“結構動力學”課程教學探討

摘 要：針對“結構動力學”難教難學的現象，結合教學實踐，尋求課堂教學改革與提高學生能力的突破口，探討提高“結構動力學”課堂教學效果的最佳途徑。指出備好課是上好課的前提條件。傳統教學手段和多媒體教學相結合是培養學生學習興趣，促進教與學矛盾雙方轉化的有效途徑。啟發式教學方法和工程實例法是培養學生分析問題、解決實際問題能力的重要手段。

關鍵詞：結構動力學；教學實踐；教學方法；綜合能力

中圖分類號：G423.02 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2011）36-0286-02

“結構動力學”是一門技術性很強的專業基礎課程，涉及數學建模、演繹、計算方法、測試技術和數值模擬等多個研究領域，具有鮮明的工程與應用背景[1]。絕大多數學生對這門課有一個共同的感覺：公式多而冗長、計算難而復雜、求解繁瑣、涉及面廣、不易理解。不少學生反映看書時經常理不清思路、做習題大多無從下手、復習時往往找不到重點。面對這些問題，提高教學效果，進一步激發學生的學習熱情，加強學生分析問題、解決問題能力的培養，顯得尤為重要。基于此，筆者結合教學實踐，對如何提高“結構動力學”課堂教學效果，談談一些教學體會和思考。

一、認真備課，提高教師駕馭教學內容的能力

備好課的前提條件是選擇好一本合適的教材。目前，“結構動力學”教材可謂是五花八門，良莠不齊。一些高校選擇的“結構動力學”教材，本科生、碩士生共用甚至博士生也在用，教學效果不盡理想。所以，選擇一本好的教材非常重要。筆者結合中國礦業大學土木工程專業和學生實際情況，選擇了由徐趙東編寫、科學出版社出版的“結構動力學”。此教材內容相對較為簡單且實用性較強，是一本非常適合本科生使用的教材。

備好課的第二步是應該認真通讀教材，并查閱有關參考書及文獻資料，優化教學內容，突出授課重點。經過分析，明確本門課程在培養學生中的地位：課程的基本要求是什么，提高要求又是什么，哪些是重點，通過課程培養學生哪些能力，通過什么環節和手段，課程教學提高學生哪些方面的素質等等。此外還要了解先修課程、后續課程及學生情況。如對課程重點的認識，也往往需要對課程內容的反復思考與提煉[2]。筆者在講解“結構動力學”時，以結構動力學的基本理論體系為主線，避免重復，著重講概念。采用層次法教學，在不同的階段突出不同的重點。比如，講過單自由度系統自由振動和受迫振動的概念后，在講授多自由度系統和彈性體系的振動分析時，則重點介紹后者的振動特點以及與前者的聯系和區別。這樣既節省了時間，又抓住了主線。

二、豐富教學手段，培養學生學習的興趣

教與學是矛盾對立統一的雙方。教，是教學中的主要矛盾方面；教學設計控制著教學節奏、教學方向、教學過程、決定著教學目標的實現，教師在教學中起主導作用。學，是教學中的次要方面；尤其在課堂教學中學生始終處在被動一方。但教學目標的實現是要通過學生來完成，學生是教學活動的主體。輔助的教學手段可以促進矛盾雙方的轉化，使學生的被動學習轉化為主動求教、主動探索、主動學習。所以好的教師、好的教學設計、應當在促進矛盾轉化上下工夫。筆者在“結構動力學”的教學過程中也深刻感受到傳統教學手段和多媒體教學相結合是培養學生學習興趣，促進教與學矛盾雙方轉化的有效途徑。

多媒體教學具有獨特的優勢，但同時也存在一定的局限性。利用多媒體教學，首先要做好課件。一個好的課件應該是簡潔明了，條理清楚，重點突出，同時要圖、文、聲、像并茂，這樣才能吸引學生的興趣，激發學生的學習熱情。同時這也是多媒體教學的優勢。在教學過程中要正確認識到多媒體教學只是一種教學手段，不能取代教師，教師仍然是課堂的主導。一些年輕教師由于缺乏教學經驗，做好教學課件之后，照本宣科，老師講著無勁，學生聽著無味，教學效果可想而知。因此，教師在利用多媒體教學時，要扔掉課件，要脫稿，圍繞教學內容自由發揮，觀察學生表情，注意快慢節奏，要和學生互動、交流，真正實現老師“教”與學生“學”的和諧統一。

傳統的板書教學過程完全由教師控制，教師可按自己的思路授課，可以自由發揮，能夠控制課堂氛圍。“結構動力學”涉及諸多原理和典型例題的講解，即會涉及許多的證明、計算過程。用多媒體方法就很難把證明、計算過程詳細地表現出來，這樣老師就很難講得透徹，而且學生也沒有足夠的思考時間和做筆記的時間。對此，老師應采取傳統的黑板板書教學來彌補其局限性。比如，在講解多自由度體系中的振型正交性的證明時，用板書引領學生將證明過程詳細的證明一遍，并啟發學生應注意的問題，這樣學生就能較輕松掌握這些知識點。因而達到良好的教學效果。

三、注重啟發，培養學生分析問題的能力

啟發式教學是指教師根據教學目標，遵循教學規律，在教學過程中依據學習過程的客觀規律，通過引導、指導、開導、啟示、激發學生的學習興趣，使學生主動地、自覺地、積極地學習和思考，并主動實踐的一種教學方法[3]。啟發式教學的對立面是灌輸式、填鴨式教學。課堂教學是師生的雙邊活動，教師要調動學生參與，促使他們主動積極地思考，并在此過程中培養推理、綜合、創新等正確的思維能力。

實施啟發式教學的一種方法是實例啟發教學法。“結構動力學”課程涉及的學科、專業面廣，學習過程中用到了結構力學、彈性力學、材料力學、復變函數、矩陣論、數理方程、有限元法等多門相關課程，因此，在教學過程中如何處理相關課程與教學內容之間的關系是一個難題。在教學過程中，筆者通過工程實踐案例進行啟發式教學。比如，在講授弦的振動時，舉例斜拉橋拉索、懸索橋吊桿張拉力的工程測試。實例啟發教學法在教學過程中起到了意想不到的效果。

實施啟發式教學的另一種方法是問題式教學法，即提出問題，解決問題。提出問題后可以讓學生回答，開展討論，也可以在學生思考的基礎上教師自己解答。一堂成功的啟發式講課應該就像教師帶領學生共同完成一個科研課題一樣引人入勝。這里，關鍵在于所設計的問題。問題應該符合學生的實際，又能引起興趣，可以來源于日常生活、工程實際或學科發展。學生對這些問題都饒有興趣，并能熱烈討論，最后經過教師的總結講解，學生對問題的認識自然地上了一個臺階。由于經過積極的思考后解決了問題，所以學生感到收獲很大。

實施啟發式教學的再一種方法是演示啟發式教學法。實踐證明，感性知識有助于提高學生學習的興趣和積極性，可以促進學生對某一概念的深入理解，沒有感性知識，則理性知識就缺乏基礎，難以形成。演示啟發式教學可以為學生提供必要的感性材料，啟發學生空間想象力。例如，在進行弦的振動動畫演示時，可以幫助學生理解振型特點，教學效果明顯提高。

四、結合工程，培養學生解決實際問題的能力

在教學過程中，圍繞課本主要內容，結合工程實踐案例進行講解和啟發，培養學生解決實際問題的能力。比如，作者在講授結構振動控制時，首先給出了工程實踐中關于各種隔震的裝置圖片，用實例來分析隔震原理，然后啟發同學們自己設計不同的隔震裝置，培養學生的獨立思考和動手能力。再比如，在講解受迫振動時，結合中國礦業大學正在建設的逸夫實訓樓工程實例，讓同學們利用所學知識，計算地震烈度在八度時，實訓樓框架底層的總剪力。這些工程實例使學生認識到了結構動力學原理對工程實踐的指導作用，同時也收到了很好的教學效果。

除了課堂講授以外，實驗教學的創新也是非常重要的。如何將實驗教學與工程實際緊密結合，啟發學生將結構動力學知識應用到工程實踐中去，是實驗教學改革的發展方向[4]。筆者利用中國礦業大學要求本科生進實驗室的良好契機，在實踐教學中，結合自己的科研項目，把學生分成不同小組進行結構振動試驗等相關研究。做實驗之前，把研究課題給學生定好，先讓學生針對問題查閱資料，獨立進行研究，提出實驗方案，并最終完成研究課題。一方面通過課題研究鼓勵學生獨立鉆研，促進學習的自覺性，提升學生學習新知識和新方法的能力；另一方面，通過參加課題研究，有助于鞏固和加深對理論知識的學習和理解，增強學生運用知識的綜合能力和解決實際問題的能力。

結束語

總之，“結構動力學”是一門難教難學的專業基礎課程，要想取得良好的教學效果就要不斷探索，不斷改進教學手段、教學方法。教與學是相輔相成的，教學效果的好壞不僅跟學生自身素質有關，更主要與教師的教學方式、教學態度、教學經驗密切相關。因此，在教學過程中，要不斷創新教學方法，根據不同的教學內容采用不同的教學手段和教學方式，增強教學效果，激發學生的學習興趣，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

參考文獻：

[1]盛宏玉.“結構動力學”課程教學實踐中的幾點認識[J].合肥工業大學學報：社會科學版，2007，21，(6):102-104.

[2]賈書惠.搞好課堂教學的幾個基本問題[J].力學與實踐，2002，24，(2):50-52.

[3]王道俊，王漢瀾.教育學[M].北京:人民教育出版社，1993:55-56.

[4]李玉蘭，張永祥，樊小龍.材料力學課程教學方法和模式改革探討[J].高等建筑教育，2010，19，(6):68-70.

（責任編輯/石 銀）