独立学院土木工程专业结构力学课程的教学思考

2019-06-11冉然

中国房地产业·下旬 2019年1期

【摘要】结构力学作为土木工程专业的主干课程，以工科为主的独立学院应该顺应形势，以培养全面发展的应用技术型人才为目标，从教学内容、教学手段处入手，理论与实践相结合，积极探索适合独立院校学生的教学方法。

【关键词】结构力学教学；授课内容；授课手段；实践环节

结构力学作为土木工程专业培养方案当中的重要基础课程，主要介绍平面杆系结构的组成规律，外部因素（荷载与非荷载）作用下的内力与位移计算及结构动力响应的原理与计算方法，需要学生具备一定的逻辑思维能力与空间想象能力。而面对如今社会发展的新形势，全面发展的应用型人才逐渐成为各类院校的培养目标。这样的背景下，如何顺应时代发展与社会需要，提升学生学习热情，激发学习兴趣，提升教学质量成为独立学院教师在結构力学授课过程中亟待解决的问题。笔者结合自身教学经验，从优化教学内容、丰富教学手段、联系实践教学三方面探讨提升教学效果的方法与途径。

1、优化教学内容，做到因材施教

1.1 选择难度适当的教材

“工欲善其事，必先利其器”，教师手中的“利器”应当是一本适合学生课下预习、老师课堂讲授的教材。尤其对于结构力学这样一门逻辑性与空间感较强的课程，选取的教材与参考书要具备基本概念简明扼要，理论推导条理清晰，配套例题难度适当，课后练习解答详细的优点，任课教师需精心挑选，也可以在积累一定教学经验的时候自主编写适合自身教学环境的教材。

1.2 设置契合学生的教案

教师的备课教案应针对学生知识水平而定，严格执行教学大纲，区分重难点[1]。例如结构力学课程当中，几何组成分析是全书的基础，和静定结构的判定、超静定次数的确定密切相关，需要准备适量经典的例题给与讲解。同时该部分内容作为整个课程的开篇，通过授课时与后续部分关联也能在一定程度上激发学生的学习热情。此外，教案设置还应结合工程实际，多设置实践案例教学。如在讲解结构体系的简化时，以单层工业厂房为例列举屋架、排架柱和吊车梁的实例图，通过和计算简图的比较，加深学生对杆件、结点和支座简化的理解，为培养学生工程直觉[2]和今后工作现场处理实际问题打下基础。

1.3 讲授有针对性的内容

结构力学是在学生已经修完高等数学、理论力学等工科类基础课程后开设的，教学内容中会有部分和理论力学与材料力学重复[3]，例如求解静定桁架的结点法、截面法，绘制平面静定梁的内力图等。针对这些内容，教师讲授时可不再过多重复讲解，而尽量从结构力学的角度为学生启发新的解题思路。对施工管理方向与房建、路桥设计方向的不同学生，应有针对性的选择教学内容的侧重点。施工管理方向学生需要更多地建立对结构体系的认知和理解，掌握结构体系设置的安全性分析。设计方向的学生则应在结构的选型、受力分析、内力计算上多下功夫。注意学生专业的细化，并根据实际情况教学，这样能让学生体会到学以致用的意义，增进学习动力。

2、丰富授课手段，活跃教学课堂

内蒙古工业大学曾做过关于不同授课方式下结构力学教学效果的调查研究，对于传统授课、多媒体教学及两者结合的三种授课方式进行了比较。结果显示，98.81%的学生认为多媒体与板书结合的教学方式更容易接受，教学效果更好[4]。教师传统的板书教学有着推导公式详细，便于学生记笔记的优点，但讲授进度与图形表达容易受限，尤其是遇到结构力学中杆件变形及虚位移问题时，如果学生空间联系能力不足，知识便难以接受。多媒体PPT教学则表达具体，图文并茂，更容易激发学生的学习兴趣，但讲解典型例题时往往存在幻灯片停留时间较短，解释不够细致的问题，造成学生理解不够透彻[5]。因此，两种方法相结合，适量详细的板书和生动形象的PPT讲稿既可以避免学生听课疲劳，又提高了老师教学的趣味性与灵活性。

此外，在2017年的中国国际远程与继续教育大会上，一种结合线上线下、师生互动的“混合式”教学模式引起了参会人员的关注与探讨。台下的同学边听讲边用手机发送弹幕，讲台上的老师在授课的同时还就弹幕问题答疑解惑，这样的课堂教学生动活泼，气氛较以往轻松许多。信息科技高速发展的今天，学生获取知识的渠道越来越多元化，而且如今的在线教育同样在大力冲击着高校的大学讲堂，这就要求老师不仅要具有备课、讲课的传统技能，还应提高自身的信息技术运用能力、临场组织与应变能力。当然，“混合式”教学模式的推广与应用还应结合学校与学生的实际情况，就独立学院而言，在课后习题讲解、考前答疑等方面结合线下教学，能够起到及时高效、有针对性、避免重复讲解的效果，还可以实时传递课件以及相关电子资料。

3、注重实践教学，提升学生兴趣

结构力学作为理论主干课程，必须紧密结合实践环节，学生所学的理论知识才能被熟练运用和掌握。如何结合将理论教学与实践教学相结合，形成独立学院的办学特色，这一问题值得深思。

首先是结构实验课与理论课的接轨，学生可利用实验器材自行设计平面杆系结构，通过不断的加载、调试，结合理论分析，去判定自己设计的结构是几何可变还是几何不变，能承受多大的外力荷载，能否比较和衍生出进一步的优化设计。探索这些实际遇到的问题，对于我们的学生来说比书本上的知识要更具有吸引力。其次，教师应安排适量课时教授工程电算方法，主要是结构力学求解器和PKPM、Midas等结构设计软件[6，7]。求解器不仅可以起到验证手工计算结果的作用，还可以计算和绘制复杂荷载作用下（如线性分布荷载）的结构内力图和影响线。在计算机科学日益发展的今天，高校中结构设计软件的教学也早已普及。理应将结构力学的实践教学融入到专业课程设计和毕业设计当中，在理解计算原理和计算方法的基础上，求解器和结构设计软件的引入，既加快了运算速度，又能和手算结果相比对，往往起到事半功倍的学习效果。此外，应多鼓励学生走出校园，参加校外实践活动。以组织优秀学生参加省级结构设计大赛为例，先通过组建校内参赛小组并分配指导老师，完成设计作品进行校内初赛，选出优秀作品参加省级比赛。小组组员涵盖各年级学生，起到传帮带的作用。结构模型的设计、制作、试验到竞赛的整个过程，足以充分锻炼和培养学生的发明创新和动手实践的能力，促进学生理论知识与社会实践的深度结合，加深对专业知识的理解。学院的鼓励与老师的支持会令学生在更大更广阔的舞台上挥洒汗水，筑梦青春。

结论：

独立学院的力学类课程授课难度通常较大，其中又以结构力学为甚。授课教师理应勤于思考，以授课学生为出发点，因材施教，运用多种教学手段活跃课堂。更要注重理论联系实际，认识到启发式的教学实践与工匠精神的培养同书本知识一样重要。任重而道远，还需要教师们的不断探索与努力。

参考文献：

[1]付果，彭旭龙.“结构力学”课程改革与实践探讨[J].中国电力教育，2013（10）：88～89.

[2]郑玉国.结构力学课程教学应重视工程直觉的培养[J].高等建筑教育，2016，1（25）：100～103.

[3]阳令明，张俭民.地方院校结构力学课程改革与探索[J].高等建筑教育，2016，1（25）：88～91.

[4]时金娜，李元晨，等.不同授课方式下结构力学课程教学效果的调查研究[J].中国电力教育，2015，5（24）：52～55.

[5]杨建功，路维，等.关于结构力学课程改革中的几点探讨[J].教育现代化，2016，9（27）：121～122.

[6]赵延林，高红梅.面向工程的结构力学课程教学模式研究[J].山西建筑，2014，5（40）：244～245.

[7]侯祥林，孙雅珍.力学系列课程多媒体辅助教学系统的研发与应用[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2012，3（14）：318～321.

作者简介：

冉然，1990年生，男，现为武汉科技大学城市学院教师。