结构力学课程教学方法改革和实践的探讨

路维+杨建功+王邵臻+艾海英

摘要：结构力学是固体力学的一个分支，它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科。文章针对目前结构力学课程当中存在的主要问题，从教学内容、教学模式、与工程实践环节的关联，三个方面进行阐述，并结合前人的研究成果，对结构力学课程教学方法的改革和实践提出建议。

关键词：结构力学；教学内容；教学方法；教学实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0125-02

一、前言

结构力学是固体力学的一个分支，它主要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，它是土木工程专业和机械类专业学生必修的学科。结构力学在教学计划中起到承上启下的作用，结构力学的学习是以高等数学、大学物理、静力学、材料力学等课程为基础，为后续的钢筋混凝土结构、土力学与地基基础、房屋建筑学等专业课打基础。本文针对目前结构力学课程当中存在的主要问题进行阐述，并结合前人的研究成果，对结构力学课程的教学方法的改革提出几点建议。

二、结构力学教学中存在的问题

结构力学课程在构建大土木专业教学改革背景下出现了多元化，即：经典力学、计算力学、工程实例分析计算。经典力学是以结构力学为基础，简化教学内容，偏重基本概念，基本理论，基本方法的研究；计算力学是以计算机为基础，熟练应用结构力学软件，进行相关的结构力学模型的建立；工程实例分析计算是以经典力学为基础，运用计算机对工程结构进行简化、建模、计算。

目前，从我国的结构力学课程学时来看，很难完成这三方面的教学，即使是经典力学都很难完成教学计划。由于课时的缩减，教学进度的加快，造成了结构力学教学存在的普遍现象：理論不难做题难，上课易懂下课不会。

（一）教学内容的重复设置

由于力学课程的设计缺乏系统性，导致教学内容重复，如静力学中已经学过桁架的内力计算，在结构力学中没有必要再次讲解。再如在材料力学当中讲过的静定梁的内力计算，在结构力学中只需一带而过。

（二）教学方法单一

目前的结构力学的教学方法多是以多媒体课件为主并配合板书进行相应的讲解，单调的讲课模式容易让学生产生厌倦感。教学方法的单一不能很好地激发学生的学习兴趣，在很大程度上降低了学习效果。

（三）与工程实践脱节

结构力学课程是为了让学生在掌握经典力学的基础上，可以对工程中实际问题进行简化，用结构力学的方法和理论解决工程问题。因此结构力学课程重视的不仅仅是学生能够正确地解答课本上的习题，更主要的是能够把理论与实践有机地结合，然而事实证明目前的教学方法很难达到这样的目的。

结构力学涉及的领域相对广泛、内容相对较多，且由于高度抽象的理论演绎，要传授学生熟练掌握、灵活运用结构力学知识确实不易，此外，客观上还要求兼顾教学效率和教学质量，无疑给结构力学的教学增加难度。

三、结构力学课程教学方法改革和实践的探讨

基于结构力学教学当中目前存在的问题，以优化课程建设，变换多元化的教学方法，激发学生浓厚的学习兴趣，把理论教学与工程实践结合，为学生更好地掌握结构力学的基本思想和理论，可以对结构力学课程教学方法改革和实践作如下探讨。

（一）教学内容的精简

删除与静力学、材料力学重复的内容，教师应该精读教材及相关的参考书，在深刻把握知识点、节、章的基础上，对教学内容进行精简——旧粗新细，旧的知识点我们只需要简单地回顾，新的知识点我们需要详细地讲解。对于截面法求内力部分的内容在材料力学当中进行过详细地介绍，因此在课堂上只需要用简短的语言对截面法求内力进行简单地回顾，如“截、取、代、平”。此外，在讲新知识点的过程中，要注意对相关旧知识的复习，加深认识和领悟的一个重要方法就是重复，在对旧知识重复的过程中加深对新知识的认识，这种新旧对比有助于认知过程的温故知新。对于位移法我们需要进行详细地讲解，在回忆力法的基础上，讲解位移法的基本思想及推导过程，对比力法和位移法的优缺点，帮助学生更好地记住这两种方法。

通过对教学内容的提炼，在不降低教学质量的前提下缩短课时，大大提高了教学效率，为后续的实践课程提供充分的课时。

（二）教学方法的多元化

结构力学课件的制作是一个既费时又费力的工作，因此我们建议由课题组老师一起分工完成，由教学经验丰富的老师负责内容的选择，由熟练掌握PPT应用的老师制作。为避免重复性的工作，每位老师负责指定章节的内容。在具体制作的过程中，注重制作的技巧和效果，对页面要求简单，不过于花哨；在艺术效果上力求多样化；注重信息反馈和课件的实时更新，通过总结教学过程中学生的反馈信息，对课件要进行相应的修改，达到制作—使用—反馈—修改的不断循环。

结构力学课程概念多，理论性强，计算烦琐，使单调的多媒体课件文字和板书讲解变得乏味，为更好地激发学生的主观能动性，在原有的多媒体课件上需要增加一定的图像、声音、动画等内容，有助于学生理解概念，掌握规律。此外，改变传统的满堂灌式的教学，每节课给学生留出一小部分时间对本节课学习内容进行总结，并允许学生提问，这样可以更好地帮助学生掌握上课内容，并激发上课的积极性性。多媒体课件的网络化是必然趋势，为便于学生自主学习，课程建设老师可以建设结构力学课程网络教学平台。把电子版的教学大纲、方案、课件及重点知识点讲解视频等资源上传至网上，供学生自主学习，并开通答疑通道，实现教师与学生的课下交流。

（三）重视自学能力的培养

现阶段的知识和技术手段更新周期越来越短，自学能力的培养更是体现出现代高等教育的鲜明特点。在校期间对学生的自学能力进行培养，对他们走向社会后及时补充新知识、提高竞争力是非常必要的。为此，除课堂讲授外，还可让学生进行自学。例如，明确一些自学章节，指定一些参考资料，对自学内容提出要求，并提出自学思考题，引导学生在自学中发挥自已的想象力和创造力。最后，可通过课堂提问、讨论、自学作业及期末考试等形式来检查自学效果。

此外，對比对偶学习法、复述学习法也都是比较有效的学习方法，结构力学课程中的力法和位移法、虚功原理和虚功位移原理等都是对比对偶的关系，善于抓住其相互联系可以大大提高学习的效率；对于一些重要的方法和原理，比如功的互等定理等教学内容，应该鼓励学生模仿老师课堂上的表达用自己的语言进行复述，在反复的练习中加深对知识点的掌握，有效地达到自主学习的效果。

（四）结合工程实践，强化学习目的

兴趣是最好的老师，为使学生对结构力学课程产生浓厚的兴趣，在教学当中需要引入大量的工程实例。结构力学课程中的力学模型背后蕴藏着大量的工程背景，与生活实践息息相关，因此我们可以根据每章的教学内容，在每一章刚开始引入工程当中存在的问题，引发同学积极思考解决的办法，并在每章内容学习之后，用这一章的知识点解决引例，激发学生学习的动机。此外，教材实例大量缺乏，因此在讲课过程中我们要从结合生活中的小事到联系实际中的大事，这对工程应用知识匮乏的学生来说是行之有效的方法。

学好结构力学仅仅靠课堂理论知识的教授是不够的，为引导学生发现问题并利用所学的知识解决问题，需要开展更多的课外学习，如发展结构设计大赛、结构模型的搭建，让学生通过自己对结构力学基本知识的理解，搭建各类结构模型，这样不仅能提高学生的学习兴趣，更激发学生的主观能动性。

四、结语

作为土木工程专业中的重要专业基础课，结构力学在工程实践中具有重要的地位。目前各大工科院校对结构力学课程教学方法和实践提出了多方面的建议，主要在于打破陈旧的教学方法，合理地设计结构力学的学分安排，提高学生学习热情，结合工程实践，为学生更好地掌握结构力学课程做好铺垫。

参考文献：

[1]阳令明，张俭民，李丽民.结构力学课程研讨式教学改革的探索与实践[J].山西建筑，2016，（27）.

[2]马剑，王静芳，卞梁.面向本三土木工程力学一体化建设实践研究[J].山西建筑，2016，（29）.

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[4]包恩和，蒋骅，刘博，陈宜虎.结构力学课程教学改革与探讨[J].高教学刊，2016，（20）.

Discussion on the Reform and Practice of Teaching Methods of Structural Mechanics

LU Wei，YANG Jian-gong，WANG Shao-zhen，AI Hai-ying

（Department of Civil Engineering，Tianjin College of University of Science and Technology Beijing，Tianjin 301830，China）

Abstract：Structural mechanics is a branch of solid mechanics，which is a required course for students of civil engineering and mechanical engineering.Aiming at the main problems of structural mechanics curriculum exists，relevance from the teaching content and teaching mode，and engineering practice，three aspects，combined with previous research results，put forward their own proposals for the reform and practice of the teaching method in structural mechanics.

Key words：Structural mechanics；teaching content；teaching method；teaching practice