獨立學院土木工程專業結構力學課程的教學思考

【摘要】結構力學作為土木工程專業的主干課程，以工科為主的獨立學院應該順應形勢，以培養全面發展的應用技術型人才為目標，從教學內容、教學手段處入手，理論與實踐相結合，積極探索適合獨立院校學生的教學方法。

【關鍵詞】結構力學教學；授課內容；授課手段；實踐環節

結構力學作為土木工程專業培養方案當中的重要基礎課程，主要介紹平面桿系結構的組成規律，外部因素（荷載與非荷載）作用下的內力與位移計算及結構動力響應的原理與計算方法，需要學生具備一定的邏輯思維能力與空間想象能力。而面對如今社會發展的新形勢，全面發展的應用型人才逐漸成為各類院校的培養目標。這樣的背景下，如何順應時代發展與社會需要，提升學生學習熱情，激發學習興趣，提升教學質量成為獨立學院教師在結構力學授課過程中亟待解決的問題。筆者結合自身教學經驗，從優化教學內容、豐富教學手段、聯系實踐教學三方面探討提升教學效果的方法與途徑。

1、優化教學內容，做到因材施教

1.1 選擇難度適當的教材

“工欲善其事，必先利其器”，教師手中的“利器”應當是一本適合學生課下預習、老師課堂講授的教材。尤其對于結構力學這樣一門邏輯性與空間感較強的課程，選取的教材與參考書要具備基本概念簡明扼要，理論推導條理清晰，配套例題難度適當，課后練習解答詳細的優點，任課教師需精心挑選，也可以在積累一定教學經驗的時候自主編寫適合自身教學環境的教材。

1.2 設置契合學生的教案

教師的備課教案應針對學生知識水平而定，嚴格執行教學大綱，區分重難點[1]。例如結構力學課程當中，幾何組成分析是全書的基礎，和靜定結構的判定、超靜定次數的確定密切相關，需要準備適量經典的例題給與講解。同時該部分內容作為整個課程的開篇，通過授課時與后續部分關聯也能在一定程度上激發學生的學習熱情。此外，教案設置還應結合工程實際，多設置實踐案例教學。如在講解結構體系的簡化時，以單層工業廠房為例列舉屋架、排架柱和吊車梁的實例圖，通過和計算簡圖的比較，加深學生對桿件、結點和支座簡化的理解，為培養學生工程直覺[2]和今后工作現場處理實際問題打下基礎。

1.3 講授有針對性的內容

結構力學是在學生已經修完高等數學、理論力學等工科類基礎課程后開設的，教學內容中會有部分和理論力學與材料力學重復[3]，例如求解靜定桁架的結點法、截面法，繪制平面靜定梁的內力圖等。針對這些內容，教師講授時可不再過多重復講解，而盡量從結構力學的角度為學生啟發新的解題思路。對施工管理方向與房建、路橋設計方向的不同學生，應有針對性的選擇教學內容的側重點。施工管理方向學生需要更多地建立對結構體系的認知和理解，掌握結構體系設置的安全性分析。設計方向的學生則應在結構的選型、受力分析、內力計算上多下功夫。注意學生專業的細化，并根據實際情況教學，這樣能讓學生體會到學以致用的意義，增進學習動力。

2、豐富授課手段，活躍教學課堂

內蒙古工業大學曾做過關于不同授課方式下結構力學教學效果的調查研究，對于傳統授課、多媒體教學及兩者結合的三種授課方式進行了比較。結果顯示，98.81%的學生認為多媒體與板書結合的教學方式更容易接受，教學效果更好[4]。教師傳統的板書教學有著推導公式詳細，便于學生記筆記的優點，但講授進度與圖形表達容易受限，尤其是遇到結構力學中桿件變形及虛位移問題時，如果學生空間聯系能力不足，知識便難以接受。多媒體PPT教學則表達具體，圖文并茂，更容易激發學生的學習興趣，但講解典型例題時往往存在幻燈片停留時間較短，解釋不夠細致的問題，造成學生理解不夠透徹[5]。因此，兩種方法相結合，適量詳細的板書和生動形象的PPT講稿既可以避免學生聽課疲勞，又提高了老師教學的趣味性與靈活性。

此外，在2017年的中國國際遠程與繼續教育大會上，一種結合線上線下、師生互動的“混合式”教學模式引起了參會人員的關注與探討。臺下的同學邊聽講邊用手機發送彈幕，講臺上的老師在授課的同時還就彈幕問題答疑解惑，這樣的課堂教學生動活潑，氣氛較以往輕松許多。信息科技高速發展的今天，學生獲取知識的渠道越來越多元化，而且如今的在線教育同樣在大力沖擊著高校的大學講堂，這就要求老師不僅要具有備課、講課的傳統技能，還應提高自身的信息技術運用能力、臨場組織與應變能力。當然，“混合式”教學模式的推廣與應用還應結合學校與學生的實際情況，就獨立學院而言，在課后習題講解、考前答疑等方面結合線下教學，能夠起到及時高效、有針對性、避免重復講解的效果，還可以實時傳遞課件以及相關電子資料。

3、注重實踐教學，提升學生興趣

結構力學作為理論主干課程，必須緊密結合實踐環節，學生所學的理論知識才能被熟練運用和掌握。如何結合將理論教學與實踐教學相結合，形成獨立學院的辦學特色，這一問題值得深思。

首先是結構實驗課與理論課的接軌，學生可利用實驗器材自行設計平面桿系結構，通過不斷的加載、調試，結合理論分析，去判定自己設計的結構是幾何可變還是幾何不變，能承受多大的外力荷載，能否比較和衍生出進一步的優化設計。探索這些實際遇到的問題，對于我們的學生來說比書本上的知識要更具有吸引力。其次，教師應安排適量課時教授工程電算方法，主要是結構力學求解器和PKPM、Midas等結構設計軟件[6，7]。求解器不僅可以起到驗證手工計算結果的作用，還可以計算和繪制復雜荷載作用下（如線性分布荷載）的結構內力圖和影響線。在計算機科學日益發展的今天，高校中結構設計軟件的教學也早已普及。理應將結構力學的實踐教學融入到專業課程設計和畢業設計當中，在理解計算原理和計算方法的基礎上，求解器和結構設計軟件的引入，既加快了運算速度，又能和手算結果相比對，往往起到事半功倍的學習效果。此外，應多鼓勵學生走出校園，參加校外實踐活動。以組織優秀學生參加省級結構設計大賽為例，先通過組建校內參賽小組并分配指導老師，完成設計作品進行校內初賽，選出優秀作品參加省級比賽。小組組員涵蓋各年級學生，起到傳幫帶的作用。結構模型的設計、制作、試驗到競賽的整個過程，足以充分鍛煉和培養學生的發明創新和動手實踐的能力，促進學生理論知識與社會實踐的深度結合，加深對專業知識的理解。學院的鼓勵與老師的支持會令學生在更大更廣闊的舞臺上揮灑汗水，筑夢青春。

結論：

獨立學院的力學類課程授課難度通常較大，其中又以結構力學為甚。授課教師理應勤于思考，以授課學生為出發點，因材施教，運用多種教學手段活躍課堂。更要注重理論聯系實際，認識到啟發式的教學實踐與工匠精神的培養同書本知識一樣重要。任重而道遠，還需要教師們的不斷探索與努力。

參考文獻：

[1]付果，彭旭龍.“結構力學”課程改革與實踐探討[J].中國電力教育，2013（10）：88～89.

[2]鄭玉國.結構力學課程教學應重視工程直覺的培養[J].高等建筑教育，2016，1（25）：100～103.

[3]陽令明，張儉民.地方院校結構力學課程改革與探索[J].高等建筑教育，2016，1（25）：88～91.

[4]時金娜，李元晨，等.不同授課方式下結構力學課程教學效果的調查研究[J].中國電力教育，2015，5（24）：52～55.

[5]楊建功，路維，等.關于結構力學課程改革中的幾點探討[J].教育現代化，2016，9（27）：121～122.

[6]趙延林，高紅梅.面向工程的結構力學課程教學模式研究[J].山西建筑，2014，5（40）：244～245.

[7]侯祥林，孫雅珍.力學系列課程多媒體輔助教學系統的研發與應用[J].沈陽建筑大學學報（社會科學版），2012，3（14）：318～321.

作者簡介：

冉然，1990年生，男，現為武漢科技大學城市學院教師。

課題來源：武漢科技大學城市學院 課題名稱：力學課程在線輔導平臺建設與應用研究 課題編號：2017CYYBJY002