基于“3+1”模式的結構力學課程教學改革與實踐★

趙延林 景海河 姜封國 杜文學 葉成杰 徐曉紅 李玉英

(1.黑龍江科技大學建筑工程學院，黑龍江哈爾濱 150022;2.黑龍江建筑職業技術學院，黑龍江哈爾濱 150025)

0 引言

結構力學課程的研究對象是各類土木工程結構，主要研究內容有結構的組成規律、結構在各類外荷載作用下的強度、剛度、穩定性及動力反應的計算原理和計算方法［1］。通過本課程的學習，使學生能熟練地計算土木工程結構的內力并分析結構的力學性能，培養學生分析問題、解決問題的能力和科學的思維方法。

因此，結構力學課程教學應以加強力學概念、掌握結構分析的理論與方法、培養創新意識為教學目標，運用現代教學手段與教學理念，通過創新教學設計、豐富教學環節、強化知識體系，實現理論與實際相結合、課內與課外相結合、教師與學生相結合，既使學生在結構力學的基本理論、基本概念、基本方法上接受系統的知識，又使學生在實踐意識、協作意識和創新意識上得到提高。

1 課程教學指導思想

課程建設必須體現學校的辦學理念，黑龍江科技大學是一所省屬普通高校，在辦學方向定位上，主要是為社會培養應用型人才。結構力學作為土木工程專業的核心專業基礎課程，其建設必須以現代教學思想為指導，保證一流教學質量為目標進行高水平建設。教學中應注重力學知識體系的強化，引導學生從知識體系的高度來認識、理解、歸納各種力學概念、理論與方法，加強力學概念和培養綜合分析能力，并在這個過程中培養學生的創新意識和初步的科研能力［2］。

通過調研，結合黑龍江科技大學人才培養目標及學生的特點，確定了土木工程專業結構力學課程建設與教學的指導思想。即:

1)結構力學課程教學應體現其學科的前沿性，必須與科研、學科發展方向相結合;

2)結構力學課程教學應體現其專業服務性，必須與實際工程相結合;

3)結構力學課程教學應體現科技的先進性，必須與現代科技發展相結合;

4)結構力學課程教學應體現其社會服務性，必須與學生的成才和就業相結合。

2 課程教學內容體系建設

結構力學課程的總體教學要求應定位于在掌握基本原理的基礎上，學會處理工程實際問題的分析和計算方法［3］。而人才培養模式的變化、新結構形式的不斷出現和計算手段的不斷更新，要求結構力學課程的教學內容也要與時俱進，這主要反映在課程教學內容的優化上。

依據上述的教學指導思想，結構力學課程的教學內容應主要包括經典結構力學與結構動力計算基礎兩部分，并在此基礎上加強學生的工程實用計算方法與現代電算手段的綜合培養與訓練。

2.1 經典結構力學教學內容及要求

依據國內應用型人才培養結構力學課程的建設現狀，經典結構力學的基本教學要求為:學生在掌握了扎實的基本力學概念與力學原理的基礎上，學會處理工程實際問題的分析和計算方法。具體在教學內容上，就是在掌握靜定結構內力與變形計算方法、超靜定結構內力與變形計算方法(主要指力法與位移法)的基礎上，能夠熟練掌握一種工程實用手算方法(漸近計算法)，并能使用結構力學求解器進行結構計算，能對結構的受力進行初步的定性分析。

2.2 工程實用手算法教學內容及要求

依據目前土木工程專業應用型人才培養計劃的要求，確定了結構力學課程工程實用手算法的教學內容與教學要求為:能夠應用力矩分配法計算連續梁與無側移剛架的內力，能夠應用二次彎矩分配法與分層計算法計算剛架在豎向荷載作用下的內力，能夠應用反彎點法與D值法計算剛架在水平荷載作用下的內力。

總之，本研究提示慢阻肺錯失早期診斷仍然相當嚴重，慢阻肺錯失早期診斷時間與疾病嚴重度相關，但是否會對慢阻肺長期預后產生影響尚不清楚。加強慢阻肺早期識別，特別是對無癥狀患者及高危人群進行慢阻肺篩查顯得非常重要和必要。

其中，第一部分教學內容主要通過經典結構力學的課堂教學來完成，教學課時數為4學時;第二、三部分教學內容主要通過高層建筑結構課程的課堂教學來完成，教學課時數為6學時。

2.3 工程實用電算法教學內容及要求

工程實用現代電算方法的教學內容主要包括力學求解器與PKPM設計軟件的學習與應用。其中，結構力學求解器的教學主要通過經典結構力學的課堂教學來完成，教學課時數為6學時;PKPM設計軟件的教學工作主要通過計算機輔助設計課程教學來完成。本部分的基本教學要求為:學生能夠熟練地應用力學求解器進行結構力學作業自檢，并能在課程設計與畢業設計中運用力學求解器與PKPM設計軟件進行整體結構與構件的內力、變形計算。

3 課程教學方法、手段及措施建設

3.1 課堂教學方法建設

在課堂教學中，強調結構力學課程在數學—力學—結構工程課程體系中的橋梁地位和關鍵作用，使學生認識到學習本課程的重要性，從而提高學生學習的自覺性和積極性。同時，還要注重課堂教學內容的邏輯性和科學性，教學內容以基本概念、基本原理和基本方法為主，突出重點，分散難點，培養學生綜合分析問題的能力。

堅持理論聯系實際，教學方法適宜、先進、靈活，注意培養學生的能力和學習方法。課程組教師對教學方法進行了充分的交流和討論，根據課程的特點，并結合多年的教學經驗，在課堂教學中主要采用了啟發式、討論式和質疑式教學方法［4］，有效地調動了學生的學習積極性，增強了學生的學習興趣，促進學生積極思考，激發學生的潛能。

3.2 課堂教學手段建設

在傳統教學手段基礎上，課程組教師自主編制了結構力學課程多媒體教學輔助課件。通過多媒體課件可以展示傳統課堂教學手段所無法表達的內容，比如在介紹如何把實際結構簡化為理想的結構計算簡圖時，可以利用圖片向學生展示各種實際建筑結構，這樣的表達簡單、清楚、準確，易于學生的理解與掌握;在介紹結構變形的發展過程時，可以利用多媒體課件的動畫功能，使學生一目了然。總之，利用多媒體課件的演示功能，可以把實際工程搬進課堂，真正做到理論與實際相結合，實現了課堂上的實踐性教學，充分提高了學生分析實際問題、解決實際問題的能力［5，6］。

為便于學生的自主學習，課程組教師建成了結構力學課程的網絡教學平臺。把電子版的教學大綱、授課計劃、教案、教學課件、自學參考書庫、習題庫、考研資料庫等資源上傳到網上，供學生使用。同時通過網絡平臺布置作業，并對學生進行答疑和輔導，實現了教師與學生的適時交流互動。

3.3 實踐性教學環節建設

實踐性教學環節主要是指綜合訓練與工程實踐兩個階段，具體包括各專業課的課程設計與畢業設計的指導工作。在這兩個階段，要求課程組教師全部深入到學生的課程設計與畢業設計的指導工作中，提高學生的工程實用手算計算方法與現代電算方法的應用能力。

在各專業課的課程設計中，要求學生能夠根據設計內容選取恰當的工程實用手算法對結構進行內力計算，并要求80%的學生能應用力學求解器進行電算校核，以達到綜合訓練的目的。在畢業設計中，首先要求學生能夠根據工程特點選取正確的結構計算簡圖，然后再選取恰當的工程實用手算法對結構進行內力計算，并要求50%的學生能夠應用力學求解器或PKPM設計軟件進行電算校核，以達到工程實踐的目的。

3.4 創新素質教育建設

一方面，課程組教師將個人的科研成果引入教學，并積極為授課班級的學生開展學術講座，以拓寬學生的知識面與眼界，提高其學習的積極性。在此基礎上，還積極引導大學生進行科研立項。近年來，課程組教師平均每年指導大學生科研立項30余項，大大調動了大學生投身科研的積極性，提高了學生的學習興趣，豐富了學生的知識。

另一方面，選取部分優秀學生參加省級結構設計大賽。首先在校內組建5個～10個參賽小組，每組由兩名課程組教師帶隊，指導學生完成設計作品后，進行校內比賽，然后根據比賽結果選取3個～5個小組參加省級比賽。近年來，多項學生作品獲得了省級一等獎、二等獎，課程組教師獲得了多項省級優秀組織獎。

3.5 考核方法建設

本著“重平實、重應用”的原則，將期末一次性考試變為多層次、多方式的考核，具體內容包括:加強日常教學管理，對學生的課堂出勤率、回答問題及作業完成情況進行考核;采取每章小測驗的形式，對學生進行階段性知識掌握情況考核，以反饋學生對所學知識的掌握情況，為下一步的教學工作奠定基礎;注重學生實用能力的培養，對部分工程實用性較強的內容，采取布置大作業的形式進行考核;期末考試只對經典理論部分進行考核。

4 結語

經過四年的實踐與探索，目前已基本形成了以“知識—訓練—實踐”為主線的良性循環的新型結構力學課程教學模式。該教學模式突出了經典結構力學的核心地位，兼顧了工程實用手算法與現代電算法的綜合訓練與工程實踐，不僅提高了學生對力學課程的學習興趣，使學生具備了扎實的基礎力學知識，而且提高了學生的結構分析能力、工程實用手算能力與電算能力，確保了土木工程專業學生的培養質量。

［1］孫洪軍，趙麗紅.提高土木工程專業《結構力學》教學質量的探討［J］.遼寧工業大學學報(社會科學版)，2013，15(2)：125-126.

［2］周 臻，陸金鈺，尹凌峰，等.面向卓越土木工程師培養的結構力學教學改革與實踐［J］.高等建筑教育，2012，21(4)：74-77.

［3］任振華，曾憲桃.基于卓越計劃的土木工程專業結構力學教學改革［J］.山西建筑，2013，39(18)：230-231.

［4］魯彩鳳.“歸納、對比”教學法在結構力學課程中的應用［J］.高等建筑教育，2009，18(3)：115-117.

［5］郇筱林，戴素娟.多媒體在結構力學教學中的合理使用［J］.力學與實踐，2011，33(6)：91-93.

［6］李書進，厲見芬.結構力學多媒體教學的策略與思索［J］.高等建筑教育，2010，19(1)：131-135.