以結構設計競賽促進結構力學教學改革的探索與實踐

摘 要：創新來源與實踐，對于土木類本科生創新能力的培養尤為重要。論文提出將結構設計競賽與結構力學課程學習相結合的教學改革方法，分析了結構競賽對促進結構力學課程教學的作用和意義，對該設想的探索應用結果表明，依托競賽的課程教學改革對土木類本科生的創新能力培養具有積極的促進作用。

關鍵詞：結構設計競賽 結構力學 教學改革

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（a）-0062-01

高校培養的大學生創新能力直接關系到國家的未來和民族的振興[1]。同時，全面提升大學生的創新能力也是建設高水平研究型大學的重要內容之一。“寬口徑、厚基礎、重實踐、強應用、善創新”是目前一般高等院校工科專業培養學生的目標，“強應用、善創新”能力的培養任務最為關鍵，尤其針對實用性較強的土木類專業[1～3]?！督Y構力學》是土木工程專業中的主干專業基礎課，大連理工大學建設工程學部工程力學研究所（工程力學遼寧省教學團隊）承擔的結構力學課程是遼寧省精品課程，為了提高結構力學的教學質量，體現該課程的應用性和實踐性，借助大學生結構設計大賽這個平臺，課程組對該課程在教學內容、方法等方面進行了改革探索和嘗試，提高了學生對該課程的學習興趣和積極性，取得了良好的教學效果。

1 結構設計競賽概況

全國性大學生結構設計競賽已被教育部列為大學生九大科技競賽之一，是一項極富創造性和挑戰性的科技競賽。它旨在通過對所學知識的綜合運用和團隊精神，提高同學的動手能力與思維能力，突出創新精神，強調團隊精神，旨在將理論知識轉化為解決問題的能力，通過結構設計大賽可以很好地將課堂理論與實踐緊密結合起來。

大連理工大學土木水利學院在2000年5月成功舉辦了學院首屆結構設計競賽，作為大連市大學生結構設計競賽的發起單位，于2000年承辦了首屆大連市大學生結構設計競賽，2007年承辦了首屆遼寧省大學生結構設計競賽，2008年承辦了第二屆全國大學生結構設計競賽。

2 依托結構設計競賽的課程改革及效果

2.1 課程教學改革的實施

以往結構力學課程教學過程中注重知識點的講解，而忽略了知識點的實際應用；近幾年在授課過程中增加了實踐環節，在知識點的講解基礎上更加強調利用知識點解決實際問題的環節，但實際問題的選取有一定的局限性，學生的學習積極性也不高。本次教學改革嘗試依托結構設計競賽，加強理論教學與實踐教學相結合，突出實踐教學環節，采用實驗的方法來指導學生去學習并理解傳統結構力學的經典原理。將實驗融入結構力學日常教學，一方面設計一定量課堂演示實驗；另一方面利用教學團隊與煙臺大學共同設計開發的結構力學實驗裝置，設計一定量學生實際操作的實驗。讓學生們切身體會最基礎的力學模型的理想形式以及經典原理的實驗模式，從感官上形象、真實地感受并領悟到力學的真諦。

此外，以省市結構設計競賽題目為背景，結合課程進度及課程內容，在授課過程中布置了兩個設計課題：雙層雙跨框架（第3和4屆遼寧省結構設計競賽題目）、雙跨雙車道橋（省、市結構設計競賽題目）；學生自由分組，每組6人，每一設計題目要求提供計算書，計算書內容包括方案概念設計介紹、手算及電算結果等，根據設計方案每組制作模型，以組為單位進行加載試驗，按加載試驗成績及計算書評定該實踐環節成績。

2.2 課程改革效果

通過以上措施的改革，取得了預期的教學效果，學生的理論考試成績也有所提高。在改革過程中，首先，提高了學生的學習積極性，學生在學習過程中明確了課程的重要性和學習目標。其次，學生在學習過程中提高了自學的能力，培養了獨立查詢閱讀文獻的能力；同時很多學生也自學了一些通用結構設計軟件，部分編程基礎扎實的學生也嘗試了獨立編程去解決問題，潛移默化中培養的能力為后期專業課的學習也奠定了良好的基礎。再次，通過課題設計，培養了學生的協同能力和精神，發揮了組員的主觀能動性。最后，提高了學生理論聯系實際的能力，以往的教學過程中發現很多學生只知學習理論知識，而忽視了知識的應用，往往欠缺解決實際問題的能力，本次教學改革，為學生搭建了一個實戰的平臺，將所學的相關專業知識得到了充分的發揮，同時也加深了學生對理論知識的理解。

3 教學改革中存在的問題和改進建議

由于改革設想剛剛實施，經驗不足，在課程改革過程中仍存在一些問題，主要表現在：

（1）學生參與的目的性不同，部分學生在課程改革參與過程中過分注重是否能夠參與競賽及競賽的成績，而忽視了在參與過程中個人能力的培養。

（2）設計課題的題目選取有待更新完善。

（3）參與課程改革的教師的創新素質需要進一步提高，同時相關的配套措施需要完善。

為了將結構力學課程改革繼續順利地進行，針對目前存在的問題，采取了一些改進的措施[4]，主要表現在：（1）正確引導學生的學習目標，明確課程與競賽的關系；（2）搜集各省市區及國家級結構設計競賽題目，建立設計課題庫，在現有設計課題的基礎上，結合工程實際中的熱點問題及時更新改進；（3）加大經費投入力度，加強教師創新素質的培養，定期外派教師培訓、進修交流；（4）以結構設計競賽為契機，深化實驗教學改革，構健和完善創新實踐平臺。

課程改革的目的是為了提高教學質量，采用適當的方法將知識最有效率的傳授給學生，課程教學改革勢在必行。正是由于學生的積極參與、學院以及學校的大力支持，才實現了結構力學課程與結構設計競賽的聯動，為土木類本科生創新能力的培養提供了良好的平臺，相信今后通過對于該設想的不斷探索與完善，必將為土木類本科生課程改革提供有益參考。

參考文獻

[1]康喜兵，王建江，劉璇.論大學生創新能力培養[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2012，11（1）：85-88.

[2]陳天虹，葛龍威，吳建華，等.從大學生結構競賽看學生創新應用能力的培養[J].浙江科技學院學報，2005，17（4）：298-300.

[3]許昊，徐龍軍，李洋，等.大學生結構設計競賽中創新能力的培養與發揮[J].高等建筑教育，2011，20（5）：121-124.

[4]張兆強.以競賽促進結構力學教學改革的探索與實踐[J].中國科教創新導刊， 2012（22）：53.