土木工程专业留学生结构分析课程教学初探

韩艳 李悦 张宏涛

摘要：结构分析既是基础学科，又是技术学科，是土木工程专业本科和研究生的重要基础课程。本文以“一带一路”沿线国家土木工程专业来华留学生为背景，从课程特点出发，探究建设全英文结构分析课程的必要性及相应的教学内容、教学理念、教学手段、教学方法以及考核方式，以期为提高留学生的教学质量提供一些参考。

关键词：留学生；一带一路；土木工程；结构分析；全英文教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）33-0176-02

一、课程开设的必要性

实施“一带一路”倡议核心在于政策沟通，设施连通，贸易畅通，资金融通和民心相通，工程建设领域在推进设施连通，实施“一带一路”倡议中发挥着重要的作用。共建“一带一路”必然要求沿线国家交通基础设施实现最大程度上的互联互通，由此将推动各国高速铁路、公路、桥梁、机场和港口等基础设施大规模的建设，为各国土木工程领域的发展进步带来新的历史机遇。而沿线各国土木工程建设条件差别较大，特别是在科研技术标准体系和人才培养等方面发展水平不一，这些都成了倡议实施过程中必须跨越的障碍，因此，必须与沿线各国进行良性互动，通过共同加强土木工程建设领域人才的交流和后备人才的培养，推动各国工程建设标准取长补短，进而促进工程建设质量安全水平整体提升。

《结构分析》课程着重介绍各类土木工程结构分析的基本思想、基本方法、现代结构设计理念及其在工程中的应用，注重与工程实际的结合，引进世界上最先进最前沿的设计理念、设计方法、工程实例。该门课程属于土木工程专业本科培养方案中的专业必修课，是核心课程和基础课程。该门课程的开设将为联合“一带一路”沿线国家工程建设科技人员、促进沿线国家工程建设领域的交流合作、协同发展和技术进步做出积极的贡献。

二、课程教学内容

作为土木工程领域的专业基础课程，《结构分析》课程着重介绍土木工程结构设计分析的基本思想、基本方法、现代结构设计理念及其在工程中的应用，一方面加强培养学生的结构设计理论基础，另一方面鼓励学生将工程设计分析的先进方法和技术运用于工程实践中。通过本课程的学习，使学生了解各类结构的受力性能，掌握对静定结构体系及超静定结构体系进行分析的基本概念、基本原理和基本方法，培养结构分析与计算方面的能力，并能够应用这些理论和方法解决工程实际问题，能够使用软件程序进行大型复杂结构的分析计算，为进行结构设计、施工和从事科学研究打下坚实的基础。该课程在继承传统的结构力学精髓的基础上，更加注重与工程实际的结合，在思维方式、分析设计方法等方面打破常规，不仅阐明基本原理，更注重其具体工程应用。

三、留学生特点及教学理念

《结构分析》本身是土木工程专业一门非常重要的专业基础课程，但是内容抽象，理论性强，而“一带一路”国家大多数为发展中国家，其基础教育水平与我国相比有一定的差距。来自这些国家的留学生的学习成绩在本国也仅属于中等或中等偏下的水平，数学物理理论基础比较薄弱，计算能力欠佳，并且学习的主观能动性和学习习惯均比较差[1，2]。但是，留学生也具有动手能力相对较强、敢于表达自己的观点和意见，并乐于参与到课程互动当中等优点。因此，在教学中应当以实际工程为背景，以增強学生的工程应用能力为主导，围绕结构分析的基本概念及其科学运用的主线，以工程思维与创新实践能力培养为根本目标，通过合理采用现代化教学手段，优化教学内容，改进教学方法，结合工程实践，加强案例教学，强化对学生工程素质和工程理念的教育。在教学实践中采取引入趣味力学知识、融入工程背景及典型案例分析、开展结构分析课外知识讲座、进行结构模型设计与试验、验证等具体措施，充分激发留学生的学习兴趣。注意强调结构分析课程在整个土木工程专业中承上启下的重要作用以及在今后的学习与工作中也会反复用到的重要意义，充分调动留学生学习本课程的主动性和积极性。

四、教学手段及方法

结构分析课程理论性强，在课堂教学中，应以掌握经典结构分析理论和解决工程问题的方法为基本导向，采用启发式教学方法，体现“以学为主体、以教为主导”的教学理念，通过使用多媒体、录像机、投影仪等设备，恰当地运用现代和传统手段等多种方式组织教学。教师综合采用传统板书与多媒体课件相结合的教学手段，利用板书讲解基础知识，推导公式，讲解各基本概念的物理意义。考虑到留学生的数学物理基础较差，在理论推导过程中，尽可能压缩、简化深奥难懂的推导过程。充分利用多媒体技术的优势，将实际工程中的土木结构及涉及的力学原理用图形、视频及精美的动画呈现出来，使学生更形象、更直观地理解结构分析中的基本原理、基本方法在实际工程中的应用。这样适度地轻理论重应用，既可以避免学生对部分深奥理论知识由来听不懂所产生的厌烦感、挫折感，又可以将更多的时间用于力学原理、方法在工程的应用上，使学生获得学了有用、学了会用的成就感，产生进一步学习探索的欲望，同时，课堂教学也更为生动，更加贴近实际[2]。

课程教学应以学生为主体，参考“翻转式”课堂教学方法，授课过程中积极主动推进对某概念和专题的研讨交流。比如在学习完用力法、位移法、力矩分配法计算超静定结构内力后，可以让留学生自愿组成小组，讨论比较各种方法求解超静定结构内力的基本原理、求解思路、求解步骤及每一步所涉及的基本概念的物理意义，并与静定结构内力求解进行对比。通过同学相互讨论、互相解惑，最终由主讲教师给予点评和指导的方式提高留学生学习的主动性。在教授留学生理解掌握各种计算分析方法的基础上，可以引入结构模型设计与制作、分析计算与加载验证等实践环节，加强留学生的动手实践能力，了解现代土木结构计算机数值分析方法的思想，为后续相关课程的学习奠定基础。

充分利用多媒体技术和网络资源，开发内容丰富、使用方便、快捷高效的网上学习平台，将教学大纲、授课课件、课程重点难点解析、常见问题解答、相关工程实例、历年考试题等内容上传至学习网站，并定期维护和更新。

五、考核方式

考核是影响学生学习积极性的重要因素。考虑到结构分析课程知识链环环相扣、紧密相连的特点以及留学生平时出勤欠佳的状况，为了督促学生在整个课程开设期间能坚持不懈地努力参与课程学习，切实提高教学质量，可以借鉴国外的教学经验，将课程的总成绩分为平时成绩和期末考试成绩两大部分，其占比分别为60%和40%。平时成绩部分又分为很多考核环节，包括出勤、课堂表现、平时作业、随堂测试及模型试验的完成情况等，每个环节均占有一定比例，综合后得到最终的平时成绩。期末考试采用卷纸笔试形式，集中考核留学生对课程基本概念和计算方法的掌握程度，督促学生全面掌握整个学期所学习的内容，抓住重点。

六、总结

结构分析是土木工程领域重要的专业基础课程，在面向“一带一路”沿线国家土木工程专业来华留学生授课的过程中，应该根据留学生的特点因材施教，在教学中改变以知识传递、灌输为主的教学方法，注重讨论与互动，加强对学生学习方法与研究方法的指导，注重学习过程管理，改革考核方式，突出概念分析与工程思维能力培养，不断优化教学内容，将抽象化的理论教学尽可能转化成形象生动的实例化教学，构建“教师为主导，学生为主体”的有效教学方式，建设快捷高效的网上学习平台，以形成集知识性、趣味性、工程性和思维性于一体的土木工程师培养的结构分析创新性教学模式，使学生在教师的组织和引导下主动学习探讨，切实提高学生独立分析、解决实际工程问题的综合能力。

参考文献：

[1]李泓昊.土木工程专业留学生结构力学课程全英文教学探讨[J].高教学刊，2017，（2）：77-79.

[2]曹宇光.石油工程专业留学生工程力学全英语课程教学改革与实践[J].科教文汇，2013，（261）：40-42.