结构力学课堂教学方法的探讨

摘要：本文依据结构力学的学科特点，结合学生在课堂的表现，对结构力学课堂教学方法进行了探讨，提出在教学中要注重教学内容与学生专业的融合、理论与工程实际的融合、新知识点与基础理论的融合、多媒体与传统板书的融合，利用“四个融合”达到激发学生学习兴趣，提高学习质量的目的。

关键词：结构力学；教学方法；四个融合

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1674-120X（2016）23-0059-02 收稿日期：2016-05-30

基金项目：2015安徽省质量工程项目“工程力学特色专业”（2015tszy010）；2015安徽省质量工程项目“名师工作室”（2015msgzs136）。

作者简介：赵丽霞（1980—），吉林磐石人，讲师，硕士研究生，主要研究方向：动态断裂力学。

结构力学是研究工程结构受力和传力的规律，以及如何进行结构优化的学科。结构力学研究的内容包括结构的组成规则、结构在各种效应作用下的响应。这些效应包括外力、温度效应、施工误差、支座变形等；响应主要是内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）的计算、位移（线位移、角位移）的计算，以及结构在动力荷载作用下的动力响应（自振周期、振型）的计算。结构力学是土木工程及相关专业的一门重要专业基础课，它既是前续材料力学课程的深化和延伸，又是后续专业课程的基础，因此在整个课程中占有重要地位。

一、注重教学内容与学生专业的融合

结构力学研究内容繁多，可分为基本内容和选学内容两大部分，基本内容包括体系的几何组成分析、静定结构的内力和位移计算、静定结构的影响线、力法、位移法、力矩分配法、矩阵位移法等；而选学内容则包括结构动力计算、无剪力分配法、剪力分配法、连续梁的内力包络图、超静定结构影响线和结构的极限荷载等。基本内容是课上必讲、学生必学的，因为这部分内容不仅可以使学生独立解决一些实际工程问题，也是后续选学部分的基础。但因为学生专业方向不同，对知识的侧重点也不同，即使是对基本内容也会有掌握程度上的差异。例如，在研究“静定结构内力计算”时，一般我们会讲解梁、刚架、拱、桁架和组合结构这几种结构形式，对于桥梁工程方向，拱的内力计算是一个重要内容，它是桥梁工程中拱桥的设计和计算的基础；但对于建筑工程方向来说，就没有如此重要，只需简要介绍；对于房屋建筑工程方向，就必须重点介绍桁架和组合结构的内力及位移计算。选学内容的设置就更要结合学生专业的需求，同时还要适应社会的发展。例如随着经济建设的飞速发展，雨后春笋般地出现了各种形式的大跨度、高柔性结构，使风载荷对结构的强度和稳定性产生了举足轻重的影响；最近的几十年，全球处于地震高发期，为减少或避免地震对工程结构物的破坏，对一些重点建设项目必须进行抗震设计；航空航天事业飞速发展，这都导致人们对结构动力计算的要求愈来愈高，因此在结构力学中，应该将结构动力学部分也作为重点内容。

二、注重理论与工程实际的融合

课堂教学不要一味讲理论，必须依据“实践—理论—实践”的原则，即从学生们感兴趣的工程事故引出本次要讲的知识点，在理论讲解结束后再去分析事故原因及解决方法。比如我们在结构力学里讲到《影响线》这一章时，可以先向学生介绍一些在移动荷载作用下的结构，提出这样的结构在载荷达到多大、作用在哪个位置时最易发生破坏，激发起学生兴趣后引入影响线概念及相关理论，然后用这些理论去解决开始提出的工程问题。在研究超静定问题时，也可以列举一些常用的桁架结构，并增加杆件使得各杆内力无法用平衡方程求解。引出问题后，介绍超静定问题的求解方法，从而推广到其他超静定结构。这些工程实例的分析，不仅可以让学生们清晰地认识到结构力学的重要性，也可以提高他们学习的积极性，从而达到更好的教学效果。

三、注重新知识点与基础理论的融合

结构力学是以理论力学和材料力学为基础的学科，因此其中既有与这两门基础学科重合的内容，又有在此基础上发展的新知识点。在授课过程中，要将这些内容的联系及区别讲清楚，同时将重点放在新内容上。比如静定结构内力图的绘制，在材料力学中就介绍过列内力方程再作图和利用载荷集度、剪力、弯矩间的微分关系作图两种方法。此处就可以简单回顾一下，把更多时间放在分段叠加法上，这部分是在结构力学中出现的，是以材料力学作内力图的方法为基础的。这种方法可以更快速地出结果，要求学生熟练掌握。但要强调的是，结构力学中弯矩图画在杆件受拉的一侧，而材料力学中画在受压的一侧，要让学生记住这样的区别。又如，在讲静定桁架这种结构时，其内力计算的三种方法（结点法、截面法和结点法与截面法的联合应用）我们已经在理论力学中学习过了，所以理论部分不需再重复，但在具体算法上，结构力学提出了按各杆长度的比例关系求解未知量的方法，起到了简化计算的效果，还是必须讲的。同时桁架的组成、分类和不同类型桁架内力的计算方法和技巧，在结构力学中可以作为重点内容。还有《静定结构位移计算》这一章，也是与材料力学能量法重合度较高的内容，但材料力学中只介绍了荷载作用下结构位移的计算，所以结构力学中我们就可以将重点放在支座移动和温度改变使结构产生位移的计算上，这样学生就不会因为熟悉而轻视这部分内容的学习。

四、注重多媒体与传统板书的融合

随着计算机技术的发展，多媒体这种现代教学手段越来越普遍，使得很多教师一味追求高科技，利用多媒体教学。不可否认，这种教学手段有它的优点，如用丰富的表现力增加学生对力学课程的兴趣；用巨大的信息量提高教学效率；用生动的表述和模拟功能增强师生间的互动； 用存储和演示功能节省教学资源等。但它的缺点也慢慢显露了出来，如过分追求课件外观反而分散学生注意力； 过大的信息量不能与学生建构相协调； 容易削弱学生的自主思考能力； 容易扼杀学生的创新能力等，这些无疑将影响课堂教学效果。

传统教学以板书为主，其优点在于授课速度慢，教师思维连贯，便于学生理解和接受。同时和学生在课堂上的交流使得教师可以调整授课进度及课堂教学内容。这种教学方法对于教师本身也是历练，有助于提高力学水平和职业素养。客观地讲，传统教学也有明显的缺点存在，如容易造成枯燥无味、课堂知识量少、内容空洞等。

针对两种教学手段的优缺点，我们可以根据结构力学的特点将两者很好地融合起来，发挥各自的优点，为提高教学质量服务。比如一些图表、工程实例可充分发挥多媒体的优势，直观形象地放映给学生，这样不仅节省时间，而且可以活跃课堂气氛。结构力学中公式的推导和例题的讲解需要保持思维的连贯性，要让学生跟上老师的思路，理解推导和解题的进程，那就可以利用板书，真正做到让学生参与进来。

总之，结构力学的教学要真正做到教学内容与学生专业的融合、理论与工程实际的融合、新知识点与基础理论的融合、多媒体与传统板书的融合，这样才有可能取得更好的教学效果。

参考文献：

何逢康.结构力学.广州：华南理工大学出版社，1996.

王 铎.理论力学.北京：高等教育出版社，2002.

李国华，罗 健，董 军，等.结构力学教学方法研究.高等建筑教育，2012，（1）.