结构力学教学与综合素质培养

李海涛+陈国+杨平+黄新+黄东升+郑晓燕

摘要：本文主要探讨了结构力学教学与综合素质的培养。在教学过程中，灌输知识的同时，要着重培养学生的思维能力、创新能力、自学能力、现代计算机应用能力和实践能力。培养综合素质并无固定模式，教学过程中，要结合学科和课程特点进行研究，并随社会发展、科学进步不断发展；教师要不断对自己充电，积极提高自身的综合素质，教学过程中注重基础知识并善于强化问题意识，激发学生的学习兴趣，进行有效的积极的引导，定能为国家培养出综合素质较高的急需人才。

关键词：结构力学；综合素质；教学；培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）35-0069-02

作为土木工程专业的一门重要专业基础课，结构力学的教学内容与工程实践联系紧密，同时也是后续很多专业课的学习基础，在这门课程的学习中培养学生的结构分析和计算能力是学生走向工作岗位或以后进一步深造的基础。在进行结构力学教学的同时，加强对学生综合素质的培养，对实现人才培养目标有着举足轻重的作用。《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》[1]提出“继续深化人才培养模式、课程体系、教学内容和教学方法等方面的改革，实现从注重知识传授向更加重视能力和素质培养的转变”。具备过硬的综合素质是新时代对专业技能人才的基本要求。本文将就结构力学教学与综合素质的培养进行实践探索和理论研究。

一、创新能力培养

2011年，高等学校土木工程学科专业指导委员会[2]提出了深化教学改革的专业发展战略。培养具有创新能力的高素质人才是高等教育界的共识。传统教育注重知识灌输。笔者在讲课的过程中，多数学生只知道被动地接受知识。问题是创新的动力，要不断提出问题，促使学生积极思考，刺激创新思维的形成。

在教学过程中，可以采取启发式教学。针对每一个知识点，预先设计好对应的相关问题，在讲解的过程中，不断地通过提问，抛砖引玉，一步步引导学生去思考问题，最终达到学习知识，培养创新能力的目的。比如在讲完图1所示的内力计算后，鼓励学生去思考当k=∞和k=0时，该超静定结构内力的变化，并鼓励大家进行三种刚度情况计算结果的对比，探讨刚度比值变化对结构内力的影响。当然，还可以鼓励大家去思考位移法、力法计算的异同，借以培养学生的发散思维能力和综合能力。教师应该像导游一样，引导学生进入知识的海洋，给课堂带来活跃的气氛。为了制造该类情境，教师可以从新问题的左右、前后设置引发思考的线索，促使学生进行探索性思维；还可以重现该学科发展的历史情况，让学生设身处地重新体验科学巨匠走过的探索之路。在前述初步培养学生创新思维方法的基础上，想要进一步形成创新思维，需要鼓励学生发挥主观能动性，广泛观察生活，积极思考，多提出新颖、独特且富有科学意义的问题。在平常的教学活动中，引导学生积极去发现问题、提出问题，鼓励学生发表自己的观点、见解，开展讨论互动。教师要善于将一些力学情景引入到教学活动中，激发学生用所学的知识来解决问题。作为教师在结构力学教学过程中应鼓励学生积极思考、自由探索，并善于激发学生对现象、问题保持敏感和好奇，引导学生的发散性思维，形成独立见解，避免思维定式和滞涩，最后达到培养学生创新能力的目的。

二、实践能力培养

培养具有实践能力的高素质专业技能人才在高等教育界是一个共识。《中华人民共和国高等教育法》第五条[3]明确指出：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。”结构力学课程源于工程实践，用于工程实践，故在结构力学的教学过程中要坚持理论联系实际。教师可从身边的具体建筑讲起，比如结合所在教室的结构体系，从建筑结构力学模型的简化、受力分析、内力计算到最终建筑结构的设计及安全性的判定等，将各种结构力学模型的创建与工程实践中的具体问题作对比；要尽可能多地将所讲授知识与工程实际相结合。另外，教师还要尽可能结合课本知识，选择学校附近相关建筑，带学生实地参观，理论联系实际讲解，解答学生的疑问。引导学生把实际结构模型化，并同课本中的计算模型对应起来，使学生能够学以致用。另外，积极开展第二课堂活动。比如组织学生进行结构模型制作，参加校内外省内外国内外各级各类结构设计大赛。在条件许可的情况下，可以鼓励或组织学生参加同结构相关各类科学研究实验活动。当今时代，各种新的工程结构形式不断涌现，检测手段的实验分析在结构可行性确定、定型及设计优化方面所起的作用越来越重要。教师在这个过程中，引导熟悉和掌握实验分析的基本原理和操作步骤，积极鼓励学生将所学结构力学基本理论知识运用到实验过程中，从而提高分析和解决工程问题的能力。通过这一系列的活动，增强了学生的科学研究意识，提高了学生的实践动手能力，加强了学生的表达能力、协调组织能力和发挥团队合作精神。笔者在讲授结构力学的同时，鼓励学生参与到自己的科研活动中，取得了较好的培养效果。

三、自学能力培养

授人以鱼不如授人以渔。美国卡内基教学促进会提出：“任何大学都不可能向学生传授所有的知识，大学教育的基本目标是要给学生提供终身学习的能力。”结构力学中有很多计算方法，在让学生掌握各种计算方法的特点的基础上，培养学生根据具体问题选择恰当计算方法的能力，使学生了解各种计算方法最适合求解的问题。教学过程中，教师要使学生不仅具备对既定知识的掌握能力，更要具备善于发现问题、分析问题的思维能力以及善于利用学习资源自主获取知识的能力。教师要善于把学生学习能力的培养贯穿到整个过程中，注重方法的指导。备课时，教师要围绕学生学什么，积极为其自学提供内涵丰富多姿多彩的相关资料；为了引导学生，极大限度培养学生自主学习的能力，要选择能充分调动学生的积极性和主动性的适当方法。经济的快速发展，使得人们对建筑结构的形式提出了更高的要求，这也使得建筑结构的设计计算日益复杂，要培养青年学生在本科学习阶段及其将来的求学或职业生涯中坚持不懈连续不断地发展和完善自我及解决问题的能力。endprint

四、思维能力培养

在结构力学教学过程中，注意培养学生的思维能力——系统化的全面的思维模式。积极引导学生对学过内容进行全面的系统的总结和高度概括，形成全面的认识。通过这种系统的全面的认识，把学到的东西举一反三，活学活用。在此之前，学生已学了理论力学和材料力学的基础知识，因此在结构力学的讲授中，学生较易形成系统化的思维模式。例如在整个力学系统中，各种结构或构件的计算，各种计算方法的采用，归根结底就是三个条件（平衡条件、物理条件、几何条件）中的一个或两个或三个条件的运用问题。理解了这一点，就可以在此基础上对各种结构过构件、各求解方法进行系统的总结和分析，形成系统的全面的认识。另外，还要着重引导学生进行探索性思维，培养学生探索未知世界的能力，教师在结构力学教学过程中应善于营造这样的情景，有意识地激发学生求知欲望，去探索真理。

五、计算机应用能力培养

在结构力学的教学过程中，应加强计算机应用能力的培养。手算方法进行复杂结构分析的能力与范围极其有限，由于所采用的计算模型只能是较简略的近似模型，这就使得其结果的精确性与可靠性都不高。建筑结构分析与设计早已进入计算机时代，计算机技术与结构力学学科发展的必然结果就是在结构力学课程教学中引入计算机方法。目前，基本上各种复杂的建筑结构与载荷工况的分析均可以用有限元法或矩阵分析法通过电脑实现。在结构力学教学活动中，加强计算机方法教学有着很强的紧迫性，是这门课程教学改革的大趋势。以电算能力考察人才业务水平是不少用人单位接纳人才的标准之一。针对这种形势，将计算机列为学生必须掌握的基本内容很有必要，而只将结构电算教学作为该门课程教学的补充是远远不够的。因此，在培养学生手算能力的同时，引入以电算为手段的有限元软件和编程求解软件，将电算和手算有机结合到一起，还可以将两种方法的计算结果进行相互检验，验证结果的正确性，提高学生的计算机设计与应用能力。对于计算机编程结构力学计算，要注重同上机的结合。编制电算程序是个综合能力的训练过程，既包括分析问题，建立电算模型和操作、调试微机的能力及解决实际问题的能力，同时也包括了掌握与熟练地应用相应语言程序的能力。上机时，为了完成具有不同结构形式、不同支承条件或不同载荷条件的结构计算问题，可以要求学生将以前所学的典型程序作一些必要的修改或独立编写一个相类似的程序。学生对编程技术有较深入的掌握与了解，才能进行独立编程。针对结构力学计算问题，教师要引导学生建立相应计算模型，确定相对应的程序框图，在此基础上编制程序，并进行上机调试，通过后计算出正确结果，对于这样的全过程只有学生通过不断实践刻苦努力，才能较好地掌握。

在结构力学课程教学活动中，根据党的教育方针，培养学生的综合素质意义深远。思维能力、实践能力、创新能力、自学能力和计算机应用能力等这些综合素质的培养没有固定模式，这要求教师在教学活动中积极结合课程和学科特点展开研究，还要与时俱进，随着社会发展、科学进步不断发展，坚持在发展中创新，在创新中发展。新时代的教师，要以“科学发展观”为指导，不断对自己充电，积极提高自身的综合素质，教学过程中注重基础知识并善于强化问题意识，激发学生的学习兴趣，进行有效的积极的引导，定能为国家培养出综合素质较高的急需人才。

参考文献：

[1]教育部.中华人民共和国教育部公报[DB/OL].http：//www.gov.cn/zwgk/2007-03/01/content_538286.com.

[2]高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]中华人民共和国.中华人民共和国高等教育法[L].北京：法律出版社，2002.

[4]刘京红，等.结构力学教学中培养学生可持续发展能力研究[J].河北农业大学学报（农林教育版），2008，10（1）：56-58.

[5]张妃二，等.在结构力学教学中加强学生能力的培养[J].广东工业大学学报（社会科学版），2001，1（1）：50-52.

基金项目：江苏省优势学科建设工程项目；南京林业大学高校高等教育研究课题。endprint

四、思维能力培养

在结构力学教学过程中，注意培养学生的思维能力——系统化的全面的思维模式。积极引导学生对学过内容进行全面的系统的总结和高度概括，形成全面的认识。通过这种系统的全面的认识，把学到的东西举一反三，活学活用。在此之前，学生已学了理论力学和材料力学的基础知识，因此在结构力学的讲授中，学生较易形成系统化的思维模式。例如在整个力学系统中，各种结构或构件的计算，各种计算方法的采用，归根结底就是三个条件（平衡条件、物理条件、几何条件）中的一个或两个或三个条件的运用问题。理解了这一点，就可以在此基础上对各种结构过构件、各求解方法进行系统的总结和分析，形成系统的全面的认识。另外，还要着重引导学生进行探索性思维，培养学生探索未知世界的能力，教师在结构力学教学过程中应善于营造这样的情景，有意识地激发学生求知欲望，去探索真理。

五、计算机应用能力培养

在结构力学的教学过程中，应加强计算机应用能力的培养。手算方法进行复杂结构分析的能力与范围极其有限，由于所采用的计算模型只能是较简略的近似模型，这就使得其结果的精确性与可靠性都不高。建筑结构分析与设计早已进入计算机时代，计算机技术与结构力学学科发展的必然结果就是在结构力学课程教学中引入计算机方法。目前，基本上各种复杂的建筑结构与载荷工况的分析均可以用有限元法或矩阵分析法通过电脑实现。在结构力学教学活动中，加强计算机方法教学有着很强的紧迫性，是这门课程教学改革的大趋势。以电算能力考察人才业务水平是不少用人单位接纳人才的标准之一。针对这种形势，将计算机列为学生必须掌握的基本内容很有必要，而只将结构电算教学作为该门课程教学的补充是远远不够的。因此，在培养学生手算能力的同时，引入以电算为手段的有限元软件和编程求解软件，将电算和手算有机结合到一起，还可以将两种方法的计算结果进行相互检验，验证结果的正确性，提高学生的计算机设计与应用能力。对于计算机编程结构力学计算，要注重同上机的结合。编制电算程序是个综合能力的训练过程，既包括分析问题，建立电算模型和操作、调试微机的能力及解决实际问题的能力，同时也包括了掌握与熟练地应用相应语言程序的能力。上机时，为了完成具有不同结构形式、不同支承条件或不同载荷条件的结构计算问题，可以要求学生将以前所学的典型程序作一些必要的修改或独立编写一个相类似的程序。学生对编程技术有较深入的掌握与了解，才能进行独立编程。针对结构力学计算问题，教师要引导学生建立相应计算模型，确定相对应的程序框图，在此基础上编制程序，并进行上机调试，通过后计算出正确结果，对于这样的全过程只有学生通过不断实践刻苦努力，才能较好地掌握。

在结构力学课程教学活动中，根据党的教育方针，培养学生的综合素质意义深远。思维能力、实践能力、创新能力、自学能力和计算机应用能力等这些综合素质的培养没有固定模式，这要求教师在教学活动中积极结合课程和学科特点展开研究，还要与时俱进，随着社会发展、科学进步不断发展，坚持在发展中创新，在创新中发展。新时代的教师，要以“科学发展观”为指导，不断对自己充电，积极提高自身的综合素质，教学过程中注重基础知识并善于强化问题意识，激发学生的学习兴趣，进行有效的积极的引导，定能为国家培养出综合素质较高的急需人才。

参考文献：

[1]教育部.中华人民共和国教育部公报[DB/OL].http：//www.gov.cn/zwgk/2007-03/01/content_538286.com.

[2]高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]中华人民共和国.中华人民共和国高等教育法[L].北京：法律出版社，2002.

[4]刘京红，等.结构力学教学中培养学生可持续发展能力研究[J].河北农业大学学报（农林教育版），2008，10（1）：56-58.

[5]张妃二，等.在结构力学教学中加强学生能力的培养[J].广东工业大学学报（社会科学版），2001，1（1）：50-52.

基金项目：江苏省优势学科建设工程项目；南京林业大学高校高等教育研究课题。endprint

四、思维能力培养

在结构力学教学过程中，注意培养学生的思维能力——系统化的全面的思维模式。积极引导学生对学过内容进行全面的系统的总结和高度概括，形成全面的认识。通过这种系统的全面的认识，把学到的东西举一反三，活学活用。在此之前，学生已学了理论力学和材料力学的基础知识，因此在结构力学的讲授中，学生较易形成系统化的思维模式。例如在整个力学系统中，各种结构或构件的计算，各种计算方法的采用，归根结底就是三个条件（平衡条件、物理条件、几何条件）中的一个或两个或三个条件的运用问题。理解了这一点，就可以在此基础上对各种结构过构件、各求解方法进行系统的总结和分析，形成系统的全面的认识。另外，还要着重引导学生进行探索性思维，培养学生探索未知世界的能力，教师在结构力学教学过程中应善于营造这样的情景，有意识地激发学生求知欲望，去探索真理。

五、计算机应用能力培养

在结构力学的教学过程中，应加强计算机应用能力的培养。手算方法进行复杂结构分析的能力与范围极其有限，由于所采用的计算模型只能是较简略的近似模型，这就使得其结果的精确性与可靠性都不高。建筑结构分析与设计早已进入计算机时代，计算机技术与结构力学学科发展的必然结果就是在结构力学课程教学中引入计算机方法。目前，基本上各种复杂的建筑结构与载荷工况的分析均可以用有限元法或矩阵分析法通过电脑实现。在结构力学教学活动中，加强计算机方法教学有着很强的紧迫性，是这门课程教学改革的大趋势。以电算能力考察人才业务水平是不少用人单位接纳人才的标准之一。针对这种形势，将计算机列为学生必须掌握的基本内容很有必要，而只将结构电算教学作为该门课程教学的补充是远远不够的。因此，在培养学生手算能力的同时，引入以电算为手段的有限元软件和编程求解软件，将电算和手算有机结合到一起，还可以将两种方法的计算结果进行相互检验，验证结果的正确性，提高学生的计算机设计与应用能力。对于计算机编程结构力学计算，要注重同上机的结合。编制电算程序是个综合能力的训练过程，既包括分析问题，建立电算模型和操作、调试微机的能力及解决实际问题的能力，同时也包括了掌握与熟练地应用相应语言程序的能力。上机时，为了完成具有不同结构形式、不同支承条件或不同载荷条件的结构计算问题，可以要求学生将以前所学的典型程序作一些必要的修改或独立编写一个相类似的程序。学生对编程技术有较深入的掌握与了解，才能进行独立编程。针对结构力学计算问题，教师要引导学生建立相应计算模型，确定相对应的程序框图，在此基础上编制程序，并进行上机调试，通过后计算出正确结果，对于这样的全过程只有学生通过不断实践刻苦努力，才能较好地掌握。

在结构力学课程教学活动中，根据党的教育方针，培养学生的综合素质意义深远。思维能力、实践能力、创新能力、自学能力和计算机应用能力等这些综合素质的培养没有固定模式，这要求教师在教学活动中积极结合课程和学科特点展开研究，还要与时俱进，随着社会发展、科学进步不断发展，坚持在发展中创新，在创新中发展。新时代的教师，要以“科学发展观”为指导，不断对自己充电，积极提高自身的综合素质，教学过程中注重基础知识并善于强化问题意识，激发学生的学习兴趣，进行有效的积极的引导，定能为国家培养出综合素质较高的急需人才。

参考文献：

[1]教育部.中华人民共和国教育部公报[DB/OL].http：//www.gov.cn/zwgk/2007-03/01/content_538286.com.

[2]高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]中华人民共和国.中华人民共和国高等教育法[L].北京：法律出版社，2002.

[4]刘京红，等.结构力学教学中培养学生可持续发展能力研究[J].河北农业大学学报（农林教育版），2008，10（1）：56-58.

[5]张妃二，等.在结构力学教学中加强学生能力的培养[J].广东工业大学学报（社会科学版），2001，1（1）：50-52.

基金项目：江苏省优势学科建设工程项目；南京林业大学高校高等教育研究课题。endprint