對高校《彈性力學》課程教學改革的思考

摘要：本文主要介紹了彈性力學課程的內(nèi)容特征以及在土木工程專業(yè)中的作用與地位，分析了我校等類似的二類本科院校學生目前的學習情況，剖析了彈性力學課程開設(shè)中存在的問題，并提出一定的合理的改進建議。

關(guān)鍵詞：彈性力學 有限單元法 課程教學 改革

1 概述

彈性力學是高校本科教育中工程科專業(yè)的一門較復雜的力學課程，在土木工程專業(yè)本科教學體系中，它是繼理論力學、材料力學及結(jié)構(gòu)力學之后的又一大力學，也是土木工程專業(yè)本科課程和研究生課程的一門銜接課程，所以，對本科生來說是比較難學。近年來，隨著各個高校的擴招等原因，我校等類似的一些二類本科院校的生源水平有所下降，導致在這樣的本科學校開設(shè)這門課難度增大。

2 彈性力學課程的特征及其作用

彈性力學，也稱彈性理論，是固體力學的一個分支，主要研究彈性體由于受外力作用、邊界約束或溫度改變等原因而發(fā)生的應(yīng)力、形變和位移。在土木工程中，彈性力學和材料力學、結(jié)構(gòu)力學一樣，都是研究結(jié)構(gòu)在彈性階段的應(yīng)力、形變和位移；校核它們是否滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求，但這三門課在研究對象和研究方法上有區(qū)別。其中，材料力學只研究細長桿狀構(gòu)件，結(jié)構(gòu)力學研究由細長桿件組成的桿件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，而彈性力學除研究桿件外，還研究平面體、空間體、平板和殼體，也就是說材料力學和結(jié)構(gòu)力學只能分析結(jié)構(gòu)的梁柱和由梁柱組成的框架結(jié)構(gòu)，而土木工程中常見的構(gòu)件除了細長桿件及其結(jié)構(gòu)外還有板件、粗短構(gòu)件、鋼管、設(shè)備基礎(chǔ)實體、大壩、擋土墻等，這些構(gòu)件的分析只能用彈性理論。另外，材料力學和結(jié)構(gòu)力學分析問題的理論相對簡單、幾何模型比較理想，其數(shù)學求解過程簡單，而彈性力學求解問題時采用的模型相對更接近實際工程問題，近似的假定較少，求解時主要采用微分方程，比較麻煩，但求解結(jié)果更接近實際問題。所以，我們可以看出，彈性力學較難，但應(yīng)用范圍更寬更廣。對于彈性力學問題的求解，簡單的問題可以用手工方法計算，對于復雜的可以通過有限單元法借助軟件進行求解，常用的結(jié)構(gòu)分析有限元軟件主要有ANSYS、SAP2000、MIDAS等，其中ANSYS軟件是最常用的大型通用軟件，這種用有限元軟件分析方法使得彈性力學理論給土木工程的科研與實際工程問題的求解帶來了方便，也將彈性力學的實際應(yīng)用向前發(fā)展，并將相關(guān)的科研領(lǐng)域向前推了一大步。由此可見，彈性力學在土木工程中的地位比較重要，同時學習彈性力學也可以為后續(xù)的塑性力學做好一定的基礎(chǔ)。

3 目前彈性力學開設(shè)的現(xiàn)狀與存在的問題

近幾年來高校一直都在擴招，從社會分配工作角度看是高校畢業(yè)生就業(yè)壓力大，比如找工作時好多單位的門檻已經(jīng)提高到研究生，現(xiàn)在的研究生相當于過去的本科生，所以現(xiàn)在本科生找工作已不像過去，要想找好工作得先考研；同時，隨著高校的擴招、各個高校實力的提高、政策性的調(diào)整，許多高校由原來的二本院校已經(jīng)被提升為一本院校，那么，類似于我校這種沒有提升為一本院校的二本院校，學生的生源水平在相對下降，本科生學習高等數(shù)學的能力在下降，導致大學一年級的高數(shù)功底不太扎實，到高年級學習彈性力學就比較困難。因為彈性力學里面應(yīng)用高等數(shù)學的內(nèi)容多，尤其是微分方程的求解用的較多，這一關(guān)卡住了大部分學生，好多學生聽著聽著就跟不上了，最后能堅持聽下去的是少部分高數(shù)功底好的并且想考研的同學，但這部分學生占的比例太少，聽不懂的學生占多數(shù)，到考試的時候該怎么出題考試來完成考試這一環(huán)節(jié)，這讓授課老師很是頭疼。我校土木工程專業(yè)彈性力學課程開設(shè)為任選課程但要求是期末閉卷考試，其主要原因在于這門課程較難，若不要求期末考試那平時聽課程的人將會較少而使學生真正學不會，所以一直作為考試課程開設(shè)至今，總的來說這些年整體教學效果還不錯，但這兩年招進來的學生高考成績明顯低了不少，高數(shù)學得不扎實，從上課到考試有一種感覺，學生水平下降了，這門課程開設(shè)有難度，那到底該繼續(xù)開還是取消不開了呢？這是我們要思考的問題。

作為任選課程，下一學年我們可以將彈性力學這門課程的學時換為更簡單的課程，但問題是這樣做土木工程專業(yè)的課程教學體系將不完整，如果不開設(shè)彈性力學，學生對材料的彈性性能的理解不夠透徹，對于胡克定律理解不清楚，區(qū)分不了材料的彈性區(qū)和塑性區(qū)，學習其他課程時將會遇到障礙，如鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析、應(yīng)力集中現(xiàn)象、彈性設(shè)計及彈塑性設(shè)計，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中相關(guān)彈塑性設(shè)計、土力學與地基基礎(chǔ)中彈性設(shè)計及彈塑性設(shè)計等內(nèi)容學生理解會遇到困難，有些內(nèi)容甚至沒法看懂，這樣其他課程的教材就得換為內(nèi)容簡單些的應(yīng)用性教材。由此可見，學生高數(shù)功底的下降導致學生學不懂彈性力學，若彈性力學不開設(shè)，學習其他課程將會遇到困難，相關(guān)課程的教材得采用簡單的教材，這樣培養(yǎng)出來學生的整體專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)水平在下降，學生考研難度增大，考研的人數(shù)會更少。目前，土木工程因就業(yè)形勢好而使考研的人較少，若課程教材都降低以后考研的人將會更少；而且會使我們二本院校學生理論功底下降，而這樣高校的實踐性教學環(huán)節(jié)的配套設(shè)施又跟不上職業(yè)技術(shù)學院，到社會上用人單位使用到我們學生后的感覺將會是還不如高職的學生；我們這樣的二本院校學生考研的越少，那些普通一本院校的研究生的招生生源量會降低。所以，對這些看起來不是土木工程專業(yè)主課的課程，它的開設(shè)與否我們得好好掂量，我們應(yīng)該根據(jù)實際情況綜合考慮，給自己學校一個合理的定位，要考慮清楚這類學校到底該歸結(jié)為哪一層次？到底應(yīng)該培養(yǎng)什么樣的人才？這也是我們必須思考的！

4 對彈性力學課程教學大綱的改革建議

針對以上彈性力學課程的特征、地位及現(xiàn)存的問題，我們需要對彈性力學課程教學體系進行改革、調(diào)整，將其達到最佳的狀態(tài)。

目前，我校開設(shè)的彈性力學內(nèi)容主要包括彈性力學、有限元理論以及有限元軟件實驗，其中彈性力學和有限元理論54學時、有限元軟件ANSYS實驗18學時，目前的這個學時是在上一版教學方案基礎(chǔ)上調(diào)整得來的，原來開設(shè)彈性力學課程一共36學時，這個學時講授不完彈性力學的主要內(nèi)容，為此將理論課程加到54學時，并增加了有限元的內(nèi)容，同時增加了有限元ANSYS軟件實驗，這個方案有以下作用：第一，完成了彈性力學的基本教學內(nèi)容，為學習其它各類專業(yè)課程的學習奠定了一定的基礎(chǔ)，不會出現(xiàn)其他課程相關(guān)內(nèi)容看不懂的情況；第二，增加了有限元的相關(guān)內(nèi)容，并對有限元分析軟件有所了解，使得彈性力學不會成為上研究生的學生的學習障礙，為進一步學習塑性力學打好基礎(chǔ)，并為結(jié)構(gòu)專業(yè)研究生應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析軟件做好一定基礎(chǔ)；第三，開設(shè)彈性力學為進一步鞏固材料力學、結(jié)構(gòu)力學起到一定的作用，沒有學習彈性力學時學生都覺著材料力學和結(jié)構(gòu)力學比較難，但學習彈性力學之后，經(jīng)比較就感覺材料力學、結(jié)構(gòu)力學還不是很難，可見，彈性力學課程的開設(shè)為材料力學和結(jié)構(gòu)力學的學習起到促進作用。所以，經(jīng)過以上分析可知目前彈性力學開設(shè)的學時比較適當。

對于彈性力學這門課程現(xiàn)在遇到的新問題：彈性力學課程是繼續(xù)開設(shè)還是不再開設(shè)呢？通過前面的分析可知，停到這門課程損失太大，所以取消這門課程是不合理的做法。我們學校現(xiàn)在土木工程學生比較多，為了提高學生考研率，學院實施將理論力學作為試點，對一部分學生開設(shè)理論型理論力學，而另一部分學生開設(shè)應(yīng)用型理論力學，開設(shè)理論型理論力學的主要是為考研的同學打基礎(chǔ)。對于彈性力學也可以借鑒這種做法，我們可以將彈性力學課程開設(shè)為任選課程，作為考查課，不要給學生帶來額外壓力，但鼓勵學習好的想考研的同學學習彈性力學，學習考查合格后給予學分，考查具體的做法建議給學生一些考試題目，讓學生在課堂考試完成，任課老師閱卷，通過鼓勵吸引功底好的學生來學習；而那些實在是學不動的學生，我們也不能強硬為難，他們可以選擇不學彈性力學。這樣，既解決了彈性力學課程的好多學生聽不懂的問題，也可以讓學習好的能聽懂、學懂這門課程的同學有機會繼續(xù)學下去這門課程，畢竟在我們的土木工程專業(yè)中有一部分學生真的學的很不錯，很優(yōu)秀，我們不能因為其他不好好學習的學生影響到學習好的學生。這樣處理問題才會使我們的學生不失過去的良好狀態(tài)，才會使其他課程的開設(shè)不被受到影響，才會使我校的學生考研率不下降，才會使我校土木工程專業(yè)的層次定位合理。

5 小結(jié)

綜上所述，彈性力學作為本科和研究生課程銜接課程，對于本課程生來說學起來有一定的難度，但彈性力學課程在土木工程中占有重要的地位，它既是土木工程學生學好各門專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是結(jié)構(gòu)工程專業(yè)學生學習的必經(jīng)之路。所以，盡管目前在開設(shè)中遇到一些困難，但我們應(yīng)該想方設(shè)法將其開設(shè)下去，為學生的進一步學習和我校土木工程專業(yè)的長遠發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。

參考文獻：

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[2]趙均海，汪夢甫編著.彈性力學及有限元（第二版）[M].武漢：武漢理工大學出版社，2008.1.

[3]郝剛立，王維早，張書建.彈性力學教學改革研究[J].山西建筑，2010（25）.

作者簡介：

閆竹玲（1976-），女，陜西延川人，民盟盟員，講師兼工程師，碩士，延安大學建筑工程學院土木工程教研室主任，主要從事土木工程專業(yè)課程的教學與研究工作。