關于結構力學課程教學改革的進一步思考

趙凱月

賀州學院 廣西賀州 542800

一、結構力學課程教學的現狀

結構力學是固體力學的一個分支，它主要研究工程結構受力和傳力的規律，以及如何進行結構優化的學科。所謂工程結構是指能夠承受和傳遞外載荷的系統，包括桿、板、殼以及它們的組合體，如飛機機身和機翼、橋梁、屋架和承力墻等。就基本原理和方法而言，結構力學是與理論力學、材料力學同時發展起來的。所以結構力學在發展的初期是與理論力學和材料力學融合在一起的。近年來隨著教學改革的進行和教學觀念的轉變，許多課程的學時數都進行了一定程度上的壓縮，我校土木工程專業結構力學目前按兩個學期進行學習。第一學期64個課時，60個理論課時，4個習題課時，包括幾種靜定結構內力的計算以及力法和位移法求解超靜定結構。第2學期32個課時，包含28個理論課時與4個上機課時，理論課時主要介紹的是超靜定結構的漸進計算方法和結構的動力計算，上機課時主要指導的是矩陣位移法以及結構力學求解器的使用。土木工程專業的學生普遍反映結構力學較為晦澀難懂，如何能夠用更加生動吸引人的方式講授這門課程成為了值得探討的問題。

二、教學內容的改革

為了在有限的課時內將盡可能多的教學內容清晰傳授給學生并使其理解和消化，必須從結構力學自身的特點出發，對教學內容進行優化。首先，對于不同專業方向的學生，課程內容可以有不同的側重。例如對于房建專業的學生，可側重于剛架排架的內容，而對于路橋專業的學生則側重于連續梁以及內力包絡圖方面的內容。同時，教學時應該有所取舍，對于力法和位移法這兩種解超靜定結構的方法，應該重點講解，對于拱以及組合結構的計算，以及矩陣位移法求內力的過程，可以作適當的簡單介紹。其次，結構力學教材大都比較注重自身的系統性，教材中有部分內容與材料力學重復，例如截面法求內力以及荷載與內力的微分關系等，但考慮到學生基礎有好有壞，在教學過程中即使遇到重復內容也應該詳細介紹。第三，由于目前結構抗震是一個比較熱門的研究方向并且需要用到高等數學中微分方程的求解，因此是結構力學的一個難點內容，在教學過程中對于結構動力計算部分的內容應該重點介紹。

三、教學手段

采用互動式教學和案例教學法的方式，能夠極大程度地提高學生的聽課水平與知識的接受程度。教師讓學生參與到教學中，鼓勵學生大膽對老師的教學提出問題，甚至可以否認。教學中老師雖然處于主導地位，但在關系上與學生是平等的，課堂上可以爭論。這種關系定位使課堂氣氛活躍，在溝通和交流的過程中教師了解到學生的需要，查找問題的所在，從而找出解決問題的方法，使教學質量不斷提高。案例教學法：在教師的指導下，由學生對選定的具有代表性的典型案例，進行有針對性的分析、審理和討論，做出自己的判斷和評價。這種教學方法拓寬了學生的思維空間，增加了學習興趣，提高了學生的能力。案例教學法在課程中的應用，充分發揮了它的啟發性、實踐性，開發了學生思維能力，提高了學生的判斷能力、決策能力和綜合素質。

四、教學方法

結構力學的研究方法主要有工程結構的使用分析、實驗研究、理論分析和計算三種。在結構設計和研究中，這三方面往往是交替進行并且是相輔相成的進行的。?使用分析就是在結構的使用過程中，對結構中出現的情況進行分析比較和總結，這是易行而又可靠的一種研究手段。使用分析對結構的評價和改進起著重要作用。新設計的結構也需要通過使用來檢驗性能。?實驗研究能為鑒定結構提供重要依據，這也是檢驗和發展結構力學理論和計算方法的主要手段。實驗研究分為三類：模型實驗、真實結構部件實驗、真實結構實驗。例如，飛機地面破壞實驗、飛行實驗和汽車的碰撞實驗等。?結構的力學實驗通常要耗費較多的人力、物力和財力，因此只能有限度地進行，特別是在結構設計的初期階段，一般多依靠對結構部件進行理論分析和計算。在固體力學領域中，材料力學為結構力學的發展提供了必要的基本知識，彈性力學和塑性力學又是結構力學的理論基礎，另外結構力學還與其它物理學科結合形成許多邊緣學科，比如流體彈性力學等。?結構力學是一門古老的學科，又是一門迅速發展的學科。新型工程材料和新型工程結構的大量出現，向結構力學提供了新的研究內容并提出新的要求。計算機的發展，為結構力學提供了有力的計算工具。另一方面，結構力學對數學及其他學科的發展也起了推動作用。有限元法這一數學方法的出現和發展就與結構力學的研究有密切關系。

五、總結

總之，鑒于目前結構力學的教學狀況，只有改革才能適應時代要求，改革的目標是提高學生的學習能力和創新能力。結構力學教學改革是一項長期而艱巨的工作，需要廣大力學教師共同的努力，也需要學校領導大力的支持，確保課程的建設改革得以順利進行。