路維+楊建功+王邵臻+艾海英

摘要：結(jié)構(gòu)力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支，它是土木工程專業(yè)和機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的學(xué)科。文章針對(duì)目前結(jié)構(gòu)力學(xué)課程當(dāng)中存在的主要問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、與工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)，三個(gè)方面進(jìn)行闡述，并結(jié)合前人的研究成果，對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)方法的改革和實(shí)踐提出建議。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）19-0125-02

一、前言

結(jié)構(gòu)力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支，它主要研究工程結(jié)構(gòu)受力和傳力的規(guī)律，以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的學(xué)科，它是土木工程專業(yè)和機(jī)械類專業(yè)學(xué)生必修的學(xué)科。結(jié)構(gòu)力學(xué)在教學(xué)計(jì)劃中起到承上啟下的作用，結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)是以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、靜力學(xué)、材料力學(xué)等課程為基礎(chǔ)，為后續(xù)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、房屋建筑學(xué)等專業(yè)課打基礎(chǔ)。本文針對(duì)目前結(jié)構(gòu)力學(xué)課程當(dāng)中存在的主要問題進(jìn)行闡述，并結(jié)合前人的研究成果，對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)方法的改革提出幾點(diǎn)建議。

二、結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中存在的問題

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程在構(gòu)建大土木專業(yè)教學(xué)改革背景下出現(xiàn)了多元化，即：經(jīng)典力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、工程實(shí)例分析計(jì)算。經(jīng)典力學(xué)是以結(jié)構(gòu)力學(xué)為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)化教學(xué)內(nèi)容，偏重基本概念，基本理論，基本方法的研究；計(jì)算力學(xué)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，熟練應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件，進(jìn)行相關(guān)的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的建立；工程實(shí)例分析計(jì)算是以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化、建模、計(jì)算。

目前，從我國(guó)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)時(shí)來看，很難完成這三方面的教學(xué)，即使是經(jīng)典力學(xué)都很難完成教學(xué)計(jì)劃。由于課時(shí)的縮減，教學(xué)進(jìn)度的加快，造成了結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)存在的普遍現(xiàn)象：理論不難做題難，上課易懂下課不會(huì)。

（一）教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)設(shè)置

由于力學(xué)課程的設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，如靜力學(xué)中已經(jīng)學(xué)過桁架的內(nèi)力計(jì)算，在結(jié)構(gòu)力學(xué)中沒有必要再次講解。再如在材料力學(xué)當(dāng)中講過的靜定梁的內(nèi)力計(jì)算，在結(jié)構(gòu)力學(xué)中只需一帶而過。

（二）教學(xué)方法單一

目前的結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)方法多是以多媒體課件為主并配合板書進(jìn)行相應(yīng)的講解，單調(diào)的講課模式容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭倦感。教學(xué)方法的單一不能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在很大程度上降低了學(xué)習(xí)效果。

（三）與工程實(shí)踐脫節(jié)

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是為了讓學(xué)生在掌握經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上，可以對(duì)工程中實(shí)際問題進(jìn)行簡(jiǎn)化，用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法和理論解決工程問題。因此結(jié)構(gòu)力學(xué)課程重視的不僅僅是學(xué)生能夠正確地解答課本上的習(xí)題，更主要的是能夠把理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合，然而事實(shí)證明目前的教學(xué)方法很難達(dá)到這樣的目的。

結(jié)構(gòu)力學(xué)涉及的領(lǐng)域相對(duì)廣泛、內(nèi)容相對(duì)較多，且由于高度抽象的理論演繹，要傳授學(xué)生熟練掌握、靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)確實(shí)不易，此外，客觀上還要求兼顧教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，無疑給結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)增加難度。

三、結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)方法改革和實(shí)踐的探討

基于結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)當(dāng)中目前存在的問題，以優(yōu)化課程建設(shè)，變換多元化的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，把理論教學(xué)與工程實(shí)踐結(jié)合，為學(xué)生更好地掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本思想和理論，可以對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)方法改革和實(shí)踐作如下探討。

（一）教學(xué)內(nèi)容的精簡(jiǎn)

刪除與靜力學(xué)、材料力學(xué)重復(fù)的內(nèi)容，教師應(yīng)該精讀教材及相關(guān)的參考書，在深刻把握知識(shí)點(diǎn)、節(jié)、章的基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精簡(jiǎn)——舊粗新細(xì)，舊的知識(shí)點(diǎn)我們只需要簡(jiǎn)單地回顧，新的知識(shí)點(diǎn)我們需要詳細(xì)地講解。對(duì)于截面法求內(nèi)力部分的內(nèi)容在材料力學(xué)當(dāng)中進(jìn)行過詳細(xì)地介紹，因此在課堂上只需要用簡(jiǎn)短的語言對(duì)截面法求內(nèi)力進(jìn)行簡(jiǎn)單地回顧，如“截、取、代、平”。此外，在講新知識(shí)點(diǎn)的過程中，要注意對(duì)相關(guān)舊知識(shí)的復(fù)習(xí)，加深認(rèn)識(shí)和領(lǐng)悟的一個(gè)重要方法就是重復(fù)，在對(duì)舊知識(shí)重復(fù)的過程中加深對(duì)新知識(shí)的認(rèn)識(shí)，這種新舊對(duì)比有助于認(rèn)知過程的溫故知新。對(duì)于位移法我們需要進(jìn)行詳細(xì)地講解，在回憶力法的基礎(chǔ)上，講解位移法的基本思想及推導(dǎo)過程，對(duì)比力法和位移法的優(yōu)缺點(diǎn)，幫助學(xué)生更好地記住這兩種方法。

通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的提煉，在不降低教學(xué)質(zhì)量的前提下縮短課時(shí)，大大提高了教學(xué)效率，為后續(xù)的實(shí)踐課程提供充分的課時(shí)。

（二）教學(xué)方法的多元化

結(jié)構(gòu)力學(xué)課件的制作是一個(gè)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的工作，因此我們建議由課題組老師一起分工完成，由教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的老師負(fù)責(zé)內(nèi)容的選擇，由熟練掌握PPT應(yīng)用的老師制作。為避免重復(fù)性的工作，每位老師負(fù)責(zé)指定章節(jié)的內(nèi)容。在具體制作的過程中，注重制作的技巧和效果，對(duì)頁面要求簡(jiǎn)單，不過于花哨；在藝術(shù)效果上力求多樣化；注重信息反饋和課件的實(shí)時(shí)更新，通過總結(jié)教學(xué)過程中學(xué)生的反饋信息，對(duì)課件要進(jìn)行相應(yīng)的修改，達(dá)到制作—使用—反饋—修改的不斷循環(huán)。

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程概念多，理論性強(qiáng)，計(jì)算煩瑣，使單調(diào)的多媒體課件文字和板書講解變得乏味，為更好地激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，在原有的多媒體課件上需要增加一定的圖像、聲音、動(dòng)畫等內(nèi)容，有助于學(xué)生理解概念，掌握規(guī)律。此外，改變傳統(tǒng)的滿堂灌式的教學(xué)，每節(jié)課給學(xué)生留出一小部分時(shí)間對(duì)本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并允許學(xué)生提問，這樣可以更好地幫助學(xué)生掌握上課內(nèi)容，并激發(fā)上課的積極性性。多媒體課件的網(wǎng)絡(luò)化是必然趨勢(shì)，為便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，課程建設(shè)老師可以建設(shè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。把電子版的教學(xué)大綱、方案、課件及重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)講解視頻等資源上傳至網(wǎng)上，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并開通答疑通道，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的課下交流。

（三）重視自學(xué)能力的培養(yǎng)

現(xiàn)階段的知識(shí)和技術(shù)手段更新周期越來越短，自學(xué)能力的培養(yǎng)更是體現(xiàn)出現(xiàn)代高等教育的鮮明特點(diǎn)。在校期間對(duì)學(xué)生的自學(xué)能力進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)他們走向社會(huì)后及時(shí)補(bǔ)充新知識(shí)、提高競(jìng)爭(zhēng)力是非常必要的。為此，除課堂講授外，還可讓學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。例如，明確一些自學(xué)章節(jié)，指定一些參考資料，對(duì)自學(xué)內(nèi)容提出要求，并提出自學(xué)思考題，引導(dǎo)學(xué)生在自學(xué)中發(fā)揮自已的想象力和創(chuàng)造力。最后，可通過課堂提問、討論、自學(xué)作業(yè)及期末考試等形式來檢查自學(xué)效果。

此外，對(duì)比對(duì)偶學(xué)習(xí)法、復(fù)述學(xué)習(xí)法也都是比較有效的學(xué)習(xí)方法，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的力法和位移法、虛功原理和虛功位移原理等都是對(duì)比對(duì)偶的關(guān)系，善于抓住其相互聯(lián)系可以大大提高學(xué)習(xí)的效率；對(duì)于一些重要的方法和原理，比如功的互等定理等教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生模仿老師課堂上的表達(dá)用自己的語言進(jìn)行復(fù)述，在反復(fù)的練習(xí)中加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，有效地達(dá)到自主學(xué)習(xí)的效果。

（四）結(jié)合工程實(shí)踐，強(qiáng)化學(xué)習(xí)目的

興趣是最好的老師，為使學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程產(chǎn)生濃厚的興趣，在教學(xué)當(dāng)中需要引入大量的工程實(shí)例。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的力學(xué)模型背后蘊(yùn)藏著大量的工程背景，與生活實(shí)踐息息相關(guān)，因此我們可以根據(jù)每章的教學(xué)內(nèi)容，在每一章剛開始引入工程當(dāng)中存在的問題，引發(fā)同學(xué)積極思考解決的辦法，并在每章內(nèi)容學(xué)習(xí)之后，用這一章的知識(shí)點(diǎn)解決引例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)。此外，教材實(shí)例大量缺乏，因此在講課過程中我們要從結(jié)合生活中的小事到聯(lián)系實(shí)際中的大事，這對(duì)工程應(yīng)用知識(shí)匱乏的學(xué)生來說是行之有效的方法。

學(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)僅僅靠課堂理論知識(shí)的教授是不夠的，為引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并利用所學(xué)的知識(shí)解決問題，需要開展更多的課外學(xué)習(xí)，如發(fā)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、結(jié)構(gòu)模型的搭建，讓學(xué)生通過自己對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)基本知識(shí)的理解，搭建各類結(jié)構(gòu)模型，這樣不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

四、結(jié)語

作為土木工程專業(yè)中的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，結(jié)構(gòu)力學(xué)在工程實(shí)踐中具有重要的地位。目前各大工科院校對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)方法和實(shí)踐提出了多方面的建議，主要在于打破陳舊的教學(xué)方法，合理地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)分安排，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，結(jié)合工程實(shí)踐，為學(xué)生更好地掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)課程做好鋪墊。

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Discussion on the Reform and Practice of Teaching Methods of Structural Mechanics

LU Wei，YANG Jian-gong，WANG Shao-zhen，AI Hai-ying

（Department of Civil Engineering，Tianjin College of University of Science and Technology Beijing，Tianjin 301830，China）

Abstract：Structural mechanics is a branch of solid mechanics，which is a required course for students of civil engineering and mechanical engineering.Aiming at the main problems of structural mechanics curriculum exists，relevance from the teaching content and teaching mode，and engineering practice，three aspects，combined with previous research results，put forward their own proposals for the reform and practice of the teaching method in structural mechanics.

Key words：Structural mechanics；teaching content；teaching method；teaching practice