結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革初探

陳欣 黎永索

【摘要】本文從結(jié)構(gòu)力學(xué)自身特點出發(fā)，初步探討了改革本課程的教學(xué)方法，以達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)以及實踐和創(chuàng)新的綜合能力的目的。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)力學(xué) ?教學(xué)方法 ?教學(xué)改革

結(jié)構(gòu)力學(xué)是研究計算桿件結(jié)構(gòu)在荷載或者其他外在條件改變下產(chǎn)生的內(nèi)力，是土木工程專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，與工程實踐研究較為緊密，在基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間起到承前啟后的作用。

1.結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

近年來隨著教學(xué)改革的進(jìn)行和教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，許多課程的學(xué)時數(shù)都進(jìn)行了一定程度上的壓縮，我校土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)目前按兩個學(xué)期進(jìn)行學(xué)習(xí)。第一學(xué)期64個課時，全部為理論課時，包括幾種靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算以及力法和位移法求解超靜定結(jié)構(gòu)。第2學(xué)期56個課時，包含48個理論課時與8個上機課時，理論課時主要介紹的是超靜定結(jié)構(gòu)的漸進(jìn)計算方法和結(jié)構(gòu)的動力計算，上機課時主要指導(dǎo)的是矩陣位移法以及結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器的使用。

2.教學(xué)內(nèi)容的改革

為了在有限的課時內(nèi)將盡可能多的教學(xué)內(nèi)容清晰傳授給學(xué)生并使其理解和消化，必須從結(jié)構(gòu)力學(xué)自身的特點出發(fā)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。首先，對于不同專業(yè)方向的學(xué)生，課程內(nèi)容可以有不同的側(cè)重。例如對于房建專業(yè)的學(xué)生，可側(cè)重于剛架排架的內(nèi)容，而對于路橋?qū)I(yè)的學(xué)生則側(cè)重于連續(xù)梁以及內(nèi)力包絡(luò)圖方面的內(nèi)容。同時，教學(xué)時應(yīng)該有所取舍，對于力法和位移法這兩種解超靜定結(jié)構(gòu)的方法，應(yīng)該重點講解，對于拱以及組合結(jié)構(gòu)的計算，以及矩陣位移法求內(nèi)力的過程，可以作適當(dāng)?shù)暮唵谓榻B。其次，結(jié)構(gòu)力學(xué)教材大都比較注重自身的系統(tǒng)性，教材中有部分內(nèi)容與材料力學(xué)重復(fù)，例如截面法求內(nèi)力以及荷載與內(nèi)力的微分關(guān)系等，但考慮到學(xué)生基礎(chǔ)有好有壞，在教學(xué)過程中即使遇到重復(fù)內(nèi)容也應(yīng)該詳細(xì)介紹。第三，由于目前結(jié)構(gòu)抗震是一個比較熱門的研究方向并且需要用到高等數(shù)學(xué)中微分方程的求解，因此是結(jié)構(gòu)力學(xué)的一個難點內(nèi)容，在教學(xué)過程中對于結(jié)構(gòu)動力計算部分的內(nèi)容應(yīng)該重點介紹。

3.多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的有機結(jié)合

對結(jié)構(gòu)力學(xué)授課方式的改革可以采用多媒體教學(xué)方式。這種方式可以節(jié)省時間，例如在矩陣位移法中對于剛度矩陣的建立，用傳統(tǒng)的教學(xué)方法就非常浪費時間。同時可以引入大量的動畫與工程實踐，以提高學(xué)生的感性認(rèn)識。針對高層次應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點，加強案例教學(xué)的內(nèi)容。實踐證明：與繁瑣的理論推導(dǎo)過程相比，把時間用于案例教學(xué)中，更能讓學(xué)生牢固掌握理論知識并能靈活運用，真正做到學(xué)有所用。同時也不能完全忽略傳統(tǒng)的教學(xué)方法，對于重要的理論知識，例如變形體系的虛功原理，結(jié)構(gòu)的振動微分方程等，應(yīng)該仍然采用板書詳細(xì)推導(dǎo)原理過程，這樣學(xué)生才能集中精力。總之不能一刀切，不能過分夸大多媒體課件的作用，否則會適得其反，達(dá)不到預(yù)期的效果，在具體實施過程中也有許多值得注意的地方。比如多媒體教學(xué)加大了授課信息量，但也應(yīng)該同時考慮學(xué)生的接受能力，上課時要有意識地控制節(jié)奏，考慮大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

4.提高學(xué)生的積極性

采用啟發(fā)式教學(xué)。在課堂講授過程中，運用恰當(dāng)通俗的比喻。例如在分析計算多跨靜定梁的時候，能獨立于基礎(chǔ)而不依賴其他桿件的叫做基本部分，依賴的只能作為附屬部分。計算時應(yīng)跟剝洋蔥一樣從最外層一層層計算。要盡量避免枯燥的填鴨式教學(xué)，而采用啟發(fā)學(xué)生思維的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法是在教學(xué)過程中提出問題讓學(xué)生思考，開展討論，通過學(xué)生自己的努力加上教師的提示啟發(fā)把問題解決，這樣既能讓學(xué)生的思路跟上教師，又能增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

5.專家講座

由于授課教師工程經(jīng)驗可能有所局限，且在短時間內(nèi)不可能有較大的改善，導(dǎo)致隨著時間的推移學(xué)生逐漸失去新鮮感。所以，為了讓學(xué)生更好的理論聯(lián)系實際，可以邀請生產(chǎn)單位相關(guān)專家來學(xué)校講學(xué)。譬如邀請建筑企業(yè)界里的高級工程師或者全國注冊結(jié)構(gòu)工程師來講學(xué)，面向?qū)W生針對相關(guān)知識點在實際工程中的運用開展案例講座。在這個環(huán)節(jié)中同樣需要教師發(fā)揮好引導(dǎo)作用，一方面利用指令性引導(dǎo)要求學(xué)生必須參加講座，在聽講時做好筆記。另一方面，鼓勵學(xué)生與專家主動進(jìn)行交流，這樣學(xué)生就會主動思考，挖掘?qū)嶋H工程與結(jié)構(gòu)力學(xué)知識之間的聯(lián)系。

5.總結(jié)

總之，鑒于目前結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)狀況，只有改革才能適應(yīng)時代要求，改革的目標(biāo)是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革是一項長期而艱巨的工作，需要廣大力學(xué)教師共同的努力，也需要學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)大力的支持，確保課程的建設(shè)改革得以順利進(jìn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李玉英 結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革研究 ?山西建筑 ?2010.12

[2]包世華 辛克貴 結(jié)構(gòu)力學(xué) 武漢理工大學(xué)出版社 第五版