結構力學教學改革與探討

蔣驊

【摘 要】本文闡述了筆者在獨立院校的課程教學中所觀察到的一系列問題，通過對比國內外高校的結構力學教學改革現狀，并且結合學生的學習特點，在優化教學內容、培養學生能力、轉變教學模式等方面提出了幾點建議，采用優化教學內容、合理利用教學資源，加強實踐教學等措施，來達到提高學生對結構力學的興趣和加深對該門課程的理性認識。

【關鍵詞】結構力學；教學方式；教學優化

【Abstract】The treatise expound some problems which exits in structural mechanics course.By comparing the status of structural mechanics teaching reform at home and abroad，and combine with the learning characteristics of students，analyzing the teaching content and teaching method in connection with these problems.In order to improve the interest in structural mechanics of students and deepen the rational understanding of this course，this paper make a suggestion from different aspects to optimize teaching，by way of optimizing teaching content，taking advantage of education resources and strengthening practical teaching.

【Key words】Structure mechanics；Teaching methods；Optimizing teaching

1 結構力學課程教學改革的目標

目前，許多的二、三類本科院校正在過渡為應用型本科，將培養重點放在教育出具有實踐操作能力的應用型人才。因此要達到該目標的重要舉措之一就是進行專業實踐教學的改革。

現代科學技術的發展對土建類人才的要求越來越高。隨著我國城鎮化進程的飛速發展，無論房屋還是橋梁的結構形式都日趨復雜，計算機輔助設計與有限元分析已成為工程實踐中必不可少的應用手段。在以往的結構力學教學過程中，過度強調學生計算能力的培養方式已不能滿足用人單位的需求。特別對于獨立院校的學生，畢業后進入生產一線的比重很大，部分學生認為結構力學的學習無益于今后的工作，導致對著門課程興趣不大、輕視了對結構力學的學習，致使學生缺乏在解決實際工程中相關結構問題的能力。因此，在許多以培養應用技術型人才的獨立院校中，如何將以理論授課為核心的《結構力學》課程與實踐結合起來，探索一條符合時代需求的教學實踐化改革道路，已成為我們必須要思考的問題。

2 結構力學教學中存在的問題

目前在許多院校中，學生對結構力學的學習不夠重視，同時教學也存在著一些不足和欠缺，造成了結構力學成為土木工程專業最難學的基礎課之一，主要體現在以下方面：

2.1 教學模式單一與創新意識脫節

結構力學基本教學模式都是以板書和教科書結合為主要授課方式，并采取口授形式進行教學。教學課堂枯燥單調，表述形式太過于抽象，公式推導繁瑣、機械工作化較多，教學效率低下[1]?？梢赃m當增加多媒體或軟件教學可大大提高學生自主學習能力和開拓創新思維能力。

2.2 內容抽象、復雜

結構力學研究計算的是結構在各種效應作用下的響應，包括內力的計算及位移的計算。由于內力看不見，摸不著，學生在學習的過程中缺乏感性的認識，學生很容易將內力等概念混淆，造成對知識點的模糊。

2.3 缺乏教學實踐環節

由于結構力學的理論性非常強，為加強學生對基礎知識的理解，教學過程以理論講解作為重點，實踐環節缺失。學生在完成結構力學課程的學習后，縱使掌握了對靜定結構和超靜定結構的內力計算方法，也不知如何在工程實踐中應用。

3 結構力學教學改革探討

3.1 優化教學內容，提升學習興趣

結構力學是一門專業基礎課，主要研究桿系結構的內力和變形，具有內容較多，理論性強，概念較為抽象，解決問題的思路多樣化等特點。這就造成學生在接觸到這門課程時容易產生畏難情緒，再者由于學生在學習過程中沒有明確的目的性，“怎樣去學習”、“知識點該如何運用”、“如何分析力學模型”等問題普遍存在。根據這一情況，在結構力學課程教授過程中，可以將實際工程案例引入到教學中來，授課教師可以對課堂上講授的每一個章節、每一個知識點都能夠找出相對應的工程應用案例，針對實際工程案例，授課教師應著重講述本章學習內容與實際案例之間的緊密聯系，例如在講授受彎構件時，如何將建筑中的梁、荷載、支座簡化為力學模型來進行受力分析，利于學生在思考問題時可以結合實際，將抽象的概念具象化。通過這種方式，潛移默化地讓學生意識到結構力學的學習對解決工程實際內容起著至關重要的作用。

3.2 培養學生的力學思維，提升優化結構的能力

隨著建筑材料的復雜化，結構形式的復雜化，實際工程中，能通過人們手算的例子變得少之又少，取而代之的是高性能計算機的廣泛應用，然而結構設計中，并不是一味的強調運算的準確性與高效性，更多強調如何將復雜的問題簡單化，如何在眾多結構中選出最合理的結構，這才是工程人員的價值所在。在實際工程中，利用監測數據與力學概念分析，確保在施工過程中不出現安全事故，保證施工順利有效進行[2]。因此，除了在課堂上培養學生解題的相關思路，還要增強他們在生活中的力學思維，即構建“力學模型”的思維。“力學模型”是連接理論知識與實際問題的紐帶，將課堂的知識帶到課外實際運用中，才是教學的目的。因此，教師在教學中除了傳授基本概念和解題方法，還應該把教學重點放在如何構建力學模型上，將復雜的工程問題精簡為力學模型進行分析，從構件尺寸的特點、材料的特點，約束的特點，荷載形式的特點等方面，逐步引導學生把實際問題轉化為習題中常見的模型，最后向學生們提出問題，如對于要在不改變材料的前提下提高構件的強度可以從哪些方面著手？怎么樣將結構形式進行優化？這些都需要通過學生在日常學習中獲得的專業知識經過計算解決，久而久之便使他們養成了抽象概括的能力，加強了對結構力學知識的應用。

3.3 加強實踐教學，提升實驗效果

結構力學的課程學習中，學生接觸到的都是平面問題，面對死板的內容，較多的提高的是學生的解題能力?？墒窃诠こ讨性O計人員所要設計的是三維的實體模型，這就要求學生能從課堂中的二維結構過渡到實際工程中的三維建筑，從紙面上的計算應用到設計中去，所以針對結構力學這類內容抽象，理論性較強的學科，在培養基本知識的靈活應用的基礎上，還需要有對應的實驗安排，深化學生對結構組成的認識[3]。同時，結構力學課程的實踐教學環節可以與結構設計大賽及計算機仿真模擬大賽有機的結合在一起。任課老師在教授完課程內容以后，可以根據學生的掌握情況，按照結構設計大賽的比賽模式出題?？紤]到學生們的完成能力，讓學生分組合作自行設計，確定結構形式，運用有限元軟件計算結構的承載能力，實現將實際問題放到電腦里處理；同時任課教師根據同學們設計的模型樣式以及運行結果與同學們討論，優化結構方案，選定最優的幾種方案，再以紙、木、竹為材料進行實體模型制作，并通過加載儀器進行加載。校核學生自己動手做出的結構是否滿足要求，實現將電腦或手工計算的結果落實到應用中去。

4 結語

通過對結構力學課程進行上述內容的改革與實踐，開闊了教師的視野，拓展了教師的思維，使教師在教授課程中不僅僅局限于書本，而是引用工程實例，真正做到從實際中來，進書本中學，再到實際中去的螺旋式上升的教育理念。在進行結構力學理論授課的同時，增加實踐教學環節，實現結構力學與結構設計大賽與虛擬軟件模擬仿真的有機融合，充分激發學生的學習興趣與學習熱情，調動學生學習的積極性和主動性。以上是筆者根據在結構力學課程實際教學中發現的一些問題，提出了對課程教學改革的一些膚淺的看法，希望能對結構力學這門課程教學質量的提高有所幫助。

【參考文獻】

[1]耿翠珍.《結構力學》課程教學改革初探[J].浙江樹人大學學報（自然科學版），2012，3：44-48.

[2]程健，尹曉文，榮華.《結構力學》課程教學改革與探索[J].吉林教育，2013（25）：49.

[3]李慧英.高職《結構力學》課程教學改革的研究與實踐[J].職業時空，2009，7：62-63.

[責任編輯：田吉捷]