結構力學教學與綜合素質培養

李海濤+陳國+楊平+黃新+黃東升+鄭曉燕

摘要：本文主要探討了結構力學教學與綜合素質的培養。在教學過程中，灌輸知識的同時，要著重培養學生的思維能力、創新能力、自學能力、現代計算機應用能力和實踐能力。培養綜合素質并無固定模式，教學過程中，要結合學科和課程特點進行研究，并隨社會發展、科學進步不斷發展；教師要不斷對自己充電，積極提高自身的綜合素質，教學過程中注重基礎知識并善于強化問題意識，激發學生的學習興趣，進行有效的積極的引導，定能為國家培養出綜合素質較高的急需人才。

關鍵詞：結構力學；綜合素質；教學；培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）35-0069-02

作為土木工程專業的一門重要專業基礎課，結構力學的教學內容與工程實踐聯系緊密，同時也是后續很多專業課的學習基礎，在這門課程的學習中培養學生的結構分析和計算能力是學生走向工作崗位或以后進一步深造的基礎。在進行結構力學教學的同時，加強對學生綜合素質的培養，對實現人才培養目標有著舉足輕重的作用。《教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》[1]提出“繼續深化人才培養模式、課程體系、教學內容和教學方法等方面的改革，實現從注重知識傳授向更加重視能力和素質培養的轉變”。具備過硬的綜合素質是新時代對專業技能人才的基本要求。本文將就結構力學教學與綜合素質的培養進行實踐探索和理論研究。

一、創新能力培養

2011年，高等學校土木工程學科專業指導委員會[2]提出了深化教學改革的專業發展戰略。培養具有創新能力的高素質人才是高等教育界的共識。傳統教育注重知識灌輸。筆者在講課的過程中，多數學生只知道被動地接受知識。問題是創新的動力，要不斷提出問題，促使學生積極思考，刺激創新思維的形成。

在教學過程中，可以采取啟發式教學。針對每一個知識點，預先設計好對應的相關問題，在講解的過程中，不斷地通過提問，拋磚引玉，一步步引導學生去思考問題，最終達到學習知識，培養創新能力的目的。比如在講完圖1所示的內力計算后，鼓勵學生去思考當k=∞和k=0時，該超靜定結構內力的變化，并鼓勵大家進行三種剛度情況計算結果的對比，探討剛度比值變化對結構內力的影響。當然，還可以鼓勵大家去思考位移法、力法計算的異同，借以培養學生的發散思維能力和綜合能力。教師應該像導游一樣，引導學生進入知識的海洋，給課堂帶來活躍的氣氛。為了制造該類情境，教師可以從新問題的左右、前后設置引發思考的線索，促使學生進行探索性思維；還可以重現該學科發展的歷史情況，讓學生設身處地重新體驗科學巨匠走過的探索之路。在前述初步培養學生創新思維方法的基礎上，想要進一步形成創新思維，需要鼓勵學生發揮主觀能動性，廣泛觀察生活，積極思考，多提出新穎、獨特且富有科學意義的問題。在平常的教學活動中，引導學生積極去發現問題、提出問題，鼓勵學生發表自己的觀點、見解，開展討論互動。教師要善于將一些力學情景引入到教學活動中，激發學生用所學的知識來解決問題。作為教師在結構力學教學過程中應鼓勵學生積極思考、自由探索，并善于激發學生對現象、問題保持敏感和好奇，引導學生的發散性思維，形成獨立見解，避免思維定式和滯澀，最后達到培養學生創新能力的目的。

二、實踐能力培養

培養具有實踐能力的高素質專業技能人才在高等教育界是一個共識。《中華人民共和國高等教育法》第五條[3]明確指出：“高等教育的任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才。”結構力學課程源于工程實踐，用于工程實踐，故在結構力學的教學過程中要堅持理論聯系實際。教師可從身邊的具體建筑講起，比如結合所在教室的結構體系，從建筑結構力學模型的簡化、受力分析、內力計算到最終建筑結構的設計及安全性的判定等，將各種結構力學模型的創建與工程實踐中的具體問題作對比；要盡可能多地將所講授知識與工程實際相結合。另外，教師還要盡可能結合課本知識，選擇學校附近相關建筑，帶學生實地參觀，理論聯系實際講解，解答學生的疑問。引導學生把實際結構模型化，并同課本中的計算模型對應起來，使學生能夠學以致用。另外，積極開展第二課堂活動。比如組織學生進行結構模型制作，參加校內外省內外國內外各級各類結構設計大賽。在條件許可的情況下，可以鼓勵或組織學生參加同結構相關各類科學研究實驗活動。當今時代，各種新的工程結構形式不斷涌現，檢測手段的實驗分析在結構可行性確定、定型及設計優化方面所起的作用越來越重要。教師在這個過程中，引導熟悉和掌握實驗分析的基本原理和操作步驟，積極鼓勵學生將所學結構力學基本理論知識運用到實驗過程中，從而提高分析和解決工程問題的能力。通過這一系列的活動，增強了學生的科學研究意識，提高了學生的實踐動手能力，加強了學生的表達能力、協調組織能力和發揮團隊合作精神。筆者在講授結構力學的同時，鼓勵學生參與到自己的科研活動中，取得了較好的培養效果。

三、自學能力培養

授人以魚不如授人以漁。美國卡內基教學促進會提出：“任何大學都不可能向學生傳授所有的知識，大學教育的基本目標是要給學生提供終身學習的能力。”結構力學中有很多計算方法，在讓學生掌握各種計算方法的特點的基礎上，培養學生根據具體問題選擇恰當計算方法的能力，使學生了解各種計算方法最適合求解的問題。教學過程中，教師要使學生不僅具備對既定知識的掌握能力，更要具備善于發現問題、分析問題的思維能力以及善于利用學習資源自主獲取知識的能力。教師要善于把學生學習能力的培養貫穿到整個過程中，注重方法的指導。備課時，教師要圍繞學生學什么，積極為其自學提供內涵豐富多姿多彩的相關資料；為了引導學生，極大限度培養學生自主學習的能力，要選擇能充分調動學生的積極性和主動性的適當方法。經濟的快速發展，使得人們對建筑結構的形式提出了更高的要求，這也使得建筑結構的設計計算日益復雜，要培養青年學生在本科學習階段及其將來的求學或職業生涯中堅持不懈連續不斷地發展和完善自我及解決問題的能力。endprint

四、思維能力培養

在結構力學教學過程中，注意培養學生的思維能力——系統化的全面的思維模式。積極引導學生對學過內容進行全面的系統的總結和高度概括，形成全面的認識。通過這種系統的全面的認識，把學到的東西舉一反三，活學活用。在此之前，學生已學了理論力學和材料力學的基礎知識，因此在結構力學的講授中，學生較易形成系統化的思維模式。例如在整個力學系統中，各種結構或構件的計算，各種計算方法的采用，歸根結底就是三個條件（平衡條件、物理條件、幾何條件）中的一個或兩個或三個條件的運用問題。理解了這一點，就可以在此基礎上對各種結構過構件、各求解方法進行系統的總結和分析，形成系統的全面的認識。另外，還要著重引導學生進行探索性思維，培養學生探索未知世界的能力，教師在結構力學教學過程中應善于營造這樣的情景，有意識地激發學生求知欲望，去探索真理。

五、計算機應用能力培養

在結構力學的教學過程中，應加強計算機應用能力的培養。手算方法進行復雜結構分析的能力與范圍極其有限，由于所采用的計算模型只能是較簡略的近似模型，這就使得其結果的精確性與可靠性都不高。建筑結構分析與設計早已進入計算機時代，計算機技術與結構力學學科發展的必然結果就是在結構力學課程教學中引入計算機方法。目前，基本上各種復雜的建筑結構與載荷工況的分析均可以用有限元法或矩陣分析法通過電腦實現。在結構力學教學活動中，加強計算機方法教學有著很強的緊迫性，是這門課程教學改革的大趨勢。以電算能力考察人才業務水平是不少用人單位接納人才的標準之一。針對這種形勢，將計算機列為學生必須掌握的基本內容很有必要，而只將結構電算教學作為該門課程教學的補充是遠遠不夠的。因此，在培養學生手算能力的同時，引入以電算為手段的有限元軟件和編程求解軟件，將電算和手算有機結合到一起，還可以將兩種方法的計算結果進行相互檢驗，驗證結果的正確性，提高學生的計算機設計與應用能力。對于計算機編程結構力學計算，要注重同上機的結合。編制電算程序是個綜合能力的訓練過程，既包括分析問題，建立電算模型和操作、調試微機的能力及解決實際問題的能力，同時也包括了掌握與熟練地應用相應語言程序的能力。上機時，為了完成具有不同結構形式、不同支承條件或不同載荷條件的結構計算問題，可以要求學生將以前所學的典型程序作一些必要的修改或獨立編寫一個相類似的程序。學生對編程技術有較深入的掌握與了解，才能進行獨立編程。針對結構力學計算問題，教師要引導學生建立相應計算模型，確定相對應的程序框圖，在此基礎上編制程序，并進行上機調試，通過后計算出正確結果，對于這樣的全過程只有學生通過不斷實踐刻苦努力，才能較好地掌握。

在結構力學課程教學活動中，根據黨的教育方針，培養學生的綜合素質意義深遠。思維能力、實踐能力、創新能力、自學能力和計算機應用能力等這些綜合素質的培養沒有固定模式，這要求教師在教學活動中積極結合課程和學科特點展開研究，還要與時俱進，隨著社會發展、科學進步不斷發展，堅持在發展中創新，在創新中發展。新時代的教師，要以“科學發展觀”為指導，不斷對自己充電，積極提高自身的綜合素質，教學過程中注重基礎知識并善于強化問題意識，激發學生的學習興趣，進行有效的積極的引導，定能為國家培養出綜合素質較高的急需人才。

參考文獻：

[1]教育部.中華人民共和國教育部公報[DB/OL].http：//www.gov.cn/zwgk/2007-03/01/content_538286.com.

[2]高等學校土木工程學科專業指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]中華人民共和國.中華人民共和國高等教育法[L].北京：法律出版社，2002.

[4]劉京紅，等.結構力學教學中培養學生可持續發展能力研究[J].河北農業大學學報（農林教育版），2008，10（1）：56-58.

[5]張妃二，等.在結構力學教學中加強學生能力的培養[J].廣東工業大學學報（社會科學版），2001，1（1）：50-52.

基金項目：江蘇省優勢學科建設工程項目；南京林業大學高校高等教育研究課題。endprint

四、思維能力培養

在結構力學教學過程中，注意培養學生的思維能力——系統化的全面的思維模式。積極引導學生對學過內容進行全面的系統的總結和高度概括，形成全面的認識。通過這種系統的全面的認識，把學到的東西舉一反三，活學活用。在此之前，學生已學了理論力學和材料力學的基礎知識，因此在結構力學的講授中，學生較易形成系統化的思維模式。例如在整個力學系統中，各種結構或構件的計算，各種計算方法的采用，歸根結底就是三個條件（平衡條件、物理條件、幾何條件）中的一個或兩個或三個條件的運用問題。理解了這一點，就可以在此基礎上對各種結構過構件、各求解方法進行系統的總結和分析，形成系統的全面的認識。另外，還要著重引導學生進行探索性思維，培養學生探索未知世界的能力，教師在結構力學教學過程中應善于營造這樣的情景，有意識地激發學生求知欲望，去探索真理。

五、計算機應用能力培養

在結構力學的教學過程中，應加強計算機應用能力的培養。手算方法進行復雜結構分析的能力與范圍極其有限，由于所采用的計算模型只能是較簡略的近似模型，這就使得其結果的精確性與可靠性都不高。建筑結構分析與設計早已進入計算機時代，計算機技術與結構力學學科發展的必然結果就是在結構力學課程教學中引入計算機方法。目前，基本上各種復雜的建筑結構與載荷工況的分析均可以用有限元法或矩陣分析法通過電腦實現。在結構力學教學活動中，加強計算機方法教學有著很強的緊迫性，是這門課程教學改革的大趨勢。以電算能力考察人才業務水平是不少用人單位接納人才的標準之一。針對這種形勢，將計算機列為學生必須掌握的基本內容很有必要，而只將結構電算教學作為該門課程教學的補充是遠遠不夠的。因此，在培養學生手算能力的同時，引入以電算為手段的有限元軟件和編程求解軟件，將電算和手算有機結合到一起，還可以將兩種方法的計算結果進行相互檢驗，驗證結果的正確性，提高學生的計算機設計與應用能力。對于計算機編程結構力學計算，要注重同上機的結合。編制電算程序是個綜合能力的訓練過程，既包括分析問題，建立電算模型和操作、調試微機的能力及解決實際問題的能力，同時也包括了掌握與熟練地應用相應語言程序的能力。上機時，為了完成具有不同結構形式、不同支承條件或不同載荷條件的結構計算問題，可以要求學生將以前所學的典型程序作一些必要的修改或獨立編寫一個相類似的程序。學生對編程技術有較深入的掌握與了解，才能進行獨立編程。針對結構力學計算問題，教師要引導學生建立相應計算模型，確定相對應的程序框圖，在此基礎上編制程序，并進行上機調試，通過后計算出正確結果，對于這樣的全過程只有學生通過不斷實踐刻苦努力，才能較好地掌握。

在結構力學課程教學活動中，根據黨的教育方針，培養學生的綜合素質意義深遠。思維能力、實踐能力、創新能力、自學能力和計算機應用能力等這些綜合素質的培養沒有固定模式，這要求教師在教學活動中積極結合課程和學科特點展開研究，還要與時俱進，隨著社會發展、科學進步不斷發展，堅持在發展中創新，在創新中發展。新時代的教師，要以“科學發展觀”為指導，不斷對自己充電，積極提高自身的綜合素質，教學過程中注重基礎知識并善于強化問題意識，激發學生的學習興趣，進行有效的積極的引導，定能為國家培養出綜合素質較高的急需人才。

參考文獻：

[1]教育部.中華人民共和國教育部公報[DB/OL].http：//www.gov.cn/zwgk/2007-03/01/content_538286.com.

[2]高等學校土木工程學科專業指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]中華人民共和國.中華人民共和國高等教育法[L].北京：法律出版社，2002.

[4]劉京紅，等.結構力學教學中培養學生可持續發展能力研究[J].河北農業大學學報（農林教育版），2008，10（1）：56-58.

[5]張妃二，等.在結構力學教學中加強學生能力的培養[J].廣東工業大學學報（社會科學版），2001，1（1）：50-52.

基金項目：江蘇省優勢學科建設工程項目；南京林業大學高校高等教育研究課題。endprint

四、思維能力培養

在結構力學教學過程中，注意培養學生的思維能力——系統化的全面的思維模式。積極引導學生對學過內容進行全面的系統的總結和高度概括，形成全面的認識。通過這種系統的全面的認識，把學到的東西舉一反三，活學活用。在此之前，學生已學了理論力學和材料力學的基礎知識，因此在結構力學的講授中，學生較易形成系統化的思維模式。例如在整個力學系統中，各種結構或構件的計算，各種計算方法的采用，歸根結底就是三個條件（平衡條件、物理條件、幾何條件）中的一個或兩個或三個條件的運用問題。理解了這一點，就可以在此基礎上對各種結構過構件、各求解方法進行系統的總結和分析，形成系統的全面的認識。另外，還要著重引導學生進行探索性思維，培養學生探索未知世界的能力，教師在結構力學教學過程中應善于營造這樣的情景，有意識地激發學生求知欲望，去探索真理。

五、計算機應用能力培養

在結構力學的教學過程中，應加強計算機應用能力的培養。手算方法進行復雜結構分析的能力與范圍極其有限，由于所采用的計算模型只能是較簡略的近似模型，這就使得其結果的精確性與可靠性都不高。建筑結構分析與設計早已進入計算機時代，計算機技術與結構力學學科發展的必然結果就是在結構力學課程教學中引入計算機方法。目前，基本上各種復雜的建筑結構與載荷工況的分析均可以用有限元法或矩陣分析法通過電腦實現。在結構力學教學活動中，加強計算機方法教學有著很強的緊迫性，是這門課程教學改革的大趨勢。以電算能力考察人才業務水平是不少用人單位接納人才的標準之一。針對這種形勢，將計算機列為學生必須掌握的基本內容很有必要，而只將結構電算教學作為該門課程教學的補充是遠遠不夠的。因此，在培養學生手算能力的同時，引入以電算為手段的有限元軟件和編程求解軟件，將電算和手算有機結合到一起，還可以將兩種方法的計算結果進行相互檢驗，驗證結果的正確性，提高學生的計算機設計與應用能力。對于計算機編程結構力學計算，要注重同上機的結合。編制電算程序是個綜合能力的訓練過程，既包括分析問題，建立電算模型和操作、調試微機的能力及解決實際問題的能力，同時也包括了掌握與熟練地應用相應語言程序的能力。上機時，為了完成具有不同結構形式、不同支承條件或不同載荷條件的結構計算問題，可以要求學生將以前所學的典型程序作一些必要的修改或獨立編寫一個相類似的程序。學生對編程技術有較深入的掌握與了解，才能進行獨立編程。針對結構力學計算問題，教師要引導學生建立相應計算模型，確定相對應的程序框圖，在此基礎上編制程序，并進行上機調試，通過后計算出正確結果，對于這樣的全過程只有學生通過不斷實踐刻苦努力，才能較好地掌握。

在結構力學課程教學活動中，根據黨的教育方針，培養學生的綜合素質意義深遠。思維能力、實踐能力、創新能力、自學能力和計算機應用能力等這些綜合素質的培養沒有固定模式，這要求教師在教學活動中積極結合課程和學科特點展開研究，還要與時俱進，隨著社會發展、科學進步不斷發展，堅持在發展中創新，在創新中發展。新時代的教師，要以“科學發展觀”為指導，不斷對自己充電，積極提高自身的綜合素質，教學過程中注重基礎知識并善于強化問題意識，激發學生的學習興趣，進行有效的積極的引導，定能為國家培養出綜合素質較高的急需人才。

參考文獻：

[1]教育部.中華人民共和國教育部公報[DB/OL].http：//www.gov.cn/zwgk/2007-03/01/content_538286.com.

[2]高等學校土木工程學科專業指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]中華人民共和國.中華人民共和國高等教育法[L].北京：法律出版社，2002.

[4]劉京紅，等.結構力學教學中培養學生可持續發展能力研究[J].河北農業大學學報（農林教育版），2008，10（1）：56-58.

[5]張妃二，等.在結構力學教學中加強學生能力的培養[J].廣東工業大學學報（社會科學版），2001，1（1）：50-52.

基金項目：江蘇省優勢學科建設工程項目；南京林業大學高校高等教育研究課題。endprint