獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)課程及教材建設(shè)探討

doi：10.11835/j.issn.1005-2909.2013.03.014

收稿日期：2012-11-15

作者簡(jiǎn)介：肖明葵（1952-），女，重慶大學(xué)城市科技學(xué)院教授，博士，主要從事結(jié)構(gòu)工程、力學(xué)研究，（E-mail）xmkxy@yahoo.com.cn。

摘要：從應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，考慮生源實(shí)際情況，結(jié)合《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》中對(duì)力學(xué)系列課程知識(shí)點(diǎn)的需求，提出了獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)課程及教材建設(shè)的意義和方法，建議在教學(xué)中加入工程力學(xué)應(yīng)用方面的具體內(nèi)容，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才提供更好的課程平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)力學(xué)；課程建設(shè)；教材建設(shè)；獨(dú)立學(xué)院；土木工程專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2013）03-0055-03 一、獨(dú)立學(xué)院辦學(xué)定位及特色專業(yè)建設(shè)需求

獨(dú)立學(xué)院是由國(guó)家機(jī)構(gòu)以外的社會(huì)組織或個(gè)人出資舉辦的本科學(xué)歷教育高等學(xué)校。自2008年教育部關(guān)于《獨(dú)立學(xué)院設(shè)置與管理辦法》[1]出臺(tái)以后，獨(dú)立學(xué)院發(fā)展迅速，規(guī)模效應(yīng)已經(jīng)形成。獨(dú)立學(xué)院辦學(xué)主要定位于應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)，專業(yè)設(shè)置以市場(chǎng)為導(dǎo)向，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。因此，在西部大開發(fā)的形勢(shì)下，重慶大學(xué)城市科技學(xué)院土木工程專業(yè)成為學(xué)院的特色專業(yè)之一，為地方建設(shè)培養(yǎng)亟需的應(yīng)用型專業(yè)人才。

土木工程專業(yè)學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)課程是力學(xué)課程，力學(xué)課程是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是學(xué)生今后參加建設(shè)工作必須掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)生無(wú)論就業(yè)于設(shè)計(jì)單位還是施工單位，力學(xué)知識(shí)必不可少，即使是在施工單位，也會(huì)碰到諸如塔吊或腳手架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、模板強(qiáng)度等施工力學(xué)問題。因此，獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)中，基礎(chǔ)力學(xué)課程是基礎(chǔ)課程建設(shè)的重點(diǎn)。

二、獨(dú)立學(xué)院基礎(chǔ)力學(xué)課程建設(shè)和教材建設(shè)現(xiàn)狀

課程建設(shè)水平高低直接影響學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量，課程建設(shè)的重點(diǎn)是教學(xué)內(nèi)容改革、教材建設(shè)和師資隊(duì)伍建設(shè)，其中，教材建設(shè)是重點(diǎn)之一。獨(dú)立學(xué)院依托于母體學(xué)校，實(shí)行相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)作模式，資源共享。大多數(shù)獨(dú)立學(xué)院在依托母體學(xué)校辦學(xué)的過程中，課程建設(shè)基本應(yīng)用母體學(xué)校的建設(shè)成果，即課程設(shè)置和教材使用等都與母體學(xué)校基本一致，這是獨(dú)立學(xué)院課程建設(shè)和教材建設(shè)的一大弊端。目前獨(dú)立學(xué)院招收的學(xué)生入學(xué)成績(jī)等狀況不如母體學(xué)校，培養(yǎng)定位也與母體學(xué)校有較大差別，屬于培養(yǎng)應(yīng)用型本科層次。土木工程專業(yè)的學(xué)生就業(yè)方向基本是到基層建設(shè)單位從事施工、監(jiān)理等技術(shù)工作。而能夠舉辦獨(dú)立學(xué)院的母體學(xué)校大多是211、985學(xué)校，屬于研究型學(xué)校，同類課程所用教材對(duì)于獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生來(lái)說(shuō)，理論教學(xué)內(nèi)容偏多偏難，實(shí)踐性嚴(yán)重不足，針對(duì)性不強(qiáng)，對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)也極為不利。獨(dú)立學(xué)院的培養(yǎng)方向又有別于高職高專，屬于本科層次，不應(yīng)定位在僅僅培養(yǎng)動(dòng)手操作的能力層面。因此，針對(duì)獨(dú)立學(xué)院本科學(xué)生的課程和教材改革，已經(jīng)提到議事日程。

三、獨(dú)立學(xué)院基礎(chǔ)力學(xué)課程建設(shè)和教材編寫定位

課程建設(shè)和教材編寫定位應(yīng)符合學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)。獨(dú)立學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)是服務(wù)地方、服務(wù)基層，培養(yǎng)為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù)的應(yīng)用型人才。一般而言，課程內(nèi)容設(shè)置和教材內(nèi)容改革應(yīng)該針對(duì)學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)，保證夠用、適用、好用。

力學(xué)課程對(duì)于工科學(xué)生，特別是土木工程專業(yè)的學(xué)生，是很重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。土木工程專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)期間學(xué)習(xí)的力學(xué)課程有理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、土力學(xué)、彈性力學(xué)等。基礎(chǔ)力學(xué)課程則包括理論力學(xué)和材料力學(xué)課程。因此，文章的討論主要針對(duì)理論力學(xué)和材料力學(xué)這兩門基礎(chǔ)力學(xué)的課程內(nèi)容改革和教材編寫定位進(jìn)行討論。

理論力學(xué)[2]和材料力學(xué)[3]是土木工程專業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)力學(xué)課程，通過課程的學(xué)習(xí)，構(gòu)筑工程技術(shù)力學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，建立物體運(yùn)動(dòng)與受力狀態(tài)的關(guān)系，掌握質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系和剛體的平衡，機(jī)械運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)問題的基本規(guī)律及其研究方法，使學(xué)生明確桿件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題的基本概念，掌握構(gòu)件的基本變形及其應(yīng)力應(yīng)變的求解方法。通過力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握相應(yīng)的理論知識(shí)，并具有比較熟練的力學(xué)計(jì)算能力，培養(yǎng)學(xué)生的力學(xué)素質(zhì)和定性、定量分析能力，以及分析解決某些實(shí)際工程問題中的力學(xué)問題能力。通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，掌握測(cè)定金屬材料性質(zhì)的基本知識(shí)、基本技能和基本方法，了解實(shí)驗(yàn)應(yīng)力的基本概念并初步掌握驗(yàn)證材料力學(xué)理論公式的方法，培養(yǎng)學(xué)生初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑸閷W(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。通過力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，為一系列后續(xù)專業(yè)課程，如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、建筑施工等課程打下必要的基礎(chǔ)，也可為學(xué)生在今后工作中解決所碰到的力學(xué)問題提供理論依據(jù)。因此，獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生，必須掌握基礎(chǔ)力學(xué)的基本知識(shí)和基本概念。

2010年，土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)就土木工程專業(yè)中各知識(shí)點(diǎn)的需求和各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)時(shí)建議，頒布了《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[4]，對(duì)力學(xué)系列課程知識(shí)點(diǎn)的需求提出了指導(dǎo)性的意見。但是，該規(guī)范所給出的只是對(duì)本科院校土木工程專業(yè)所需知識(shí)點(diǎn)的最低需求，并沒有明確各類高校的最低知識(shí)點(diǎn)的理論深度及其應(yīng)用要求。

遵照規(guī)范建議，結(jié)合獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)實(shí)際，基礎(chǔ)力學(xué)課程建設(shè)和教材建設(shè)的定位應(yīng)為“緊扣最新規(guī)范，體現(xiàn)區(qū)域特色，強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐，服務(wù)人才培養(yǎng)”。在課程建設(shè)和教材建設(shè)中，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和教材內(nèi)容的改革都應(yīng)該符合規(guī)范中對(duì)各門課程的基本要求，緊密結(jié)合獨(dú)立學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，理論上高于高職學(xué)院，實(shí)踐上強(qiáng)于重點(diǎn)本科母體學(xué)校。力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和教材內(nèi)容應(yīng)在保證理論知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，加入力學(xué)知識(shí)在實(shí)際中應(yīng)用的工程實(shí)例，以便學(xué)生在掌握力學(xué)理論課程的同時(shí)，了解力學(xué)在工程中的實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用力學(xué)知識(shí)和原理解決工程實(shí)際中的力學(xué)問題的能力，以使學(xué)生在今后專業(yè)課程學(xué)習(xí)和工作中，力學(xué)知識(shí)夠用，并且會(huì)用。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置和教材內(nèi)容的改革中，還應(yīng)該加入最新科技發(fā)展的新知識(shí)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、基礎(chǔ)力學(xué)課程內(nèi)容和教材編寫內(nèi)容選取

按照《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[3]中對(duì)力學(xué)系列課程知識(shí)點(diǎn)的需求，筆者認(rèn)為獨(dú)立學(xué)院基礎(chǔ)力學(xué)課程內(nèi)容和教材內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)該滿足規(guī)范中的最低要求，各知識(shí)點(diǎn)有所側(cè)重，并在各知識(shí)點(diǎn)的理論介紹后，加入大量力學(xué)在工程中的應(yīng)用實(shí)例。由于具體的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)在《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[3] 中已經(jīng)列出，筆者只討論基礎(chǔ)力學(xué)課程各個(gè)知識(shí)點(diǎn)理論的基本講解深度和工程實(shí)際問題在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

在理論力學(xué)課程中，靜力學(xué)部分應(yīng)為課程的重點(diǎn)，理論上由淺入深、循序漸進(jìn)，課程設(shè)置在講解力學(xué)基本原理和基本概念之后，由平面力系到空間力系進(jìn)行分析，理論上重視力學(xué)基本原理和基本概念、力系的簡(jiǎn)化和平衡理論。在平面力系的簡(jiǎn)化和平衡分析中，加入預(yù)制板、梁、柱子等預(yù)制構(gòu)件吊裝時(shí)的吊點(diǎn)位置，起重機(jī)的傾覆穩(wěn)定性問題，腳手架的靜力平衡問題，以及多跨梁、剛架、桁架等多種結(jié)構(gòu)的平衡問題，約束反力的求解等工程實(shí)際力學(xué)分析問題。這部分需要學(xué)生透徹掌握相關(guān)理論，熟悉各種結(jié)構(gòu)，包括物體系統(tǒng)的約束反力分析和計(jì)算，以便為后續(xù)的材料力學(xué)課程和結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)。

材料力學(xué)課程重點(diǎn)為5種基本變形概念，內(nèi)力和變形分析，強(qiáng)度、剛度和壓桿穩(wěn)定理論。要求學(xué)生熟練掌握基本變形和內(nèi)力的分析與求解，在此基礎(chǔ)上，再針對(duì)理論力學(xué)課程中所涉及的相同工程問題，討論起吊構(gòu)件的內(nèi)力和變形條件，構(gòu)件截面上的最大彎矩最小時(shí)，相應(yīng)的變形最小，考慮吊裝時(shí)構(gòu)件的材料特征，以便安全起吊。在討論壓桿穩(wěn)定問題時(shí)，結(jié)合起重機(jī)械如塔機(jī)的桿件穩(wěn)定性問題分析，討論塔機(jī)在達(dá)到其自由高度繼續(xù)向上頂升接高時(shí)，如何增強(qiáng)其穩(wěn)定系數(shù)保持起重能力，避免失穩(wěn)，以及塔機(jī)構(gòu)件的壓桿穩(wěn)定等工程實(shí)際問題。在講解內(nèi)力和變形的基本概念后，加入多跨梁、剛架、桁架等具體工程問題的內(nèi)力和變形分析。在講解強(qiáng)度理論后，分析上述工程實(shí)例的強(qiáng)度問題。所有這些實(shí)際工程問題以例題和習(xí)題的形式加入教材中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的同時(shí)，學(xué)會(huì)理論知識(shí)在工程中的應(yīng)用。

由于現(xiàn)代科技的發(fā)展和對(duì)結(jié)構(gòu)抵御地震、風(fēng)災(zāi)能力的重視，理論力學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)部分的基本內(nèi)容的掌握也是必須的。即使獨(dú)立學(xué)院學(xué)生今后主要從事工程一線的工作， 也會(huì)在建筑機(jī)械的使用中碰到建筑機(jī)械的力學(xué)問題；因此，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容和教材內(nèi)容，保留《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[4]中對(duì)這部分知識(shí)點(diǎn)的最低要求，針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)，在復(fù)合運(yùn)動(dòng)速度和加速度合成定理的推導(dǎo)中，采用物理意義更為明確、直觀的幾何法進(jìn)行推導(dǎo)，與985、211大學(xué)在這門課程教學(xué)中采用解析法推導(dǎo)相區(qū)別，避免了復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。在動(dòng)力學(xué)中，重點(diǎn)為三大普適定理及其綜合應(yīng)用，以及達(dá)朗貝爾原理的掌握。

隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的迅猛發(fā)展，土木工程建設(shè)也迎來(lái)了發(fā)展的好時(shí)期和好機(jī)遇， 結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越復(fù)雜，施工方法和技術(shù)也越加先進(jìn)。北京奧運(yùn)場(chǎng)館、浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、上海金茂大廈、國(guó)家大劇院、深圳帝王大廈，美國(guó)的亞特蘭大索穹頂、英國(guó)的千年穹頂和石油大廈、澳大利亞的天空穹頂?shù)冉ㄖ瑹o(wú)一不體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和施工的難度。結(jié)構(gòu)每一階段的施工過程，都伴隨著邊界約束的變化、構(gòu)件的增刪、溫度的變化以及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力動(dòng)態(tài)施加等變化。施工中的滑輪力學(xué)和拆撐時(shí)的力學(xué)分析問題，都需要現(xiàn)場(chǎng)工程師去面對(duì)。因此，在基礎(chǔ)力學(xué)的基本理論和實(shí)際工程應(yīng)用學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，加入滑輪力學(xué)、施工過程的時(shí)變力學(xué)、施工過程中的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)等最新施工力學(xué)分析成果的介紹，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和今后處理實(shí)際工程中復(fù)雜問題的能力。

五、結(jié)語(yǔ)

獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)的課程建設(shè)和教材建設(shè)有別于母體學(xué)校和高職高專學(xué)校，從培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，考慮生源實(shí)際情況，結(jié)合《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[3]中對(duì)力學(xué)系列課程知識(shí)點(diǎn)的需求，對(duì)獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)基礎(chǔ)力學(xué)課程及教材建設(shè)提出建議，倡導(dǎo)在教學(xué)內(nèi)容和教材中加入工程應(yīng)用方面的力學(xué)知識(shí)，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才提供更好的課程平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 教育部令第26號(hào).獨(dú)立學(xué)院設(shè)置與管理辦法[Z].2008.

[2] 肖明葵.理論力學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3] 劉德華.材料力學(xué)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2010.

[4] 土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

Course and textbook construction of mechanics and materials strength for

civil engineering in independent colleges

XIAO Mingkui， REN Xiaoqin， XIANG Juan， ZOU Zhaowen

（City College of Science and Technology， Chongqing University， Chongqing 402160， P. R. China）

Abstract： We studied the course reform of mechanics and materials strength by considering features of independent colleges and the training target of cultivating application-oriented students. The proposal of reforming teaching contents and adding application examples in the textbook were suggested to provide a better teaching effect for cultivating application-oriented talents.

Keywords： mechanics and materials strength； course construction； textbook construction； independent colleges； civil engineering specialty

（編輯 周 沫）