面向工程力學專業的結構力學課程改革探討

黃學偉，李曉玉，劉雯雯

(鄭州大學 力學與安全工程學院，鄭州 450001)

結構力學是力學專業重要的專業基礎課，在工程力學專業的課程教學中處于承上啟下的地位，課程的主要任務集中在理論力學和材料力學上，進一步講述了構件內力分布的規律，注重培養學生的力學應用能力和動手能力。結構力學的傳統教學中，教學知識點多，教學難度大，課時在不同程度上被壓縮，學生學習興趣不高，需對結構力學課程的教學環節進行改革，提升教學質量。

1 工程力學專業結構力學教學存在的問題

1.1 學生學習興趣不高

工程力學專業的學生有一部分是高考調劑過來的，對專業的認同性不高，對課程產生了畏難情緒。結構力學課程一般安排在大三學年，但大三學年專業課較多，學習任務繁重，課程本身難度偏大，不能激起學生的學習動力。

1.2 教學內容滯后

目前，結構力學還是以手算為主，教學內容上主要是理論教學，實驗教學匱乏，容易使學生陷入題海戰術，忽略了對力學基本原理的掌握，很難與實際工程結合起來。

1.3 現代教學手段的應用具有不確定性

采用多媒體教學課件可將結構力學中的概念、原理直觀表現出來，手機上使用雨課堂或學習通便可對課程進行管理，這些資源的合理利用可以增強課堂的吸引力，使學生踴躍參與到課堂教學中。各高校也采用各種平臺來開展網絡課堂教育，促進了結構力學課程的線上平臺建設，但也增加了學生在課堂上通過手機進行娛樂的可能性，增加了學生的不可控性，而且在線課堂看不到學生的學習狀態，很難達到線下教學中的互動效果。

1.4 考核方式單一

目前，結構力學的評價考核多以閉卷考試的形式來開展，期末考試試卷多采用經典題型來對學生進行考核和打分，導致學生對結構力學基本原理的理解過于膚淺。

2 工程力學專業結構力學教學改革與探索

2.1 優化教學內容，培養力學思維

工程力學專業的學生應注重力學思維的培養。力學具有數學與工程的雙重屬性，可以將工程問題簡化為數學問題，還可以將數學轉換為工程，用來指導工程實踐。結構力學主要講解桿系結構，這些結構在工程中普遍存在，主要培養學生的工程意識。在課堂教學中，應介紹結構中相關的力學理論方法，培養學生發現問題的能力，并將工程問題轉化為力學模型。

2.2 改革教學方法，采用多元化教學手段

結構力學傳統的教學方式基本都是以教材和板書為主要載體，但這種形式能夠承載的信息量有限，再加上縮減學時的現狀，很難提高學生的學習效果。隨著多媒體教學方法的開展，抽象的教學內容可以生動展示出來，但過多依賴多媒體教學可能會造成上課易懂，下課不會的情況。在課程教學中，需同時兼顧兩種教學方式，基于不同的教學內容，可選擇合適的教學方式來提高教學質量。

演示實驗法：實驗教學是工科教學中非常重要的一個環節，但相對于其他力學比較成熟的實驗室而言，結構力學實驗室還比較缺乏。應增加課堂演示實驗，作為課堂教學的良好補充。部分演示實驗可采用PPT動畫演示和數值模擬試驗演示，這些形式便于實施。

工程案例法：一些學生缺乏相關的依托專業背景，對工程實際的認識不夠深入，應多利用結構力學的相關知識來解釋力學現象，比如以石拱橋為例，鼓勵學生用力學原理對拱橋的優劣勢進行分析和解釋。

實踐教學法：傳統的結構力學課堂一般多進行關于計算題的解答，并強調解答中的技巧性，但學生往往忽略了這種計算解答與實際工程的關系。在教學中，可以適量增加關于結構模型設計的內容，加深理論與實踐的聯系。例如，在講解結構的內力計算時，可以利用硬紙板或竹片作為材料來制作不同類型的橋梁，通過結構力學計算其受力，通過載重試驗對比不同類型橋梁的承載能力。

互聯網教學法：在教學方式上，網絡教育平臺發揮了不可替代的作用，課上教學內容可以提前上傳到互聯網教學平臺上，學生可以提前預習。上課結束后，可將討論交流的重點內容上傳到網絡教學平臺上，以便學生及時進行復習和鞏固。教師還可以錄制一些附加視頻供學生學習，提高課程的深度和廣度。

2.3 改革教學考核方式，引入過程考核機制

結構力學傳統的考核方式主要依據教材，容易出現重成績輕過程的問題，即使增加平時成績的占比，但也僅以課后習題作業和課堂考勤為基礎，不能反映出學生在課程學習中的綜合能力。結構力學課程需引入過程考核機制，在傳統考核的基礎上注重過程考核，更好地評價學生在學習中的綜合能力。要擴大平時成績的來源，如結構模型設計、隨堂測驗、課程大作業等。可將學有余力且對結構力學感興趣的學生組成小組，以結構力學設計大賽為依托，加強結構力學基本原理在工程實踐中的應用，鼓勵學生用力學思維進行結構設計。