结构力学培养应用型人才的教学与实践

郑玉莹+谢伟

【摘要】结构力学课程应面向应用型人才培养进行改革。本文提出应着重培养学生工程师思维，基础知识和实践能力的教学模式。首先结构力学在教学方法上应进行改革，尝试在课堂上采用多种教学方法，将趣味性贯穿教学内容，引导学生思考，提高学生创新能力。其次在课堂外将教学和竞赛、实践相结合。最后就改革的实践经验进行了总结。

【关键词】结构力学 教学思路 教学方法 教学实践

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）08-0199-02

结构力学以工程力学为基础，后续联系结构设计原理、钢结构和毕业设计等多个课程和教学环节。结构力学比之前的课程更面向工程实际，又是后续课程的基础，能否将工程实践带入课程培养，结构力学是一门起到承上启下关键作用的土木工程专业课[1]。要转变思想培养应用型人才，促进高校改革人才培养模式，结构力学教学也应在结构力学传统教学方法的基础上进行改革，注重工程思维的培养，探索使学生能够同时掌握基本知识和实践能力的创新教学模式。

一、结构力学教学方法改革

1. 抓住备课环节注重学生学习方式的培养

陶行知先生说：“教师的责任不在教，而在学，而在教学生学”[2]。认真设计教案，不应该只是教学内容的罗列，应该进行教学设计。在教案中应该体现教学目的，教学进程可以包括复习提问、引入新课、新课内容及步骤和方法、时间分配，总之是整个完整的教学过程的剧本设计。教学过程设计应以教学目的为根本，考虑希望学生学到哪些内容，怎么学，怎么最大限度的调动学生学习的积极性和主动性，并为学生自学留下空间。

2.课堂教学要抓住重点

（1）抓住教学主线

结构力学内容比较多，学时虽然多但是细细讲解学时仍然非常紧张，每一章计算方法又都不同。教师对整个教学内容先进行归纳总结，找到教学主线，也可以说是一种结构力学解题思维。教师帮助学生建立分析思路。静定结构部分包括静定梁、静定刚架和静定桁架，内容很多但是解题思路是一样的：先进行几何组成分析，确定计算顺序→求解支座反力→求控制截面内力→作内力图；超静定结构：未知结构→已知结构→列典型方程→求解。在每部分开始章节帮助学生抓住解题思路，可以讲解的细致一些。然后参照这个思路，针对章节解题特点进行讲解即可。

（2）弱化计算能力方面的培养，加强对学生分析能力的培养

弱化计算能力的培养绝不是说听懂原理就可以了，不需要进行解题计算，而是说不需要进行大量的课堂练习、习题、作业，用题海战术来掌握课程内容。而应该注重培养学生的分析能力，如看到实际结构能够简化成计算简图，选择合理的计算方法等。

目前很多专家提出了概念结构力学，通过定性分析得到问题的大致结论，这种方法在实际工程中非常有用[3]。在工程技术人员进行结构计算时，不一定需要内力的具体数值，只要明确内力图的大致形状，就可以通过构件设计使整个结构得到优化。如利用结构的对称性直接可以判断出受对称荷载作用的框架结构中柱没有弯矩。

3. 课堂教学注重方式方法和趣味性

（1）从案例出发，引入教学内容

很多学生对课程不感兴趣是因为不知道学习该内容有什么用处，能否对他们以后的工作有所帮助。开始上课时明确结构力学的工程实际运用，可以提高学生的学习兴趣，这就是案导式教学[4]。在课堂上可以从实际案例出发引出教学内容。特别是有些结构形式学生日常生活也比较熟悉，如框架结构为何能够实现大开间，因为内力重新分布弯矩峰值减小了，很多工业厂房需要大空间的生产空间经常选用框架结构。学生知道自己学习的是什么内容，今后可能用于哪些实际，学习的时候不再盲目。

（2）提高课程教学的趣味性

提高结构力学课堂学习的趣味性首先在于采用多种教学手段，教学并不是只有讲解这一种方法，可以通过多媒体图片、示范演示；也可以小组讨论。单建教授提出了学科的趣味性[5]，他的“三十六计”用来总结几何组成分析的技巧，形象有趣又容易理解。

教师授课时也应言语幽默有趣味性，这样可以活跃课堂气氛，学生也感到学习的轻松和愉悦记忆的更为深刻。教师可以在日常注意积累一些形象的类比，或是解题技巧的口诀，如图1多跨静定梁的传力分析图可以形象的比喻为杂技，而位移法结点的刚臂可以比喻为自来水的开关，这些形象的总结有趣又容易理解，孔子说过“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。

（3）发散学生思维，提高学生创新能力

课堂教学还可以巧设疑问，巧设悬念，巧设矛盾，通过提问激发学生思考。提一些开放性的，甚至可以是伪命题一个错误的结论让学生来反驳。深度思考是真正能掌握知识的非常重要的决定性因素，思考才能掌握知识的本质，而不仅仅是理解这一题为什么这么求解。就像开篇所述，教学是教学生学，从这个意义来说，课堂教学要留白，教师不能满堂灌一定要留给学生思考的空间。好的提问促进学生思考发散学生思维，如赵州桥横跨37米，若是你在古代负责建造赵州桥，那矢高比多少最合适呢？学生才会感兴趣，才会有思想的火花。创新思维不是天马行空，只有深度思考才可能有新的思路。

二、结构力学教学实践

除了课堂教学进行改革外，可以从以下几个方面进行教学实践，增加学生的感性认识，提高学生主动认知的能力。

1.以竞赛促进学习

结构力学设计竞赛通过给定材料设计并制作出满足比赛题目要求的模型进行加载，较全面的训练了学生的分析和计算能力，锻炼了学生的动手能力，实现了力学理论知识和实践的结合，深化了学生的理解。结构力学创新大赛可以激发学生的想象力，以学生掌握的力学知识为基础，创造出形式各异各具特色的各种结构作品，团队成员之间相互探讨，在思维的碰撞中产生灵感，团结合作也培养了学生的团队意识和协作精神。总的来说，结构力学竞赛发散了学生的思维，巩固了学生的基础知识，锻炼了学生的利用理论知识解决实际问题的综合能力。因此本院设置了学生创新小组组织各种创新活动，除本系学生外还有很多他系学生都踊跃参加，创造了很浓厚的结构力学学习氛围。还可以将和教学章节有关联的模型带到课堂增加学生的感性认识。并要求学生就模型破坏形式结合课堂学习内容进行分析的小报告作业。

2.实践活动提高学生学习兴趣

我院努力为学生提供实习场地和实习机会，和一些企业签订了实习实践基地的协议，可以给部分学生提供实习实践的机会。可以布置大作业，题目来源于实践基地的实际工程，完成计算简图的选取确定，手算结果可以和电算相比较。通过这种锻炼可以提高学生处理实际工程问题的能力和综合素质。学生在实习过程中遇到的问题也可以采取小组讨论的方式使其他学生有所了解。

三、总结

尽管我系在课程设置、教学方法、学科竞赛和实践活动等等方面都进行了改革，并且进行了大胆的实践，取得了一定的成绩，但应该在教学过程中不断实践和改善，从以下几个方面继续努力促进结构力学课程改革：①完善结构力学校内竞赛制度，题目难度适中，吸引和鼓励学生参与学科竞赛，可以请教师对结构破坏形式进行讲解，充分发挥竞赛效果，激发学生学习兴趣；②多媒体教学应和板书相结合，不能过于依赖现代教学手段，板书更有利于和学生交流，给学生留有一定的思考时间，促进师生交流；③结合实践布置大作业，题目可以是和实际工程相似的计算题目或者是分析受力的小论文。

参考文献

[1] 周臻，陆金钰等. 面向卓越土木工程师培养的结构力学教学改革[J].高等建筑教育，2012（4）：74-77.

[2] 张亚萌.培养学习能力造就可持续发展的人才[J].沿海企业与科技，2005（3）：180-181.

[3] 范夕森.《概念结构力学》的探讨[J].山东建筑工程学院学报， 2003（3）：96-98.

[4] 廖绍凯，沈晓梅等. 案导式教学在定性结构力学中的应用探讨[J].长江大学学报（自然科学版），2011（9）：135-139.

[5]单建. 趣味结构力学[M]，高等教育出版社，2008.endprint