关于《结构力学》实验课程建设的探讨

朱亚林++李端洲

摘 要：《结构力学》课程是土木工程专业的一门重要的专业基础课，在整个土木工程课程体系中处于承上启下的核心地位，担负着传授学生结构概念、培养学生专业分析计算能力和创新意识的责任。但是，传统《结构力学》课程是没有实验内容的，这严重影响了学生对理论内容的理解和掌握。目前关于结构力学的实验课程建设的研究较少，只有少数高校在尝试结构力学实验课程的开设，应相应开展实验课程教学，加强学生对理论内容的理解和掌握。该文就《结构力学》实验课程建设的问题进行了初步探讨，为相关实验课程研究提供参考。

关键词：结构力学 实验 建设

中图分类号：C642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0147-02

结构力学课程是土木工程专业的一门重要的专业基础课。按照卓越工程师人才的培养目标定位和结构力学本身的特点，我们将结构力学内容分为基本部分和专题部分。基本部分在先修的理论力学和材料力学等课程基础上进一步研究杆件结构的组成规律、计算原理和计算方法，了解各类杆件结构的受力性能，为学习结构力学的专题部分和有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础，进而培养学生结构受力分析与计算的能力。结构力学的专题部分是结构力学知识的加深和拓宽，视专业方向和学时的多少，内容的选择也有不同。如道桥方向专业，加强“影响线及其应用”基本内容的教学；建筑工程方向专业，增加了“分层法”和“剪力分配法”等教学内容[1-3]。

《结构力学》在整个土木工程课程体系中处于承上启下的核心地位，担负着传授学生结构概念、培养学生专业分析计算能力和创新意识的责任。但是，传统《结构力学》课程是没有实验内容的，这严重影响了学生对理论内容的理解和掌握。在2010年，国家级教学名师奖获得者王焕定教授提出了“实验结构力学”思想，并将这一教学思想在教育部结构力学及弹性力学课程指导小组会议上以主题报告的形式向国内同行做了介绍，获得了国内同行的一致好评并已引起指导小组的重视。

目前关于结构力学的实验课程建设的研究较少，只有少数高校在尝试结构力学实验课程的开设，如哈尔滨工业大学，他们成立了实验结构力学教学研究团队，开展实验结构力学课程平台建设，主要开展的实验内容有：静定结构内力、位移测量；超静定结构内力、位移测量；互等定理的验证；力法、位移法解超静定结构方法原理的验证；机动法画影响线的验证；结构的自振特性测定等。具体在实现过程采取的方式如下：不限学时，在一个学期内学生自行安排时间完成指定内容的实验；不限模型，学生自行设计实验模型和实验流程，但需完成指定的实验内容；教师只做必要的指导，从头到尾都由学生自己操作；带有研究性质，学生自行分析实验失败或误差原因，自行提出改进方案措施，直到实验结果满足教师的要求；鼓励创新实验，鼓励学生在完成指定实验内容的基础上，提出完成自行设计的实验内容；实验成绩计入课程成绩，创新实验内容予以加分鼓励[4-6]。

针对我校土木工程卓越工程师计划的实施，目标是培养素质高、能力强的工程技术人才，不仅具有坚实的理论基础知识，而且要求进行严格的、系统的专业技能训练，具有创新能力。因此针对现有结构力学课程教学内容，应相应开展实验课程教学，加强学生对理论内容的理解和掌握，更有助于培养学生专业分析计算能力和创新意识。为适应社会需要，不断改革创新，是结构力学课程建设遵循的原则，加强素质教育、努力培养学生创新能力是结构力学课程建设追求的目标。

在汲取其他高等院校在结构力学实验课程教学方面的优秀经验，结合自身现有的研究基础，制定结构力学实验课程教学内容，自主研发结构力学实验教学平台，着手增加实验内容教学，尤其是增加创新能力实验环节教学，提高实验教学质量，培养优秀的创新人才。现要解决的问题主要有以下几个方面。

1 自主研发结构力学实验教学平台

在《结构力学》课程理论教学内容的基础上，需自主研发结构力学实验教学平台，该实验平台能方便地安装各种测试仪器仪表、加载装置；能实现结构常用各种支承的约束装置；能实现学生自主设计实验模型和实验方案的要求。学生可以在实验平台上操作实验设备，从而增强学生的动手能力，同时能提高学生的创新意识。

2 编制相应的结构力学课程实验教学指导书

有了实验教学平台，还不能让学生全部真正理解实验设置的目的，必须要做进一步的解释和理论指导，增强学习效果。参考以往材料力学和理论力学的实验教学过程，还应编制相应的实验教学指导书，它是一个非常有效的方法，让实验效果更加明显地展示在学生面前。

3 培养团队人才梯队建设

在现有教师队伍中，加强人才梯队建设，适应形势发展，及时捕捉科技前沿信息，跟上节奏。同时需要不定期派遣结构力学教师参加相关项目调研，参加大型国内外会议学习，努力提高自身教学科研素质，增强创新实践能力。

总之，以《结构力学》的理论课程为依托，着力开展结构力学实验课程建设，既可提高结构力学的教学质量，还可使学生深刻理解力学建模只是在一定计算（工具）环境下的一种近似简化，使学生更精确地掌握结构在荷载等作用下的真实性态，促进和完善《结构力学》的课程建设。一方面，以社会实际需要为载体的卓越工程师人才培养模式研究，通过构建以提高学生动手和创新能力培养为中心的教学体系，建设结构力学实验教学平台，提高了结构力学实验教学质量；另一方面，改革现有的传统教学方法，形成理论教学与实验相结合的教学模式，同时更新课程实践内容，激发学生的学习兴趣，进而提高课程的教学效果和教学质量。

参考文献

[1] 龙驭球，包世华.结构力学教程（I）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 龙驭球，包世华.结构力学教程（II）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3] 李廉锟.《结构力学》（上、下册）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4] 姬慧.《结构力学》课程教学改革的实践与思考[J].太原大学学报，2001（2）：4-7.

[5] 杨晓丹.《结构力学》实验新模式的构建[J].华东船舶工业学院学报，2001，1（4）： 89-91.

[6] 廖瑛.工科结构力学学习方法探讨[J].高等建筑教育，2002（4）：29-30.endprint