以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽促進(jìn)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

摘 要：創(chuàng)新來源與實(shí)踐，對于土木類本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)尤為重要。論文提出將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽與結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)改革方法，分析了結(jié)構(gòu)競賽對促進(jìn)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的作用和意義，對該設(shè)想的探索應(yīng)用結(jié)果表明，依托競賽的課程教學(xué)改革對土木類本科生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽 結(jié)構(gòu)力學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（a）-0062-01

高校培養(yǎng)的大學(xué)生創(chuàng)新能力直接關(guān)系到國家的未來和民族的振興[1]。同時(shí)，全面提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力也是建設(shè)高水平研究型大學(xué)的重要內(nèi)容之一。“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)應(yīng)用、善創(chuàng)新”是目前一般高等院校工科專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)，“強(qiáng)應(yīng)用、善創(chuàng)新”能力的培養(yǎng)任務(wù)最為關(guān)鍵，尤其針對實(shí)用性較強(qiáng)的土木類專業(yè)[1～3]。《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是土木工程專業(yè)中的主干專業(yè)基礎(chǔ)課，大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部工程力學(xué)研究所（工程力學(xué)遼寧省教學(xué)團(tuán)隊(duì)）承擔(dān)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是遼寧省精品課程，為了提高結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，體現(xiàn)該課程的應(yīng)用性和實(shí)踐性，借助大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽這個(gè)平臺，課程組對該課程在教學(xué)內(nèi)容、方法等方面進(jìn)行了改革探索和嘗試，提高了學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣和積極性，取得了良好的教學(xué)效果。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽概況

全國性大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽已被教育部列為大學(xué)生九大科技競賽之一，是一項(xiàng)極富創(chuàng)造性和挑戰(zhàn)性的科技競賽。它旨在通過對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用和團(tuán)隊(duì)精神，提高同學(xué)的動手能力與思維能力，突出創(chuàng)新精神，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)精神，旨在將理論知識轉(zhuǎn)化為解決問題的能力，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽可以很好地將課堂理論與實(shí)踐緊密結(jié)合起來。

大連理工大學(xué)土木水利學(xué)院在2000年5月成功舉辦了學(xué)院首屆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽，作為大連市大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽的發(fā)起單位，于2000年承辦了首屆大連市大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽，2007年承辦了首屆遼寧省大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽，2008年承辦了第二屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽。

2 依托結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽的課程改革及效果

2.1 課程教學(xué)改革的實(shí)施

以往結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)過程中注重知識點(diǎn)的講解，而忽略了知識點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用；近幾年在授課過程中增加了實(shí)踐環(huán)節(jié)，在知識點(diǎn)的講解基礎(chǔ)上更加強(qiáng)調(diào)利用知識點(diǎn)解決實(shí)際問題的環(huán)節(jié)，但實(shí)際問題的選取有一定的局限性，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也不高。本次教學(xué)改革嘗試依托結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽，加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，突出實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，采用實(shí)驗(yàn)的方法來指導(dǎo)學(xué)生去學(xué)習(xí)并理解傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)的經(jīng)典原理。將實(shí)驗(yàn)融入結(jié)構(gòu)力學(xué)日常教學(xué)，一方面設(shè)計(jì)一定量課堂演示實(shí)驗(yàn)；另一方面利用教學(xué)團(tuán)隊(duì)與煙臺大學(xué)共同設(shè)計(jì)開發(fā)的結(jié)構(gòu)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)一定量學(xué)生實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生們切身體會最基礎(chǔ)的力學(xué)模型的理想形式以及經(jīng)典原理的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑥母泄偕闲蜗蟆⒄鎸?shí)地感受并領(lǐng)悟到力學(xué)的真諦。

此外，以省市結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽題目為背景，結(jié)合課程進(jìn)度及課程內(nèi)容，在授課過程中布置了兩個(gè)設(shè)計(jì)課題：雙層雙跨框架（第3和4屆遼寧省結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽題目）、雙跨雙車道橋（省、市結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽題目）；學(xué)生自由分組，每組6人，每一設(shè)計(jì)題目要求提供計(jì)算書，計(jì)算書內(nèi)容包括方案概念設(shè)計(jì)介紹、手算及電算結(jié)果等，根據(jù)設(shè)計(jì)方案每組制作模型，以組為單位進(jìn)行加載試驗(yàn)，按加載試驗(yàn)成績及計(jì)算書評定該實(shí)踐環(huán)節(jié)成績。

2.2 課程改革效果

通過以上措施的改革，取得了預(yù)期的教學(xué)效果，學(xué)生的理論考試成績也有所提高。在改革過程中，首先，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中明確了課程的重要性和學(xué)習(xí)目標(biāo)。其次，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提高了自學(xué)的能力，培養(yǎng)了獨(dú)立查詢閱讀文獻(xiàn)的能力；同時(shí)很多學(xué)生也自學(xué)了一些通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，部分編程基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)生也嘗試了獨(dú)立編程去解決問題，潛移默化中培養(yǎng)的能力為后期專業(yè)課的學(xué)習(xí)也奠定了良好的基礎(chǔ)。再次，通過課題設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)同能力和精神，發(fā)揮了組員的主觀能動性。最后，提高了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，以往的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生只知學(xué)習(xí)理論知識，而忽視了知識的應(yīng)用，往往欠缺解決實(shí)際問題的能力，本次教學(xué)改革，為學(xué)生搭建了一個(gè)實(shí)戰(zhàn)的平臺，將所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識得到了充分的發(fā)揮，同時(shí)也加深了學(xué)生對理論知識的理解。

3 教學(xué)改革中存在的問題和改進(jìn)建議

由于改革設(shè)想剛剛實(shí)施，經(jīng)驗(yàn)不足，在課程改革過程中仍存在一些問題，主要表現(xiàn)在：

（1）學(xué)生參與的目的性不同，部分學(xué)生在課程改革參與過程中過分注重是否能夠參與競賽及競賽的成績，而忽視了在參與過程中個(gè)人能力的培養(yǎng)。

（2）設(shè)計(jì)課題的題目選取有待更新完善。

（3）參與課程改革的教師的創(chuàng)新素質(zhì)需要進(jìn)一步提高，同時(shí)相關(guān)的配套措施需要完善。

為了將結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革繼續(xù)順利地進(jìn)行，針對目前存在的問題，采取了一些改進(jìn)的措施[4]，主要表現(xiàn)在：（1）正確引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，明確課程與競賽的關(guān)系；（2）搜集各省市區(qū)及國家級結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽題目，建立設(shè)計(jì)課題庫，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)課題的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際中的熱點(diǎn)問題及時(shí)更新改進(jìn)；（3）加大經(jīng)費(fèi)投入力度，加強(qiáng)教師創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)，定期外派教師培訓(xùn)、進(jìn)修交流；（4）以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽為契機(jī)，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，構(gòu)健和完善創(chuàng)新實(shí)踐平臺。

課程改革的目的是為了提高教學(xué)質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒅R最有效率的傳授給學(xué)生，課程教學(xué)改革勢在必行。正是由于學(xué)生的積極參與、學(xué)院以及學(xué)校的大力支持，才實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽的聯(lián)動，為土木類本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺，相信今后通過對于該設(shè)想的不斷探索與完善，必將為土木類本科生課程改革提供有益參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳天虹，葛龍威，吳建華，等.從大學(xué)生結(jié)構(gòu)競賽看學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的培養(yǎng)[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，17（4）：298-300.

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[4]張兆強(qiáng).以競賽促進(jìn)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊， 2012（22）：53.