關于《結構力學》的教學改革

洪京京+龍玉杰+王光焰

摘要：本文以本科結構力學培養目標為指導，結合結構力學課程教學改革的方向，主要從教材選取、教學方法、教學手段等方面分析和探討了提高學生學習效率和綜合能力有效方法。

關鍵詞：結構力學；多媒體應用；工程實際

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）46-0081-02

結構力學是土木工程專業至關重要的一門專業基礎課，承接了學生對理論力學、材料力學兩門基礎力學課程的學習，并作為該專業后續專業課程（如鋼結構、混凝土結構、工程結構抗震、建筑結構CAD及房屋建筑學等課程）深入學習的奠基石，由于本門課程在專業學習中起著舉足輕重的作用，并且在以后工作中具有廣泛的應用，學生如何能有效地掌握這門課程并熟練地應用，成為各大高校專業教師研究的對象。

一、選取適宜教材[1][2]

現在廣泛流傳的教材有這樣兩類：一類側重于系統理論的論述，所用的數學工具比較專業，例題的理論性較強，力學模型比較抽象，實際問題分散滲透在各章節；另一類教材有完整的系統理論，但論述比較簡潔，數學方法比較淺顯，講述了大量的實際問題，有的書甚至以專節、專章講述實際問題。從我國現階段的發展考慮，我們急需從事應用技術研究和開發的復合型人才。對于這兩種教材而言，作為土木工程專業力學教學教科書，無疑第二類教材較易滿足我院學生的發展需求。第一類教材闡述理論比較系統而深入，適合學生深入學習專業知識，是深造讀研或做研究時理論知識的一個高層次的匯總，適合用于培養從事工程實例科學研究的人才。

其次，關于教材的知識體系問題。有的知識體系以“由淺入深”為特色，即先講解特殊情況，然后層層遞進，逐步引導讀者進行深入研究；有的體系則以“由深到淺”為宗旨，即初始所討論的都是很實際的基本情況（相對特殊情況而言稍微煩瑣），然后再分章節講解，如果是特殊情況可以做怎樣的代換，讀者只要將此類問題研究透徹，特殊情況便一目了然。這兩種知識體系成為教材的主流，針對于我院土木工程專業的本科教學，特選擇了第一種體系，以便學生更好地理解各種基本情況下的結構受力特性，在思維輕松的情況下更好地接受本門學科知識。

二、多媒體的綜合利用

隨著計算機的應用以及網絡時代的到來，多媒體授課在各高校課堂上普遍存在。針對多媒體這種新型教學方式在結構力學的教學中如何更充分地發揮作用，在教學實踐中如何更好地運用多媒體技術提高教學效果[3]，我們主要從以下幾個方面來準備：

首先，結構力學課程與其他專業基礎課一樣，存在教學內容增加和課時量減少的矛盾。該課程教學安排為一學期，總課時有80學時左右，講授內容多且抽象，對教學效率有一定要求。利用多媒體教學，教師可從機械、重復、煩瑣的板書中解放出來，引入更多相關信息以拓展教學內容；利用動畫、圖片、影像等形式將抽象的內容直觀地呈現出來，讓學生動用多種知覺系統參與學習，實現對重點、難點知識的精講，從而達到良好的教學效果。同時，課件的設計也很重要。在結構力學教學中，不能將多媒體課件制做成所選教材的翻版，應對教學內容加以整合、提煉，版面應緊湊、勻稱。例如采用Powerpoint制作多媒體課件時，可將文字、公式推導、圖線更換等演示過程運用預設漸變設計，通過變化文字的顏色、粗細、下劃線及預設效果突出顯示重點教學內容。可充分發揮軟件自帶的“自定義動畫”功能，達到像傳統教學的板書過程一樣連貫地演示教學內容，克服幻燈片轉換過快而不能連續、完整地給出解題過程，學生的思路易被打斷等問題。

其次，隨著電腦的普及，利用結構力學內容通過編程進行電算也有了很大突破，并由此產生了多種有限元軟件（如ANSYS、MSC.NASTRAN等），利用多媒體教學，將有限元方法計算的結果給學生展現，讓他們了解當前科學技術發展的前沿信息，引起他們對這種有限元分析趨勢的重視，激發學生的學習興趣。圖1為結構受荷載圖，圖2為利用所選教材自帶的求解器計算出的結構內力圖。

三、以工程實際為主線

首先，對于一味地照本宣科，學生也會感覺枯燥乏味，課程需與生活實際緊密結合。我們可以采用日常生活常見的結構設計（比如屋頂結構在研究受恒載作用時可以抽象為桁架結構[4]）作為主題，引導學生進行受力分析。

其次，作為一名教師，還需要與時俱進，廣泛吸收工程實際的直接或間接經驗，可以通過以下途徑：一是密切關注日常生活中發生的相關事件（比如哈爾濱陽明灘大橋引橋垮塌事件，貴陽某居民樓由于山體滑坡垮塌等），與學生利用所學的東西對事件進行分析，從而引導學生意識到作為一名工程師應注重的責任問題。二是閱讀專業刊物。課堂教學的時間畢竟有限，為了擴大知識面，應提倡利用課余時間閱讀專業刊物，間接接觸工程實際。三是舉辦專題講座。現場工程師具有非常豐富的專業知識與管理經驗，是教師課堂講授所不能替代的。為了彌補這一不足之處，我院多次聘請了建筑類、結構類工程師舉辦專題講座，講座內容都是工程實踐中碰到的具體問題，非常實用，對于課程內容起到了很好的補充作用。

總之，力學課程改革之路任重而道遠，我們唯有不斷嘗試新方法、新思路，以學生掌握基本知識，提高學習效率，并在工程實際中靈活應用為目標，繼續努力。

參考文獻：

[1]龍馭球，包世華.結構力學教程[M].高等教育出版社，2012.

[2]李廉錕.結構力學[M].高等教育出版社，2010.

[3]李會軍，李宗利，史姣.結構力學教學中桁架的概念分析與實踐[J].高等建筑教育，2016，25（2）.

[4]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，（01）.

[5]李順才.工科力學教改的研究與探索[J].中國科教創新導刊，2007，（474）.

[6]田安國.土木工程專業教學改革的幾點構想[J].淮海工學院學報，1999，（12）.