創新創業教育背景下的結構力學立體教學模式研究

靳春華，馮亞娟，魏春林

(遼寧工程技術大學工程管理系，遼寧葫蘆島 125105）

結構力學是土木工程專業必修的一門重要技術基礎課程之一，除了具有基礎課的基本概念、基本理論和基本方法為一體，邏輯推理嚴密有序、前后銜接相互貫通的特點，為實際工程結構的受力分析實用方法提供理論基礎外，還具有直接應用于實際工程結構受力分析的理論和方法；國內教育者一直不斷地探究該課程的課堂教學方法、教學模式和教學內容以及教材改革編寫和習題庫建立等。利用遼寧省建設免費供省內高校使用的在線學習平臺“酷學遼寧”，共享優質課程教育資源，打造開放合作的網絡教學與學習空間。實現了課程互選、學分互認和校際間教育教學優勢互補，探索建立利用信息化手段的校際協同育人新模式。

21世紀的競爭是經濟和綜合國力的競爭，實際是科技和教育的競爭，歸根結底是高素質人才的競爭。創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力。大力培養大學生創新創業能力是建立高校創新體系的關鍵性環節和基礎性內容，能有效地支持和推動國家創新體系的建立，對建設創新型國家也會起到積極的作用。作為肩負培養國家創新人才的高校教師，怎樣把所授課程講好，學生學好并應用和融合到大學生創新創業中，是非常值得思考與探討的，是一個非常有價值的課題。怎樣通過帶有抽象色彩的結構力學課程，再結合跨校修讀學分和大學生創新創業，把看似不相關三者有機的統一起來構建結構力學立體的教學模式，這樣相關文獻報道是很少見的。

1 研究內容

要構建一個基于大學生創新創業教育背景下的結構力學立體教學模式，需要做好以下幾個方面的工作。

1.1 創建良好的跨校學習效果

校內和校外的理論教學與學習是為了學生打好結構力學的理論知識功底。這樣需要跨校學習要有良好的學習效果才能與校內課堂教學與學習構成一個 “平面”，而不是校內課堂的一個點綴。要想達到這樣的效果需要使用方與建課方教師聯合組建課程團隊，跨校統一備課，共同商定課程大綱、教學進度安排、教學方式、考核方式等方面進行統一周密的籌劃。

1.2 提升結構力學課程學習興趣

校內課堂是校外學習的基礎和平臺，它的教學效果是關鍵中的關鍵。結構力學最大的特點是太抽象，也是一門非常有趣的一門課，但是只有把它的趣味性挖掘出來并講出來讓學生認同才能是有趣的課，才能把學生的學習興趣提升起來，使學生由被動學習變成主動學習。所以，提高學生對結構力學學習的熱情和興趣是需要研究的，不僅局限于課堂教學、線上學習還要需要實踐教學的輔助。

1.3 創新創業競賽指導與管理

大學生的創新創業首先要解決兩個關鍵問題：一是大學生具備創新的能力；二是有專業前景的創業方向。前一個需要培養，后一個需要調研和眼光，總之都需要教師培養、把握和把關。兩個問題解決后還要建立一套對參賽學生的指導和管理實施辦法。形成制度化，才能良好的運行、繼續與傳承。

1.4 構建結構力學課程立體教學模式

構建校內課堂學習、線上跨校學習、創新創業競賽三個維度構成結構力學立體教學模式，使三者有機融合起來，相互促進并能實施，取得良好效果，不僅是教學理論上的邏輯科學與閉合，還要有可行性具體實施計劃和良好教學效果。

2 實施方案

能夠使校內課堂學習、線上跨校學習、創新創業競賽三個維度構成結構力學立體教學模式落地，需要具體的實施方案。

2.1 理論課學習

2.1.1 校內與校外結合

首先根據使用方學時和學情與校外建課方老師共同商定課程教學大綱，使用方法、考核方式等詳細計劃；跨校學習主要作為學生線上學習資源，線上學習時間和內容有下限沒有上限，安排線上與線下答疑時間、以及建課方教師過來與學生面對面交流與答疑[3-4]。

另外采取多樣化教學手段、方法和技巧也是必不可少的。例如：采用啟發式教學、參與討論式教學、工程案例分析；教學內容以基本概念、基本原理和基本方法為主，突出重點，分散難點，公式的推導采取先結后推的方式；提高結構力學多媒體教學比重，達到20%等綜合手段。

2.1.2 課上與課下結合

結構力學內容相對較難理解僅僅靠課堂教學時間段學習是不夠的，需要學生課下繼續學習，只有多做題才能理解理論，也能提高理論應用實際的能力，所以課后的線上練習和線下習題練習是必不可少的。

2.2 結構力學實踐訓練學習

2.2.1 模型作業

為了挖掘結構力學的趣味性提高其學習興趣、為了培養和提高學生動手能力和團隊合作意識、為了后期競賽打基礎等原因，在相應章節內容上安排了一定的模型制作作業。模型制作使用材料沒有限制，提倡舊物利用，模型的結構和尺寸有界限設定，并采取團隊制作方式進行。

2.2.2 結構計算軟件學習

復雜結構適合應用計算軟件來計算，開展幾次力學軟件學習講座，培養學生應用計算機計算能力，為后期競賽計算打下基礎。

2.2.3 學院結構設計競賽

堅持理論聯系實際，注重培養學生分析問題和解決實際問題的能力。重視實踐能力培養，通過“結構設計競賽”，培養學生運用力學知識解決實際問題的能力。同時通過競賽驅動，激發學生學習興趣和學習熱情，增強學習動力，培養學生創新、創業的基本能力。

2.3 結構力學教學考核與管控

2.3.1 行程化考核制度

為了避免“一紙試卷定終身”，造成很多學生平時不學習考前臨時突擊現象[5]，另外這種考核也是不合理和有失公平的。基于這些問題采取行程化考核制度，邊學習邊考核。需要建立各項學習和任務的考核評分標準，得分記錄以及最后的統計工作。

2.3.2 校內與校外雙向考核

為了使跨校學習效果良好，對學生產生驅動和約束采取校內與校外雙向考核，校外考核成績也是這門課程成績的一項組成部分，這樣也利于兩種教學步調一致與統一。

2.3.3 實踐學習考核

為了給后期競賽打下基礎，驅動學生，實踐學習這部分也納入考核范圍。

2.4 創新創業競賽人才遴選與培養

2.4.1 多元考核遴選制度

由于教學資源相對豐富、理論教學與實踐教學結合、培養學生多項能力，所以考核種類是豐富的、多元的。另外還要選定態度積極上進、有意向創新創業的學生，當然這項不作為考核內容。

2.4.2 課外科研訓練選定創新創業方向

要想選定創業方向，僅有結構力學知識是遠遠不夠的，通過學校大學生課外科研訓練教改項目，為學生開闊知識等領域視野，選定創業方向。

2.4.3 結構力學立體教學模式建立

線上教學與學習、線下教學與學習、計算軟件教學與學習、理論教學與學習、實踐教學與學習、多元的行程化考核綜合起來構成結構力學立體教學模式。

3 實施成果

3.1 實現了校內與校外兩個教學統一

結構力學課程授課班級是工程管理專業四個班級共128人，校外修學分要求小班教學，主要通過學生自愿原則遴選出52人參加跨校學習的試點班。這部分學生的理論課學習的期末總成績比沒選跨校學習的傳統班學生總體成績提高了6.13%，試點班這部分學生最終課程通過率是100%，如圖1所示。通過建立完善校內外教學與考核制度使其兩個教學統一，是可行的、有學習效果的。

3.2 提高了動手能力

動手能力是實踐能力和創新能力基礎，為了培養這方面能力，結構力學課程的作業任務里加了一塊模型制作的板塊。如圖2所示通過模型制作，訓練和培養4個班學生動手能力，制定模型制作標準，使其達到要求，為后續的創新創業競賽打基礎。

圖1 傳統班與試點放期末總成績對比分析圖

圖2 結構模型制作作品

3.3 電算能力培養

面向全體學生開展幾次電算教學講座，培養學生應用力學軟件計算能力。不但可以加深課堂教學知識理解，還可以提高理論知識的解決實際問題的應用能力。主要介紹學習的有：結構力學計算器、MIDAS/civil等與專業方向相關軟件。力學電算能力的培養為后續結構設計競賽和產品研發計算打下科學計算的基礎，如圖3所示。

3.4 院級結構設計競賽

舉辦院級結構設計競賽如圖4所示，通過競賽使學生進一步掌握課堂所學知識，培養其將所學理論知識應用到實際的能力，使學生認識到結構設計合理性和創新性的實際意義，從而激發學生的創新活力和學習興趣。同時培養學生的動手能力、自我展示能力和團隊協作能力，活躍校園學術氛圍。采取自愿和淘汰機制最后選定50人左右作為參賽隊員。

圖3 應用MIDAS/civil軟件計算橋面系內力

圖4 結構設計競賽部分作品

3.5 有前景的創業方向的選定

與國家行業、產業前景和政策相適應，與領域前沿相適應，結合所學結構力學專業知識，選定建筑工業化的裝配式支撐體系方向作為創業方向。創業是一項艱難工作，要具備很強能力等很多條件和因素，考慮這些綜合結構力學理論與實踐考核結果最終選定10人參加創新創業競賽。

3.6 建立創新創業教育背景下的結構力學立體教學模式

建立起一套完整的教學改革理論體系和一套閉合的教學體系。建立起完備的教改系列相關實施性和可行性強的教改文件。這些成果為整個結構力學教學改革的實施運行提供保障，是教改落地“軟實力”。

3.7 取得良好的競賽成績

該教學模式2018年已經試行一個學年，因本課程作用而參加大學生創新創業類比賽并取得的成績：校級賽兩個金獎和一個一等獎、省賽建行杯“互聯網+創新創業”獲得金獎和“創青春”遼寧省大學生創業大賽獲得銀獎，“品茗杯”全國高校BIM應用畢業設計大賽兩個三等獎和一個優勝獎的良好成績。

3.8 實現了良好的教學循環

任何一個教學改革和活動，是否有效和成功，檢驗的標準不只是當下取得的成果和成績，更不是教師發表了教改論文，而是是否產生延伸的、循環的、甚至是長期的教學影響。在2018年基礎和影響下，良好的學習氛圍和勁頭在2019年這一屆學生中得到延續和發展，并且2018年教改試點學生繼續參加創新創業類比賽，培養和帶動下一屆學生。

4 結語

通過構建一個基于創新創業教育背景下的結構力學立體教學模式的實踐與嘗試，對教學理論上新認識的研究、實踐有如下的心得：一是在應用技能型人才培養方案構架上，提出課程立體化教學的理念，使學生的知識、能力和素質更加對接學業和就業需求；二是在現有課堂教學課基礎上，以其為依托，利用校外教學資源和實踐教學，突破學科定勢，對各個階段教學單元有機銜接，實現理實一體化教學體系；三是在人才培養上，根據學情特點，結合各教學單元特點和培養目標，進行靈活處理，揚長避短，實現了理論與實踐能力都要硬的人才培養目標；四是在考核評價上，實行行程考核制度，形成線上、線下、課上和課后多元學習，并將學生自主學習和學分結合起來，從而解決“教”和“學”的統一問題；五是實踐教學創新，增加一個院級結構設計競賽，通過競賽使學生進一步掌握課堂所學知識，培養學生多種能力，為后面教學活動和競賽打基礎。增加課后模型制作和電算軟件學習，可以加深對結構力學的學習興趣和理性認識。