵。在整個結(jié)構(gòu)力學(xué)的最后一堂課，通過將結(jié)構(gòu)力學(xué)中概念串接起來，讓學(xué)生對土木人生有所感悟：“要想當成功的土木人，你必須能抗彎、抗剪、抗扭、抗壓、抗拉、抗沖擊、抗失穩(wěn)、抗疲勞，有強度、有剛度、有柔度、有撓度、有自由度，有彈性、有塑性，會不變、常變及瞬變，會擺布軟件，會“好讀書、好讀書”，經(jīng)得起自由振動、受迫振動和共振，你還必須靜定乃至超靜定”，這段人生感悟被同學(xué)在整個土木工程專業(yè)的微信中傳播，甚至傳到了外校。

2.4以多種形式的教學(xué)為輔助，活躍課堂氣氛

課堂上，為提高學(xué)生興趣，加深印象和理解，在一些較難的知識點，將口訣、謎語、唐詩、小故事、成語、忠告等引入課堂。如在機動分析的總結(jié)時，結(jié)合前面所講例題的思路給出了如下口訣：“機動分析，簡化為先；去二元體，刪繁就簡；偷梁換柱，豁然開朗；移花接木，水落石出；三根支桿，地基靠邊；空中樓閣，它很任性；支桿超三，腳踏實地；以地為剛，順藤摸瓜；啥變體系，依規(guī)而定?！庇秩?，在講結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題時，通過獅身人面獸斯芬克斯提出的謎語“早上四條腿，中午兩條腿，晚上三條腿”的謎底，深化大家對穩(wěn)定概念的理解。通過成語“庖丁解?！钡乃枷?，講解做復(fù)雜結(jié)構(gòu)影響線的思路。讓大家掌握在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時，做影響線應(yīng)如何下手，按照什么思路分析。在講解超靜定結(jié)構(gòu)計算方法總結(jié)時，強調(diào)力法和位移法的求解思路都是“過渡法”，此處引入唐詩“新嫁娘詞”：“三日入廚下，洗手做羹湯，未諳姑食性，先遣小姑償”，告知大家其中也含有過渡的思想。在講魁北克大橋坍塌事故與工程師之戒的內(nèi)容后，以口訣的形式給大家提出了忠告：“世界那么大，很想去看看；魁北克大橋，千萬別漏掉；工程師之戒，佩戴在手上；事故很慘痛，教訓(xùn)記心中；結(jié)構(gòu)工程師，專業(yè)很重要；結(jié)力學(xué)得好，基礎(chǔ)打牢靠；設(shè)計與施工，需精益求精；適可來創(chuàng)新，切勿亂冒進?！庇纱颂嵝阎蠹医窈笞呦蚬ぷ鲘徫缓螅杓缲摰呢熑?，永遠不要忘記歷史慘痛的教訓(xùn)和恥辱，要時刻牢記工程建筑合理設(shè)計的重要性和嚴肅性。以上這些方式的實踐，使學(xué)生除了獲得“魚”外，也得到了“漁”的方法。

3.課堂教學(xué)改革的成效

我校結(jié)構(gòu)力學(xué)教師由于在課堂教學(xué)改革方面做了大量的探索，成效顯著，課程負責人2015年被學(xué)校評為首屆課堂教學(xué)十佳優(yōu)秀教師。學(xué)校每學(xué)期都要求學(xué)生對教師的課堂教學(xué)打分，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程年年都獲得了優(yōu)秀的成績，得到了學(xué)生的充分肯定。近兩年，在課程結(jié)束后，不少同學(xué)給我們提交了學(xué)習(xí)體會。其中，對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程課堂教學(xué)給出了較高的評價。如，12土木專業(yè)的學(xué)生說：“人間自有真情在，課程結(jié)束有點快。不知不覺一個學(xué)期就過去了，還沒來得及好好感受結(jié)構(gòu)力學(xué)帶來的激情就要結(jié)束了。學(xué)這門課真的很過癮，一方面老師上課風(fēng)趣幽默，雖然內(nèi)容很難，但到了老師嘴里就變成了淺顯的道理。另一方面，一道題從分析到被解決的過程真的很爽，很有成就感，有一種當偵探破案的感覺”，“說起老師的結(jié)構(gòu)力學(xué)授課特點就是明朗概括，總結(jié)性強，會側(cè)類旁通；課堂上有時會跟我們分享結(jié)構(gòu)力學(xué)的趣事或有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)方面的歷史，增強了課堂趣味，提高了我們學(xué)習(xí)的興趣。我們得到的不光是知識上的收獲，一些在人生上的感悟、做人的道理同樣讓我更覺得十分珍貴”，“魁北克大橋與工程師之戒這堂課，讓我深深地感受到，作為一個土木人肩上所負的重擔有多么的重要！我們必須學(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)，在今后的工作中，要盡到自己應(yīng)有的職責和義務(wù)”、“我覺得結(jié)構(gòu)力學(xué)老師上課有時很風(fēng)趣，循循善誘，使得我們的課堂氣氛十分活躍。但是，陳老師上課有時又很嚴格，這樣使得我們能更加嚴格的要求自己，不會因為老師上課的幽默而松散了。還有就是老師的上課例題很豐富，能夠使我們從不同方面深刻了解到結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識，把教材變薄了，將精華的東西展現(xiàn)在我們面前?！?，“老師的結(jié)構(gòu)力學(xué)課講的非常好，是我最滿意的課程。跟其他老師不同，雖然是理科，但有時還會聯(lián)系文科類知識講解，比如‘順藤摸瓜、‘庖丁解牛、‘野渡無人舟自橫等，不跑題而且還會加深我們對知識點的了解，這是非常好的，有助于提高我們的學(xué)習(xí)效率”。13土木的同學(xué)在學(xué)習(xí)體會中寫到：“這學(xué)期的結(jié)構(gòu)力學(xué)課已經(jīng)結(jié)束，我最大的感受是驚喜加開心。三門力學(xué)當中，我上課最認真，完成作業(yè)最認真的就是結(jié)構(gòu)力學(xué)了。對此，我可以總結(jié)為三個原因：第一，第一堂課上老師講的‘好讀書不好讀書；好讀書不好讀書和‘20%-80%規(guī)律提醒了我，讓我下定決心要好好學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)；第二，結(jié)構(gòu)力學(xué)課當中，老師總結(jié)了很多技巧，如，刪繁就簡進行機動分析、以軟繩的變形比擬彎矩圖的形狀、用混血兒理解振型分解法……，這讓我們上起課來感覺比較有趣，理解起來也比較輕松；第三，老師上課講的例題比較典型，總是能在例題里讓我們弄懂重要的知識點”，“陳老師上課嚴謹，對我們細節(jié)的東西抓得嚴，授課有條理，有重點，對同學(xué)既熱情又嚴格，上課有時非常幽默，有時非常嚴格，有自己的風(fēng)格，治學(xué)嚴謹，平易近人，注重啟發(fā)和調(diào)動我們的積極性，課堂氣氛活躍，特別是講的那些小故事和名人名言，能在學(xué)習(xí)課本知識的同時還能放松一下，又能讓我們明白人生的大道理”，“陳老師的課無可厚非是很有質(zhì)量的，特別是拋磚引玉的課前知識思考討論，一開場就緊緊地抓住每個同學(xué)的心，讓人恨不得快點進入學(xué)習(xí)早點弄懂并掌握這些知識”，“結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門非常有意思的課程。通過這學(xué)期對結(jié)構(gòu)力學(xué)的接觸，慢慢地能體會到結(jié)構(gòu)力學(xué)的美。生活中很多的問題，很多的現(xiàn)象，都可以用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識去解釋。結(jié)構(gòu)力學(xué)更是我們土木人的必備知識和必須去認真學(xué)好的知識”，“我覺得陳老師的力學(xué)課很不錯。陳老師是個很幽默的人，雖然對我們來說是父輩的人，但在上課的時候還是能感受到老師生動風(fēng)趣的言語，就像是我們的同齡人一樣。陳老師上課很有熱情，也是個很有耐心的人，經(jīng)常會在講完難點后給我們提問，幫我們解疑。很喜歡陳老師的課，點個贊！”，“結(jié)構(gòu)力學(xué)老師是高端教師，深得人心。總體來說，老師表現(xiàn)出比其他老師更加優(yōu)秀的一面，讓我們在學(xué)習(xí)的過程中感受到了不一樣的感覺，陳老師不僅僅在課堂傳授知識，還利用力學(xué)知識去教導(dǎo)我們做人的道理，這就是不一樣的感受”。

從最近幾年學(xué)生的反饋情況看，結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)改革還是有一定成效的。學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂教學(xué)的這些熱情洋溢的評價是對結(jié)構(gòu)力學(xué)老師的鞭策，也讓我們更加堅定了把課堂教學(xué)改革不斷完善提高的信心。

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作者簡介：

陳玉驥（1962-），男，海南省文昌市人，教授，博士，研究方向：彈塑性理論及應(yīng)用。