結構力學課堂教學改革措施研究★

沈 曉 梅

(嘉興學院建筑工程學院，浙江 嘉興 314001)

隨著社會不斷發展進步，教育改革也蓬勃發展，無論從“慕課”“可汗學院”，到“新工科”“復旦共識”“天大行動”，還是從《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》和《國家中長期人才發展規劃綱要(2010—2020年)》實施，到《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》提出，這些都表明，傳統的教育模式必須通過改革才能適應高速發展的社會。而課堂教育又是教育過程中的重點之一，因此現階段進行課堂教學改革是極其重要的改革工作之一[1,2]。根據“天大行動”要求，課堂教學改革大致可以概括為：課程講授框架及內容必須與行業發展同步，不斷更新迭代，能夠達到與時俱進的目的；同時教學方式、方法需要依托各類科學技術的發展，以提高授課和學習效率為目標。

作為三大力學課程之一的結構力學是一門專業核心基礎課，它繼承了材料力學中單一構件力學知識，并進一步與工程結構相結合，以結構體系的力學特征為研究對象，主要研究結構體系的約束反力、各個構件內力及結構重要節點的位移，是后續專業課程如混凝土結構、砌體結構、鋼結構等的基礎課程，在土木工程專業中具有極其重要的地位[3]。

1 結構力學課程教學存在的問題

傳統結構力學課程存在如下三方面問題[4]：

1)課程內容系統性強，抽象概念較為密集，學生學習主動性較弱，難以適應傳統教學方法；

2)課程內容及能力要求不斷在提高，但課程課時數不斷受到壓縮，如果依然按照傳統教學方法進行教學，勢必無法完成相關教學任務；

3)傳統教學方法培養能力較為單一，較少涉及主動學習的能力及解決實際問題的能力。

2 結構力學課程教學改革的內容

針對上述課程教學中出現的各類問題，進行總結歸納、分析驗證，本課程從以下幾個方面進行課堂教學改革。

2.1 啟發式教學方法的應用

作為專業基礎課的結構力學，其課程知識是后續專業課程的基礎，因此，在教學過程中需要通過架構理論知識與實際工程案例之間的橋梁進行過度，這個過程將數學分析與力學理論有效的結合起來，用于解決實際工程中某個方面的力學問題。項目課題組教師根據所涉及的授課內容，將現實生活中耳熟能詳的各類工程進行整合、對比，找到適合學生現有知識水平的工程，進行整理、整合、提煉，得到相關授課內容。有兩個方面的優點：一方面，學生在學習過程中知道哪些力學知識在將來哪些工作中更可能遇到，有助于調動學生應用知識解決問題的積極性，也有助于提高學生學習效率；另一方面，提高學生模型化實際工程的能力，從而進一步加深對力學理論的理解與認知。

2.2 以工程應用為目標，重構應用型知識體系

近年來，隨著我國基礎設施穩步推進，國家、企業對具有創新觀念的土木工程高層次人才需求量不斷增加。而作為土木工程專業主干課的結構力學對于創新觀念的培養具有不可替代的意義。這就要求我們必須從工程實際出發，以工程應用為目標，將相關章節知識體系進行拆分及整合，在完善課本知識體系基礎上，通過工程應用，重構其中部分知識點，進而建立應用型知識體系，提高學生理論聯系實際、分析具體工程問題的能力。如力矩分配法這一章構建的應用型知識體系如圖1所示。

2.3 采用學習小組形式培養主動學習能力

傳統的課堂教學方式是以教師為中心，進行知識的傳承，重點在于教師的“教”，但忽視了學生“學”的一面，也就忽視了學生主動學習能力的培養。然而，隨著終身學習時代的到來，學生作為學習主體，如果在學校內未建立起獨立主動學習的能力，那可能就無法勝任未來工作，因此必須注意在教學過程中培養學生的主動學習能力。結構力學課程是理論力學和材料力學的后續課程，在計算約束反力、計算內力方面，有較多知識內容出現重合，在學習結構力學中相關內容的時候，以小組形式進行學習、討論及回答問題，一方面在新舊知識之間，讓學生主動有效的搭建過渡橋梁，完成知識的延伸；另一方面，較好地調動了學生學習的積極性，增強了參與感與成就感。

2.4 板書與多媒體教學方式相結合，課堂教學與在線學習相結合

板書作為傳統的教學方式，在應用過程中具有較好的節奏性，在教師書寫和學生抄寫的過程中，學生有一定的時間來消化、理解相關步驟中所蘊含的意義，對于加深學生對課堂知識的理解程度有著非常重要的意義。但同時，由于力學課程所進行的分析對象都是基于工程結構抽象化以后的力學模型，因此學生學習過程中會產生所學內容與工程實際相差甚遠的錯覺。為了加強工程實際與課堂理論知識的鏈接功能，運用多媒體這一教學手段，可以較好地降低學生在接觸新力學模型時候的畏難感受，有助于學生理解學習相關部分知識的實際意義，有助于學生增強學習動力及興趣。例如，在課上相關力學模型引入時，用PPT可以生動形象的演示這一力學模型在工程實際中對應的工程結構，同時講解其中“抓住主要矛盾，忽略次要矛盾”的模型化過程，經過幾個模型的講解，學生反映他們能逐步體會到這種模型化思維方式。而對于一些實際工程的認識，則以視頻形式要求學生課余時間觀看，選擇這部分內容往往以知識框架性為主，從學生角度出發，能夠較好的激發學生學習工程專業的學習興趣，提高學習主動性；從教學角度出發，偏工程應用的教學視頻能夠進一步節省課堂時間，充分利用課余時間。

2.5 力學競賽作用的發揮

“做中學”“理論聯系實際”這些應用型教學標準要求我們要提高學生實驗及實踐活動的比例，進一步增強其解決實際問題的能力，但基于現階段結構力學課程課時大幅縮減的情況下，課堂上進行大型實踐活動的可能性較小，因此，注意將周培源力學競賽、浙江省大學生力學競賽及全國大學生結構設計大賽與相關課程內容進行結合，在激發學生興趣的基礎上，讓學生運用所學知識主動解決實際問題，有助于學生對課堂知識的深入理解，有助于相關競賽成績的提高。事實證明，在教師和學生的共同努力下，近年來在競賽上取得了較好的成績。

3 結語

作為土木工程專業核心基礎課的結構力學課，是土木工程人才培養的一門關鍵性課程，起到承上啟下的作用。隨著新工科教育和應用型教育的進一步推進，教師在授課過程中，需要以結構力學課程為研究對象，通過不斷對新的教學方法、方式的教學實踐探索，進一步激發學生學習的主動性，從而提高學生的綜合實踐能力，以更適應未來社會發展的需要。