就业需求驱动的高校结构力学课程模块化教学方法研究

崔先泽

摘 要：本文以土木工程、水利水电工程专业学生为研究对象，将模块化思想引入结构力学课程教学与学习中，针对学生就业需求，将结构力学教学划分为课程信息模块、课程内容模块、课程资源模块和课程互动模块四大块。通过模块划分，充分调动我校学生的学习积极性及就业导向性，为培养就业导向下的合格学生提供了借鉴，为我校创建双一流学科奠定了坚实的基础。

关键词：模块化教学;结构力学;就业需求

一、背景

结构力学是高等院校水利工程、土木工程等工科专业的重要专业基础课程，主要针对结构的几何组成规律、结构内力特性、移动荷载下内力分布、结构位移计算、超静定结构内力计算及结构动力学计算等进行分析。该课程可培养本科生进行结构设计及计算的基本能力，为后续相关专业课程学习打下坚实的基础。

由于结构力学课程内容多、范围广、课时少，加之学生的就业竞争压力日趋激烈，结构力学课程现有的教学方法已不能适应社会多元化的就业需求。学生本科毕业后，可选择的渠道越來越多，如施工单位、勘查设计单位、甲方单位、监理单位、考公务员及事业单位、跨学科就业等。现有教学的模式并没有以学生的就业需求为导向，无法提供满足学生就业需求的个性化教学。因此，站在经济社会发展需要的高度，立足于学生的择业需求，认识和把握专业基础课程教学改革的必然性、重要性和紧迫性，开展结构力学课程的教学方法改革是高校教学改革的趋势。

二、结构力学教学研究现状

国内众多高校在结构力学课程改革方面做出了有益的探索。哈尔滨工业大学针对累加式考核模式存在的问题进行探讨，提出改进考核模式的措施，提升了结构力学课程的教学质量，构建与时俱进的教学考核模式[1]。同济大学为解决现有教学实验存在的问题，让学生更好地理解力学概念，将DIC全场应变测量系统运用于力学实验教学中，以代替传统的应变片和位移计测量。通过开展相关实验，验证结构力学可视化实验教学的可行性，进而探讨合适的结构力学教学实验方案[2]。西南石油大学在教学中引入雨课堂，通过设计教学过程、充分考虑在线教学需求，完善整合教学内容，充实教学方法及手段，实践了基于雨课堂平台的混合式“线上线下结合”的教学模式，实现了“互联网+教育”[3]。华北电力大学以大学生学为中心，基于移动互联网背景，提出了一种线上和线下相结合的混合式教学模式，激发了学生学习结构力学的兴趣。此外，在结构力学课程教学过程中课题组教师还融入了思政教育，将思政教育与工程实践相结合，进一步培养学生的爱国情怀[4]。

模块化思想最早起源于制造业，后被引入服务领域[56]。模块化是一种将复杂事物进行分析的方法，可以将问题进行分解、简化，从而便于寻求子问题的解，最后综合得出结论。在高校专业基础课程教学改革方面的应用中，采用模块化理论进行分析的研究甚少。本课题以我校土木工程、水利水电工程专业学生为研究对象，将模块化思想引入结构力学课程教学与学习中，针对学生就业需求，将结构力学教学划分为课程信息模块、课程内容模块、课程资源模块和课程互动模块四大块。通过模块划分，充分调动我校学生的学习积极性及就业导向性，为培养就业导向下的合格学生提供了借鉴，为我校创建双一流学科奠定了坚实的基础。

三、教学体系

就业需求驱动的结构力学课程的模块化教学体系主要包含课程信息模块、课程内容模块、课程资源模块和课程互动模块。四个模块互相支撑，共同组成结构力学课程的模块化教学体系。

课程信息模块包含课程概括、教学信息与学习指导三部分。课程概括包含结构力学课程的教学目的、教学背景及教学方法等，可为工科学生提供对该课程的基本概念，使学生明白为何要上该课程、该课程应该如何上等。使学生拥有充足的动力进行该课程的学习，并使学生今早建立起对该课程的认识。教学信息包括教学内容、互动方法、教学设计等，通过教学内容使学生掌握结构力学课程的重难点，构建课程知识体系，搭建课程知识框架。通过互动方法使学生与教师充分互动，最大限度地调动学生的积极性，减少无效及低效的学习时间，改变传统教学模式。教学设计主要包含课堂教学、课后练习及考核方法的设计，通过课堂、课后及考核三位一体的教学及考核模式，搭建完善的教学设计体系。

课程内容模块包含理论力学、材料力学和结构力学三大部分。其中理论力学主要包含静力学、动力学和运动学三个基本板块，静力学侧重研究刚体的静力平衡问题，动力学侧重研究物体在动力荷载作用下的响应特性，运动学侧重研究刚体的机械运动特性。材料力学主要针对杆件等结构的内力状态（包括轴力、剪力、弯矩等）进行研究，分析材料的强度、刚度及稳定性问题。结构力学主要针对杆件体系进行研究，主要包括结构几何组成分析、内力分析、位移计算、力法及位移法求解超静定结构等。三大基础力学是层层递进、互相补充的。理论力学以平衡为基准，是各类力学的基础，材料力学以内力为对象，是从细部分析材料受力特性，结构力学以杆件体系为对象，从宏观上分析结构受力。

课程互动模块包含试验天地、在线测试及在线答疑三大部分。其中实验天地通过给出结构力学基本概念、原理、方法及相关力学现象的动态演示，结合结构力学中常规的试验设计（包括结构力学求解器、结构动力学试验等），帮助学生建立利用结构力学知识完成工程实际问题的思维模式。在线测试通过网络平台提供往年考核试卷、单元测试、外校考研真题、考研模拟试卷等，学生可通过在线测试，及时了解学习情况，掌握学习进度、分析与外校优秀学生差距并可针对性地展开复习。在线答疑通过在线网络服务（例如QQ群、微信群、钉钉群等），进行常见问题解答、考研咨询、课程辅导等，同时还提供讨论区，方便同学们进行在线交流，进而做到对所学知识的尽快掌握。

课程资源模块包含练习题库、学习网站和名师讲学三大部分。其中练习题库通过建立课程学习数据库并进行电子化来实现对已有题型的整合，摆脱现有教学中优秀习题流失严重、习题传播面狭窄等问题。练习题库的建立一方面可使教师的教学更加方便，另一方面也可为学生搭建一个更加高效的学习平台。学习网站包括自建网站、公共网站与外校网站，自建网站面向校内学生，将定期上传学习资料并提供学生学习交流与答疑的平台;公共网站为各大网络学习平台，鼓励学生积极主动从各学习平台上获取学习资料并在校内分享;外校网站主要指其他开设结构力学课程的高校所建立的学习平台与资源网站，通过资源整合及资料共享，使我校学生能够及时跟进优秀高校的学习进度及深度。