关于《结构力学》的教学改革

洪京京+龙玉杰+王光焰

摘要：本文以本科结构力学培养目标为指导，结合结构力学课程教学改革的方向，主要从教材选取、教学方法、教学手段等方面分析和探讨了提高学生学习效率和综合能力有效方法。

关键词：结构力学；多媒体应用；工程实际

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）46-0081-02

结构力学是土木工程专业至关重要的一门专业基础课，承接了学生对理论力学、材料力学两门基础力学课程的学习，并作为该专业后续专业课程（如钢结构、混凝土结构、工程结构抗震、建筑结构CAD及房屋建筑学等课程）深入学习的奠基石，由于本门课程在专业学习中起着举足轻重的作用，并且在以后工作中具有广泛的应用，学生如何能有效地掌握这门课程并熟练地应用，成为各大高校专业教师研究的对象。

一、选取适宜教材[1][2]

现在广泛流传的教材有这样两类：一类侧重于系统理论的论述，所用的数学工具比较专业，例题的理论性较强，力学模型比较抽象，实际问题分散渗透在各章节；另一类教材有完整的系统理论，但论述比较简洁，数学方法比较浅显，讲述了大量的实际问题，有的书甚至以专节、专章讲述实际问题。从我国现阶段的发展考虑，我们急需从事应用技术研究和开发的复合型人才。对于这两种教材而言，作为土木工程专业力学教学教科书，无疑第二类教材较易满足我院学生的发展需求。第一类教材阐述理论比较系统而深入，适合学生深入学习专业知识，是深造读研或做研究时理论知识的一个高层次的汇总，适合用于培养从事工程实例科学研究的人才。

其次，关于教材的知识体系问题。有的知识体系以“由浅入深”为特色，即先讲解特殊情况，然后层层递进，逐步引导读者进行深入研究；有的体系则以“由深到浅”为宗旨，即初始所讨论的都是很实际的基本情况（相对特殊情况而言稍微烦琐），然后再分章节讲解，如果是特殊情况可以做怎样的代换，读者只要将此类问题研究透彻，特殊情况便一目了然。这两种知识体系成为教材的主流，针对于我院土木工程专业的本科教学，特选择了第一种体系，以便学生更好地理解各种基本情况下的结构受力特性，在思维轻松的情况下更好地接受本门学科知识。

二、多媒体的综合利用

随着计算机的应用以及网络时代的到来，多媒体授课在各高校课堂上普遍存在。针对多媒体这种新型教学方式在结构力学的教学中如何更充分地发挥作用，在教学实践中如何更好地运用多媒体技术提高教学效果[3]，我们主要从以下几个方面来准备：

首先，结构力学课程与其他专业基础课一样，存在教学内容增加和课时量减少的矛盾。该课程教学安排为一学期，总课时有80学时左右，讲授内容多且抽象，对教学效率有一定要求。利用多媒体教学，教师可从机械、重复、烦琐的板书中解放出来，引入更多相关信息以拓展教学内容；利用动画、图片、影像等形式将抽象的内容直观地呈现出来，让学生动用多种知觉系统参与学习，实现对重点、难点知识的精讲，从而达到良好的教学效果。同时，课件的设计也很重要。在结构力学教学中，不能将多媒体课件制做成所选教材的翻版，应对教学内容加以整合、提炼，版面应紧凑、匀称。例如采用Powerpoint制作多媒体课件时，可将文字、公式推导、图线更换等演示过程运用预设渐变设计，通过变化文字的颜色、粗细、下划线及预设效果突出显示重点教学内容。可充分发挥软件自带的“自定义动画”功能，达到像传统教学的板书过程一样连贯地演示教学内容，克服幻灯片转换过快而不能连续、完整地给出解题过程，学生的思路易被打断等问题。

其次，随着电脑的普及，利用结构力学内容通过编程进行电算也有了很大突破，并由此产生了多种有限元软件（如ANSYS、MSC.NASTRAN等），利用多媒体教学，将有限元方法计算的结果给学生展现，让他们了解当前科学技术发展的前沿信息，引起他们对这种有限元分析趋势的重视，激发学生的学习兴趣。图1为结构受荷载图，图2为利用所选教材自带的求解器计算出的结构内力图。

三、以工程实际为主线

首先，对于一味地照本宣科，学生也会感觉枯燥乏味，课程需与生活实际紧密结合。我们可以采用日常生活常见的结构设计（比如屋顶结构在研究受恒载作用时可以抽象为桁架结构[4]）作为主题，引导学生进行受力分析。

其次，作为一名教师，还需要与时俱进，广泛吸收工程实际的直接或间接经验，可以通过以下途径：一是密切关注日常生活中发生的相关事件（比如哈尔滨阳明滩大桥引桥垮塌事件，贵阳某居民楼由于山体滑坡垮塌等），与学生利用所学的东西对事件进行分析，从而引导学生意识到作为一名工程师应注重的责任问题。二是阅读专业刊物。课堂教学的时间毕竟有限，为了扩大知识面，应提倡利用课余时间阅读专业刊物，间接接触工程实际。三是举办专题讲座。现场工程师具有非常丰富的专业知识与管理经验，是教师课堂讲授所不能替代的。为了弥补这一不足之处，我院多次聘请了建筑类、结构类工程师举办专题讲座，讲座内容都是工程实践中碰到的具体问题，非常实用，对于课程内容起到了很好的补充作用。

总之，力学课程改革之路任重而道远，我们唯有不断尝试新方法、新思路，以学生掌握基本知识，提高学习效率，并在工程实际中灵活应用为目标，继续努力。

参考文献：

[1]龙驭球，包世华.结构力学教程[M].高等教育出版社，2012.

[2]李廉锟.结构力学[M].高等教育出版社，2010.

[3]李会军，李宗利，史姣.结构力学教学中桁架的概念分析与实践[J].高等建筑教育，2016，25（2）.

[4]李书进，厉见芬.结构力学多媒体教学的策略与思索[J].高等建筑教育，2010，（01）.

[5]李顺才.工科力学教改的研究与探索[J].中国科教创新导刊，2007，（474）.

[6]田安国.土木工程专业教学改革的几点构想[J].淮海工学院学报，1999，（12）.