结构力学教学改革与探讨

蒋骅

【摘 要】本文阐述了笔者在独立院校的课程教学中所观察到的一系列问题，通过对比国内外高校的结构力学教学改革现状，并且结合学生的学习特点，在优化教学内容、培养学生能力、转变教学模式等方面提出了几点建议，采用优化教学内容、合理利用教学资源，加强实践教学等措施，来达到提高学生对结构力学的兴趣和加深对该门课程的理性认识。

【关键词】结构力学；教学方式；教学优化

【Abstract】The treatise expound some problems which exits in structural mechanics course.By comparing the status of structural mechanics teaching reform at home and abroad，and combine with the learning characteristics of students，analyzing the teaching content and teaching method in connection with these problems.In order to improve the interest in structural mechanics of students and deepen the rational understanding of this course，this paper make a suggestion from different aspects to optimize teaching，by way of optimizing teaching content，taking advantage of education resources and strengthening practical teaching.

【Key words】Structure mechanics；Teaching methods；Optimizing teaching

1 结构力学课程教学改革的目标

目前，许多的二、三类本科院校正在过渡为应用型本科，将培养重点放在教育出具有实践操作能力的应用型人才。因此要达到该目标的重要举措之一就是进行专业实践教学的改革。

现代科学技术的发展对土建类人才的要求越来越高。随着我国城镇化进程的飞速发展，无论房屋还是桥梁的结构形式都日趋复杂，计算机辅助设计与有限元分析已成为工程实践中必不可少的应用手段。在以往的结构力学教学过程中，过度强调学生计算能力的培养方式已不能满足用人单位的需求。特别对于独立院校的学生，毕业后进入生产一线的比重很大，部分学生认为结构力学的学习无益于今后的工作，导致对着门课程兴趣不大、轻视了对结构力学的学习，致使学生缺乏在解决实际工程中相关结构问题的能力。因此，在许多以培养应用技术型人才的独立院校中，如何将以理论授课为核心的《结构力学》课程与实践结合起来，探索一条符合时代需求的教学实践化改革道路，已成为我们必须要思考的问题。

2 结构力学教学中存在的问题

目前在许多院校中，学生对结构力学的学习不够重视，同时教学也存在着一些不足和欠缺，造成了结构力学成为土木工程专业最难学的基础课之一，主要体现在以下方面：

2.1 教学模式单一与创新意识脱节

结构力学基本教学模式都是以板书和教科书结合为主要授课方式，并采取口授形式进行教学。教学课堂枯燥单调，表述形式太过于抽象，公式推导繁琐、机械工作化较多，教学效率低下[1]。可以适当增加多媒体或软件教学可大大提高学生自主学习能力和开拓创新思维能力。

2.2 内容抽象、复杂

结构力学研究计算的是结构在各种效应作用下的响应，包括内力的计算及位移的计算。由于内力看不见，摸不着，学生在学习的过程中缺乏感性的认识，学生很容易将内力等概念混淆，造成对知识点的模糊。

2.3 缺乏教学实践环节

由于结构力学的理论性非常强，为加强学生对基础知识的理解，教学过程以理论讲解作为重点，实践环节缺失。学生在完成结构力学课程的学习后，纵使掌握了对静定结构和超静定结构的内力计算方法，也不知如何在工程实践中应用。

3 结构力学教学改革探讨

3.1 优化教学内容，提升学习兴趣

结构力学是一门专业基础课，主要研究杆系结构的内力和变形，具有内容较多，理论性强，概念较为抽象，解决问题的思路多样化等特点。这就造成学生在接触到这门课程时容易产生畏难情绪，再者由于学生在学习过程中没有明确的目的性，“怎样去学习”、“知识点该如何运用”、“如何分析力学模型”等问题普遍存在。根据这一情况，在结构力学课程教授过程中，可以将实际工程案例引入到教学中来，授课教师可以对课堂上讲授的每一个章节、每一个知识点都能够找出相对应的工程应用案例，针对实际工程案例，授课教师应着重讲述本章学习内容与实际案例之间的紧密联系，例如在讲授受弯构件时，如何将建筑中的梁、荷载、支座简化为力学模型来进行受力分析，利于学生在思考问题时可以结合实际，将抽象的概念具象化。通过这种方式，潜移默化地让学生意识到结构力学的学习对解决工程实际内容起着至关重要的作用。

3.2 培养学生的力学思维，提升优化结构的能力

随着建筑材料的复杂化，结构形式的复杂化，实际工程中，能通过人们手算的例子变得少之又少，取而代之的是高性能计算机的广泛应用，然而结构设计中，并不是一味的强调运算的准确性与高效性，更多强调如何将复杂的问题简单化，如何在众多结构中选出最合理的结构，这才是工程人员的价值所在。在实际工程中，利用监测数据与力学概念分析，确保在施工过程中不出现安全事故，保证施工顺利有效进行[2]。因此，除了在课堂上培养学生解题的相关思路，还要增强他们在生活中的力学思维，即构建“力学模型”的思维。“力学模型”是连接理论知识与实际问题的纽带，将课堂的知识带到课外实际运用中，才是教学的目的。因此，教师在教学中除了传授基本概念和解题方法，还应该把教学重点放在如何构建力学模型上，将复杂的工程问题精简为力学模型进行分析，从构件尺寸的特点、材料的特点，约束的特点，荷载形式的特点等方面，逐步引导学生把实际问题转化为习题中常见的模型，最后向学生们提出问题，如对于要在不改变材料的前提下提高构件的强度可以从哪些方面着手？怎么样将结构形式进行优化？这些都需要通过学生在日常学习中获得的专业知识经过计算解决，久而久之便使他们养成了抽象概括的能力，加强了对结构力学知识的应用。

3.3 加强实践教学，提升实验效果

结构力学的课程学习中，学生接触到的都是平面问题，面对死板的内容，较多的提高的是学生的解题能力。可是在工程中设计人员所要设计的是三维的实体模型，这就要求学生能从课堂中的二维结构过渡到实际工程中的三维建筑，从纸面上的计算应用到设计中去，所以针对结构力学这类内容抽象，理论性较强的学科，在培养基本知识的灵活应用的基础上，还需要有对应的实验安排，深化学生对结构组成的认识[3]。同时，结构力学课程的实践教学环节可以与结构设计大赛及计算机仿真模拟大赛有机的结合在一起。任课老师在教授完课程内容以后，可以根据学生的掌握情况，按照结构设计大赛的比赛模式出题。考虑到学生们的完成能力，让学生分组合作自行设计，确定结构形式，运用有限元软件计算结构的承载能力，实现将实际问题放到电脑里处理；同时任课教师根据同学们设计的模型样式以及运行结果与同学们讨论，优化结构方案，选定最优的几种方案，再以纸、木、竹为材料进行实体模型制作，并通过加载仪器进行加载。校核学生自己动手做出的结构是否满足要求，实现将电脑或手工计算的结果落实到应用中去。

4 结语

通过对结构力学课程进行上述内容的改革与实践，开阔了教师的视野，拓展了教师的思维，使教师在教授课程中不仅仅局限于书本，而是引用工程实例，真正做到从实际中来，进书本中学，再到实际中去的螺旋式上升的教育理念。在进行结构力学理论授课的同时，增加实践教学环节，实现结构力学与结构设计大赛与虚拟软件模拟仿真的有机融合，充分激发学生的学习兴趣与学习热情，调动学生学习的积极性和主动性。以上是笔者根据在结构力学课程实际教学中发现的一些问题，提出了对课程教学改革的一些肤浅的看法，希望能對结构力学这门课程教学质量的提高有所帮助。

【参考文献】

[1]耿翠珍.《结构力学》课程教学改革初探[J].浙江树人大学学报（自然科学版），2012，3：44-48.

[2]程健，尹晓文，荣华.《结构力学》课程教学改革与探索[J].吉林教育，2013（25）：49.

[3]李慧英.高职《结构力学》课程教学改革的研究与实践[J].职业时空，2009，7：62-63.

[责任编辑：田吉捷]