曲激婷 陳廷國 黃麗華

摘要：總結(jié)了目前結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，介紹大連理工大學(xué)在結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗教學(xué)方面開展的系列工作，并在此基礎(chǔ)上探討了將結(jié)構(gòu)力學(xué)理論教學(xué)與實驗相結(jié)合的教學(xué)模式，有利于應(yīng)用型人才和精英人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；實驗教學(xué)；精英人才

中圖分類號：O342 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）43-0146-02

一、引言

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木、水利、港工、海洋、交通、土木工程管理等專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，授課主要采用課堂理論教學(xué)模式，并未如材料力學(xué)課程一樣設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容。該課程理論學(xué)習(xí)有一定難度，且工程實際中的結(jié)構(gòu)看起來往往和結(jié)構(gòu)力學(xué)中的簡化計算模型相去甚遠(yuǎn)，難免會造成學(xué)生工程認(rèn)識與理論認(rèn)知的脫節(jié)，對課程的學(xué)習(xí)興趣度不高，授課內(nèi)容難以消化，從而導(dǎo)致學(xué)生對學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)有畏難情緒。雖然如今科學(xué)計算已經(jīng)與理論分析和實驗技術(shù)相并列，成為第三種科學(xué)方法，但力學(xué)實驗技術(shù)無論是作為認(rèn)識和檢驗真理的最終標(biāo)準(zhǔn)，還是作為直接解決實際工程中的力學(xué)問題的重要手段，仍然有著不可替代的地位。

二、結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗教學(xué)的國內(nèi)外現(xiàn)狀

目前，國外高校仍然側(cè)重結(jié)構(gòu)力學(xué)基本理論的講授及學(xué)生手算能力的培養(yǎng)，尚未開展結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)實驗的研究。國內(nèi)關(guān)于結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗課程建設(shè)的研究還較少，有6所高校開展了結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗的相關(guān)建設(shè)。武漢大學(xué)出版了《結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗》教材[1]，設(shè)計共29個基礎(chǔ)實驗供學(xué)生自選。哈爾濱工業(yè)大學(xué)成立實驗結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)研究團(tuán)隊，開展實驗結(jié)構(gòu)力學(xué)課程平臺建設(shè)，以實驗教學(xué)為主、課堂教學(xué)為輔[2]。沈陽建筑大學(xué)結(jié)合該校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)特點和實驗室現(xiàn)有條件搭建了實驗平臺，積極籌備開設(shè)結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗課[3]。合肥工業(yè)大學(xué)在汲取其他高校在結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗課程方面的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合其自身的基礎(chǔ)也在積極探索實驗結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)[4]。揚(yáng)州大學(xué)[5]對土木工程專業(yè)進(jìn)行了課程實驗的教學(xué)改革，建立了土木工程專業(yè)本科系列開放性實驗教學(xué)平臺，將材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土木工程材料、土力學(xué)和混凝土等課程的實驗整合為土木工程專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程。

大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部結(jié)構(gòu)力學(xué)團(tuán)隊與煙臺大學(xué)、煙臺新天地實驗技術(shù)有限公司共同研制了一種結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)平臺，并于2016年授權(quán)發(fā)明專利（如圖1所示），該實驗平臺（如圖2）集成了結(jié)構(gòu)力學(xué)模型、加載裝置、測量裝置，實現(xiàn)一體化。平臺為四立柱門式框架自反力結(jié)構(gòu)，上下橫梁采用H型鋼梁。上下橫梁、立柱均安裝直線導(dǎo)軌，導(dǎo)軌隱藏在型鋼內(nèi)部，導(dǎo)軌上安裝可移動的小車，小車上可安裝支座、加載油缸等?？蓪嶒?zāi)Ｐ投帱c施加豎向荷載、水平荷載及結(jié)點彎矩；也可用于空間結(jié)構(gòu)模型實驗，實現(xiàn)多點、多方向拉壓力加載，能系統(tǒng)完成結(jié)構(gòu)力學(xué)基本理論的相關(guān)驗證實驗，且開展一些綜合性設(shè)計性實驗。經(jīng)過幾年的探索，團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)完善了十四個實驗題目及相應(yīng)的實驗報告，帶頭人陳廷國教授已于2016年秋季首次開始了實驗結(jié)構(gòu)力學(xué)選修課，共計20學(xué)時，有25名學(xué)生選修了課程，由考試成績分析可知，選修了實驗結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的學(xué)生成績普遍較好。

不同于單獨(dú)設(shè)置的實驗結(jié)構(gòu)力學(xué)選修課，大連理工大學(xué)旨在設(shè)計更適于與結(jié)構(gòu)力學(xué)理論教學(xué)相輔相成的實驗內(nèi)容，幫助學(xué)生更好的理解重點和難點知識點，陳廷國教授主編的結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗教材已完成編寫，很快將與讀者見面。

三、結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗與理論相結(jié)合的教學(xué)實踐

大連理工大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)為不同的結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗內(nèi)容設(shè)計不同的表現(xiàn)方法，結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)手段，利用不同的平臺為學(xué)生們提供多層次的實驗，以提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，具體實踐包括如下內(nèi)容：（1）課堂實物演示：根據(jù)研究內(nèi)容設(shè)計實驗裝置，便于在課堂為學(xué)生們演示以及實際操作；（2）實驗視頻：設(shè)計實驗內(nèi)容及腳本，進(jìn)行實驗視頻的拍攝與后期制作，根據(jù)學(xué)時安排和實驗內(nèi)容將實驗視頻加入課程PPT，部分視頻可上傳至課程學(xué)習(xí)APP及結(jié)構(gòu)力學(xué)課程網(wǎng)站，方便學(xué)生課后學(xué)習(xí)；（3）自主創(chuàng)新實驗：鼓勵學(xué)生根據(jù)授課內(nèi)容，自行設(shè)計實驗?zāi)Ｐ图胺桨?，通過親自實驗體會力學(xué)原理，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和分析問題、解決問題的能力，此外，也有助于不斷擴(kuò)充實驗結(jié)構(gòu)力學(xué)資料庫。

四、結(jié)語

為達(dá)到高等教育面向高素質(zhì)、精英人才的培養(yǎng)目標(biāo)，深入“理論聯(lián)系實踐”的教學(xué)理念、教學(xué)思想和教學(xué)方法的改革，提出對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程開展理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)探索。通過參加與否結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗課的學(xué)生成績的對比發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)力學(xué)實驗教學(xué)不僅可以加深學(xué)生對基本理論和基本概念的理解，參與實驗的學(xué)生成績平均分更高，學(xué)生由過去的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，而且可以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，充分發(fā)揮學(xué)生個體和群體的創(chuàng)造性，有利于應(yīng)用型人才和精英人才的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：This paper summarizes the current situation of structural mechanics experiment teaching，dalian university of technology in structural mechanics experimental teaching in carrying out a series of work，and on this basis discusses the combining structural mechanics theory teaching and experiment teaching mode，is beneficial to the development of the applied talents and elite talent.

Key words：structural mechanics；experimental teaching；elite