應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)方法的研究與探索

張艷敏 王素莉 溫立平

摘 要：結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果直接影響學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。筆者從教具的應(yīng)用、工程實際與理論的結(jié)合、力學(xué)實驗的開展等多個方面，提出自己在改革教學(xué)方法、增強教學(xué)效果上的教學(xué)體會。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)效果

一、靈活運用教具，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門理論性很強的課程，其中很多概念和原理比較抽象，學(xué)生難以理解。為此，筆者設(shè)計制作了專門的結(jié)構(gòu)力學(xué)教具來輔助課堂教學(xué)。例如，幾何構(gòu)造分析部分，筆者設(shè)計制作了不同尺寸的各種桿，來組裝出四連桿機構(gòu)、帶斜桿的四連桿，形象展現(xiàn)了由幾何常變體系到幾何不變體系的過渡，同時，還組裝出瞬變體系及教材上各例題中的結(jié)構(gòu)，引起學(xué)生極大的興趣；又如，在講解機動法做影響線時，很多學(xué)生不能正確繪制機構(gòu)的虛位移圖，筆者也制作出與例題相同的桿系機構(gòu)，直觀展示出其彎矩、支反力等所對應(yīng)的虛位移形式，使學(xué)生對虛位移有了感性的認(rèn)識；另外，在結(jié)構(gòu)動力學(xué)部分，筆者還制作出單自由度體系、兩自由度體系的模型，在課堂展示質(zhì)量、剛度對自振頻率的影響，講解鞭梢效應(yīng)、動力吸振器等概念。以上這些結(jié)構(gòu)力學(xué)教具的應(yīng)用，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，有效增強了課堂教學(xué)效果。

二、結(jié)合工程實際，培養(yǎng)學(xué)生工程意識

結(jié)構(gòu)力學(xué)理論性雖然較強，但課程中大部分的內(nèi)容都有其工程背景，它們實際上是由實際工程經(jīng)過力學(xué)簡化得到的，就是所謂的“力學(xué)建模”。而結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析計算都是直接針對結(jié)構(gòu)計算簡圖進行，省略了“力學(xué)建模”這一步驟，因此學(xué)生不容易建立實際工程與計算簡圖二者之間的聯(lián)系。筆者在授課時盡可能地把教學(xué)內(nèi)容和工程實際相結(jié)合，利用工程案例進行力學(xué)簡化，得到力學(xué)計算簡圖，再對其進行力學(xué)分析和計算，一方面使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握了結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論和計算方法，另一方面使學(xué)生了解了工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)簡化思路和過程，把計算簡圖和工程實際結(jié)合起來，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識。例如，靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算部分，引入我校振動臺廠房屋架結(jié)構(gòu)、自行車棚懸臂剛架結(jié)構(gòu)、趙州橋拱結(jié)構(gòu)等身邊的例子，把工程實物和力學(xué)概念有機結(jié)合起來。

三、開展力學(xué)實驗，培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力

新時期土木工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求學(xué)生具有較高的實踐和創(chuàng)新能力，為補足結(jié)構(gòu)力學(xué)傳統(tǒng)理論授課在該方面培養(yǎng)的欠缺，我系引進和開發(fā)了結(jié)構(gòu)模型靜力及動力加載實驗設(shè)備，開展了結(jié)構(gòu)力學(xué)課內(nèi)實驗及課外開放實驗。內(nèi)容涉及結(jié)構(gòu)模型靜載試驗、力學(xué)求解器應(yīng)用實驗和結(jié)構(gòu)動力學(xué)實驗三方面，具體項目有梯形桁架、門式排架等結(jié)構(gòu)模型靜載試驗，結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計算連續(xù)梁及剛架實驗，單自由度系統(tǒng)動力特性測試實驗，橫向及豎向共振演示實驗，五層框架結(jié)構(gòu)振型測試實驗、隔震系統(tǒng)演示實驗等。同時在保障課內(nèi)實驗教學(xué)的前提下，開放力學(xué)實驗室，鼓勵學(xué)生自主擬題，開展設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗。通過實驗教學(xué)，學(xué)生對結(jié)構(gòu)模型實驗的原理和方法有了基本的了解，實踐動手能力和創(chuàng)新探索能力也得到了鍛煉和提升。

四、合理利用多媒體，提高課堂教學(xué)效率

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中，教師通過板書授課，通常是邊講解理論邊繪圖，以突出重點和難點，優(yōu)點是可以及時從課堂反應(yīng)中了解學(xué)生對內(nèi)容的理解和掌握程度，以調(diào)整自己的進度，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。但這種教學(xué)方式在目前課程內(nèi)容增加、學(xué)時縮減的大環(huán)境下難以滿足新時期應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。而多媒體技術(shù)的應(yīng)用則有效解決了這個難題。對于教學(xué)中一些描述性知識或抽象性概念和現(xiàn)象，可以采用圖片、動畫或視頻來展現(xiàn)，既增強了感性認(rèn)識，又節(jié)約了時間，提高了教學(xué)效率和效果。

五、豐富教學(xué)資源，提高學(xué)生自學(xué)能力

當(dāng)前社會，終身學(xué)習(xí)的思想已經(jīng)得到大家的一致認(rèn)可，具備自學(xué)能力已成為人才培養(yǎng)中必不可少的一項要求，而這僅靠課上講授是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。筆者為滿足學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)的要求，在學(xué)院網(wǎng)絡(luò)平臺上進行課程資源建設(shè)，錄制了結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)視頻，編制了適應(yīng)學(xué)生水平的結(jié)構(gòu)力學(xué)習(xí)題集，建設(shè)了試題庫和實驗項目庫，完善了教學(xué)大綱、授課計劃、考試大綱、PPT課件、電子講稿等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，同時進行網(wǎng)上討論和答疑，促使學(xué)生加強課下自主學(xué)習(xí)。

參考文獻：

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基金項目：防災(zāi)科技學(xué)院教研教改項目（項目編號：JY2017B04）。

作者簡介：張艷敏（1977— ），女，河北鹿泉人，碩士研究生，講師，研究方向：力學(xué)教學(xué)及結(jié)構(gòu)性能分析。