應用型人才培養模式下結構力學教學方法的研究與探索

張艷敏 王素莉 溫立平

摘 要：結構力學是土木類專業的一門重要基礎課，其教學效果直接影響學生對后續專業課程的學習及學生綜合素質的提高。筆者從教具的應用、工程實際與理論的結合、力學實驗的開展等多個方面，提出自己在改革教學方法、增強教學效果上的教學體會。

關鍵詞：結構力學；教學方法；教學效果

一、靈活運用教具，激發學生的學習興趣

結構力學是一門理論性很強的課程，其中很多概念和原理比較抽象，學生難以理解。為此，筆者設計制作了專門的結構力學教具來輔助課堂教學。例如，幾何構造分析部分，筆者設計制作了不同尺寸的各種桿，來組裝出四連桿機構、帶斜桿的四連桿，形象展現了由幾何常變體系到幾何不變體系的過渡，同時，還組裝出瞬變體系及教材上各例題中的結構，引起學生極大的興趣；又如，在講解機動法做影響線時，很多學生不能正確繪制機構的虛位移圖，筆者也制作出與例題相同的桿系機構，直觀展示出其彎矩、支反力等所對應的虛位移形式，使學生對虛位移有了感性的認識；另外，在結構動力學部分，筆者還制作出單自由度體系、兩自由度體系的模型，在課堂展示質量、剛度對自振頻率的影響，講解鞭梢效應、動力吸振器等概念。以上這些結構力學教具的應用，極大地激發了學生的學習興趣和熱情，有效增強了課堂教學效果。

二、結合工程實際，培養學生工程意識

結構力學理論性雖然較強，但課程中大部分的內容都有其工程背景，它們實際上是由實際工程經過力學簡化得到的，就是所謂的“力學建模”。而結構力學的分析計算都是直接針對結構計算簡圖進行，省略了“力學建模”這一步驟，因此學生不容易建立實際工程與計算簡圖二者之間的聯系。筆者在授課時盡可能地把教學內容和工程實際相結合，利用工程案例進行力學簡化，得到力學計算簡圖，再對其進行力學分析和計算，一方面使學生學習和掌握了結構力學的理論和計算方法，另一方面使學生了解了工程結構的力學簡化思路和過程，把計算簡圖和工程實際結合起來，培養了學生的工程意識。例如，靜定結構內力計算部分，引入我校振動臺廠房屋架結構、自行車棚懸臂剛架結構、趙州橋拱結構等身邊的例子，把工程實物和力學概念有機結合起來。

三、開展力學實驗，培養學生實踐創新能力

新時期土木工程應用型人才培養要求學生具有較高的實踐和創新能力，為補足結構力學傳統理論授課在該方面培養的欠缺，我系引進和開發了結構模型靜力及動力加載實驗設備，開展了結構力學課內實驗及課外開放實驗。內容涉及結構模型靜載試驗、力學求解器應用實驗和結構動力學實驗三方面，具體項目有梯形桁架、門式排架等結構模型靜載試驗，結構力學求解器計算連續梁及剛架實驗，單自由度系統動力特性測試實驗，橫向及豎向共振演示實驗，五層框架結構振型測試實驗、隔震系統演示實驗等。同時在保障課內實驗教學的前提下，開放力學實驗室，鼓勵學生自主擬題，開展設計性和創新性實驗。通過實驗教學，學生對結構模型實驗的原理和方法有了基本的了解，實踐動手能力和創新探索能力也得到了鍛煉和提升。

四、合理利用多媒體，提高課堂教學效率

傳統結構力學教學中，教師通過板書授課，通常是邊講解理論邊繪圖，以突出重點和難點，優點是可以及時從課堂反應中了解學生對內容的理解和掌握程度，以調整自己的進度，充分發揮教師的主導作用。但這種教學方式在目前課程內容增加、學時縮減的大環境下難以滿足新時期應用型人才培養的要求。而多媒體技術的應用則有效解決了這個難題。對于教學中一些描述性知識或抽象性概念和現象，可以采用圖片、動畫或視頻來展現，既增強了感性認識，又節約了時間，提高了教學效率和效果。

五、豐富教學資源，提高學生自學能力

當前社會，終身學習的思想已經得到大家的一致認可，具備自學能力已成為人才培養中必不可少的一項要求，而這僅靠課上講授是遠遠不夠的。筆者為滿足學生課下自主學習的要求，在學院網絡平臺上進行課程資源建設，錄制了結構力學教學視頻，編制了適應學生水平的結構力學習題集，建設了試題庫和實驗項目庫，完善了教學大綱、授課計劃、考試大綱、PPT課件、電子講稿等網絡教學資源，同時進行網上討論和答疑，促使學生加強課下自主學習。

參考文獻：

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[3]溫中華，唐克東.結構力學教學改革的思路[J].華北水利水電學報，2011，27（6）.

基金項目：防災科技學院教研教改項目（項目編號：JY2017B04）。

作者簡介：張艷敏（1977— ），女，河北鹿泉人，碩士研究生，講師，研究方向：力學教學及結構性能分析。