結構力學Ⅱ教學方法改革初探

于通順 潘新穎 陶山山

（中國海洋大學 工程學院 山東 青島 266100）

結構力學Ⅱ教學方法改革初探

于通順 潘新穎 陶山山

（中國海洋大學 工程學院 山東 青島 266100）

結構力學Ⅱ是港口航道與海岸工程專業一門重要的專業基礎課，對后續的專業學習及工程實踐有重要作用。本文從港航專業結構力學Ⅱ教學現狀及存在的問題出發，提出了若干有針對性的改革措施并進行具體實踐，提高了教學質量。

結構力學Ⅱ 教學方法 教學改革 教學手段

港口、航道與海岸工程專業的培養目標是培養在港航工程領域以及相關工程領域（水利工程、海洋工程和土木工程等）從事工程建設各方面工作的高級工程技術人才，因此材料力學、結構力學等專業基礎課程的學習對培養目標的達成有重要作用。結構力學Ⅱ承擔了教授港航專業學生結構動力學基礎知識的任務，是本專業結構動力計算的基礎。在新的歷史條件下，要做好高等教育的持續發展，首先要進行教學內容和教學方法的改革，提高教學質量[1]。本文對目前港航專業結構力學Ⅱ教學過程中出現的問題，就如何提高課堂教學效果談一些體會和思考。

一、結構力學Ⅱ教學中存在問題的原因

相對于結構力學Ⅰ，結構力學Ⅱ著重研究結構對于動載荷的響應（如位移、應力等的時間歷程），以便確定結構的承載能力和動力學特性，或為改善結構的性能提供依據。結構動力學同結構靜力學的主要區別在于它要考慮結構因振動而產生的慣性力（達朗伯原理）和阻尼力。因此，結構力學Ⅱ在教學過程中會涉及數學建模、演繹、計算方法和數值模擬等多個研究領域，同時具有鮮明的工程與應用背景[2-3]。在課程學習過程中，大部分學生都對其中復雜的推導、繁瑣的公式、難以掌握的求解過程特別頭疼。由于授課學時緊張，教師在授課過程中對于某些概念無法透徹講解。學生的學習過程中理解不夠深刻，做題無從下手，考試時又感覺沒有掌握的知識點太多。綜合分析學習效果不好的原因，筆者認為有以下幾個方面：

（1）結構力學Ⅱ的先修的力學課程涉及到理論力學、材料力學和結構力學Ⅰ，這幾門課程在學習的過程中學生普遍反映公式較多、理解不深刻、掌握難度大，基于自己的學習經驗，學生對結構力學Ⅱ的學習存在著恐懼心理，因此在學習過程中學習動力不足，主動探索的積極性較低。

（2）高等數學也是結構力學Ⅱ的一門重要的先修課程，要學好結構力學Ⅱ必須要有扎實的數學基礎。在課程設置上高等數學Ⅰ、Ⅱ作為所有力學課程的先修課程只能在大一學年講授，而結構力學Ⅰ、Ⅱ作為理論力學、材料力學的后修課程只能在大三學年之后講授。因此到了大三學年高等數學掌握不夠扎實的同學對數學知識存在比較嚴重的遺忘，嚴重影響了結構力學Ⅱ的學習。另外對結構力學Ⅱ學習有重要幫助的數學知識如Fourier變換等在高數學習中作為了選學內容，這也在一定程度上增加了結構力學Ⅱ學習的難度。

（3）結構力學Ⅱ學習課時有限，上課節奏比較快，需要學生課后復習鞏固課堂學習效果。但是大三學年專業課陸續開始學習，需要課后鞏固的專業課程比較多，有些學生壓縮了結構力學Ⅱ的課后復習時間，導致學習效果比較差。

（4）教學過程中授課教師為提高學生學習效果，會不斷地幫助學生復習高數及基本力學知識，學生可能會把較多的精力放在數學過程推導、力學概念的理解上，忽略了結構力學Ⅱ理論體系的理解和掌握。因此缺乏對習題舉一反三的能力，對于課堂講授的例題能夠理解，但是對于出現的新題型不能很好地解答。

二、對癥下藥、提出針對性的解決措施

鑒于以上原因，筆者對癥下藥、提出以下針對性的解決措施：

（1）整理結構力學Ⅱ的教學內容與理論力學、材料力學、結構力學Ⅰ所學內容的聯系。每次下課都明確下次上課即將用的到基礎力學知識點，指出這些知識點對后期學習的重要性，督促學生在下次上課前復習并掌握。比如在進行“結構的穩定計算”這一章的學習前，提醒學生要復習好材料力學中“繞曲線微分方程的建立”這個知識點。通過提前復習的學習方式，減輕了學生對新知識學習的恐懼心理，避免了課堂時間的浪費，在課堂上可以充分利用有限的時間學習結構力學Ⅱ的知識點，提高了學習的效率。

（2）整理結構力學Ⅱ學習過程中可能會用到的高等數學、線性代數知識，將下次上課時即將用到的數學的基礎知識以作業的形式布置給學生，要求學生在上課前提交作業并掌握。比如在講授“單自由度體系的自由振動”和“單自由度體系的受迫振動”之前要求學生將“齊次微分方程”與“非齊次微分方程”的求解公式掌握。并在微分方程的求解過程中通過提問的方式增加學生的參與程度。通過布置作業的方式，使得學生對所學知識有了預習，無需在課堂上帶領學生復習高數知識，提高了學習效率。

（3）教師課下多與學生溝通交流，了解學生的學習動態，通過總結作業中出現的問題的方式掌握學生對所學知識的掌握程度，對于普遍掌握不好的知識點及時鞏固。

（4）教師加強對備課工作的重視，梳理結構力學Ⅱ整個理論體系的要點和難點，總結歷屆學生在學習過程中的經驗教訓，不斷提高對學生學習的引導效果。在解題過程中著重解題思路的培養，針對不同的題型，總結出相應的解題過程，通過與學生的溝通，以最通俗的方式教授給學生知識點。

三、豐富教學方法與教學手段，提高學生興趣

現代科學技術的迅猛發展也對高等院校對人才的培養提出了更高的要求。因此，結構力學Ⅱ在講授過程中也應該順應時代發展的潮流，在教材使用上、教學方法和教學手段上多做工作，提高學生興趣，提高教學質量。在教材使用上，結構力學Ⅱ所使用的教材是龍馭球主編的《結構力學Ⅰ》[4]和《結構力學Ⅱ》[5]，這份教材比較經典，是眾多高校普遍認可的結構力學教材，因此主要從教學內容、教學方法與教學手段三個方面，提高教學質量。具體工作如下：

（1）優化教學內容，明確教學內容與以前所學基礎課的聯系，突出教學重點。明確結構力學Ⅱ在培養學生中的地位：課程的基本要求是什么，通過課程培養學生哪些能力和素質等等。明確結構力學Ⅱ與先修課程高等數學、材料力學、結構力學Ⅰ等的聯系，上課之前指明先修課程中需要提前復習的知識點，督促學生復習。

（2）改善教學方法。擬在現有知識點講解法基礎上，增加課上與學生互動，提高學生的參與度，調動學生的積極性。同時合理安排學生進行課下預習、復習，使學生對所學知識有更好、更深刻的理解。

（3）豐富教學手段。多媒體教學技術是目前應用比較多的教學手段，這種方式帶來了課堂效率的大大提高。通過多媒體技術的應用，可以借助圖片、動畫、視頻等形象地展示結構動力學中的一些力學概念和力學過程，使學生能更好的理解所講授的知識。在多媒體技術應用中切記采用簡單的文字、公式介紹，在公式推導等方面可以結合板書，通過求解過程的一步步推導，引導學生共同進行動力學過程的求解，增強學習效果。

四、結語

結構力學Ⅱ是是一門難教難學的專業基礎課程，要想取得良好的教學效果就要不斷探索，不斷優化教學內容，改進教學方法、教學手段。課程教學改革中應緊扣工程綜合能力培養的要求，充分發揮教師的主導作用，提高學生的積極性與參與度，強化教與學相輔相成的關系，增強教學效果。

[1]賈書惠. 搞好課堂教學的幾個基本問題[J] .力學與實踐,2002, 24,(2): 54-56.

[2]李正熙. 提高工科學生工程技術能力的三個途徑[J].中國高等教育, 2002,(2):28-29.

[3]盛宏玉. “結構動力學”課程教學實踐中的幾點認識[J].合肥工業大學學報: 社會科學版, 2007, 21,(6): 102-104.

[4]龍馭球, 包世華, 袁駟. 結構力學Ⅰ——基本教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2012.

[5]龍馭球, 包世華, 袁駟. 結構力學Ⅱ——專題教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2012.

G642

A

2095-3089（2017）27-0130-02