實踐教學模式下《結構力學》課程的教學心得與思考

霍中艷

摘要：通過幾年來的一線教學經歷與教學實踐的初步探索，針對我校工科專業實踐教學改革、理論課時縮短的情況，著重對結構力學課程的授課方法與手段進行了思考與總結，力求提高課堂教學成效。

關鍵詞：結構力學；授課方法；短課時

目前創新教育已成為教育改革的主題，為了提高高校學生獨立思考能力、創新能力和實際操作能力，國內各高校對實踐教學日漸重視，增加實踐、減少理論學時和精簡內容勢在必行，在這一背景下，理論學時的減少和內容的精簡是對傳統課堂教學模式的挑戰，在這一背景下，筆者根據自己對結構力學的授課經驗，重點在授課方法與手段上，對如何提高授課成效進行了思考與總結，旨在起到拋磚引玉的作用。

1 課程內容和體系

結構力學在授課內容上大致分三塊：經典結構力學、程序結構力學、定性結構力學[1]，經典結構力學是所有結構力學課程精簡改造而成，包含最基礎的部分，故目前大部分本科院校仍把重點放在經典結構力學的講授上。近十年來，在力學教學領域獲得較多探討和實踐；不同高校對其處理方式不同，有單獨籌建開課，亦有將其穿插于經典結構力學授課之中的，有高校對定性結構力學授課效果的調查問卷[2]顯示，絕大部分學生認為定性結構力學有必要開設、收獲較大，近三成學生認可其作為獨立內容單獨授課，近半數學生認為定性分析應融合在經典結構力學課程各個知識點中。結構力學是工科類專業的重要專業基礎課，若涵蓋上述三塊內容，理論學時設置較少時，注重基礎培養的同時又保持內容的完整性，教學內容深度應適當降低。

2 授課方法與手段

通過幾年來的一線教學經歷與實踐，筆者將授課方法與手段總結如圖2所示，具體內容分述如下：

2.1 講好緒論，提高結構力學趣味性

由于結構力學學分與內容相對其他課程較多，作業多需花費大量精力，與其他專業課程聯系多，使學生在學習過程中感覺繁雜無頭緒，逐漸喪失興趣和信心，個人認為，緒論作為結構力學的開場白，是提升學生學習興趣和宏觀了解這門學科、理清頭緒的關鍵一步。近年來，隨著課時壓縮，不少教師都是三言兩語就打發了緒論；也有部分教師認為緒論沒什么內容，忽視它，這其實都是非常錯誤的。初學者對所學內容都有一定求知欲和好奇心，到底這門課是干什么的、有什么用，本門課程在整個大學知識鏈中的位置，其來龍去脈，起源與發展等等這些宏觀認識都需要緒論來傳達，對后續學習有重要影響。緒論上的好不好直接反應一位老師的水平與專業閱歷，對于能否因勢利導進一步激發學生好奇心，有關鍵性作用。

2.2 引入工程或生活實際案例，培養學生工程意識與創新思維

在結構力學授課過程中，應引入相關工程實際案例，讓學生在設身處地關注工程問題并尋求解決之道的同時，掌握結構力學的原理與計算方法，其實就是屬于近年來提倡的定性結構力學范疇，不但培養學生素質與創新能力，讓其感受到求知的必要與樂趣，也可使課堂氣氛更輕松活躍。從實用性角度講，讓學生了解結構力學在工程與生產實例中的應用，使他們明白知識不是為了考試，而是為在將來能直接或間接指導他們實踐與創新，能增強學生學習的主動性；更重要的是，實際或工程問題對本門課程的初學者沖擊性比較大，能激發其學習興趣與創新思維，例如，為什么拱壩一般建在山區，兩側拱肩處基巖風化或者有軟弱夾層會怎樣，拱壩是凸向上游還是下游？這都是由拱形結構的內力特點決定的，其彎矩內力比同跨度的梁小很多，一部分荷載通過軸力的方式傳遞給了拱肩，拱肩處的支座反力比較大，在垂直向荷載作用下拱肩也會產生水平反力，因此，拱肩處對基巖質量要求高，不能有軟弱夾層，拱壩一般比較適合山區河流；至于拱壩的方向，凸向上游時沿著壩軸線方向軸力均為壓力，反之則為拉力，而混凝土材料的抗壓強度遠遠大于抗拉強度，所以很顯然，凸向上游才合理。

2.3 引入科技前沿成果，增強學生研究探究能力

錢偉長院士曾說過：“教學沒有科研做底蘊，就是一種沒有觀點的教育，沒有靈魂的教育”[3]。沒有創新精神的教師也不可能培養出有創新能力的人才，教師本人應該站在學科前沿，做科研的同時，將其引入教學；其實教與研是相長的，教學的同時，也是再學習與深入思考的過程。不過，在結構力學教學中，給學生介紹本學科前沿知識時，應視學生能力而定，盡量結合已學知識，深入淺出，簡要講清本質，不但讓他們覺得有能力進一步研究與引用該成果，還引起學生興趣，希望通過學習加入到該項研究中去，進而提高學生應用科研成果的創業創新能力。

2.4 合理設計實驗，用以驗證理論知識

力學實驗是基礎力學教學中不可或缺的一個環節，一方面能幫助大學生加深對基礎力學基本理論和概念的理解，更重要的是培養他們分析問題、解決問題和獨立工作的能力，以及提高他們的創新能力；但目前大多數高校結構力學是純課堂授課方式，多的加以結構力學求解器上機操作，很少有進行實驗教學的，為了加強學生綜合實踐操作能力、科學素養以及獨立思維能力，有必要通過理論講解結合實驗的方式增強學生學習效果。目前，力學一般還是通過驗證型實驗培養學生素質與能力，為保證其與理論教學有機結合，保證實驗效果，我校結構力學實驗在授課安排上，采用理論課教師承擔實驗課教學、實驗員從旁輔助的模式；實驗項目進行過程中，教師需指導學生為實驗目標進行大量實驗前準備工作，包括實驗原理學習、了解相關設備、耗材的使用方法。

3 結語

上述內容為筆者在結構力學教學過程中的一些淺見，隨著我國高等教育的不斷改革與發展，根據工科相關專業建設與課程培養計劃的調整、完善，教師們應不斷改進結構力學課程授課方式，以提高學生興趣，調動其學習熱情，增強學生實踐能力、創業創新能力，從而適應社會對工程技術人員的需求。

參考文獻：

[1]袁駟.一個基礎，兩座大廈——《結構力學》課程的改革思路與實踐[J].力學與實踐，1998，20：56-58.

[2]陳玉驥.“定性結構力學”教學問卷調查結果分析[J].中國建設教育，2011，3（5-6）：18-20

[3]廖瑛.工科結構力學學習方法探討[J].高等建筑教育，2002（4）：29-30