就業需求驅動的高校結構力學課程模塊化教學方法研究

崔先澤

摘?要：本文以土木工程、水利水電工程專業學生為研究對象，將模塊化思想引入結構力學課程教學與學習中，針對學生就業需求，將結構力學教學劃分為課程信息模塊、課程內容模塊、課程資源模塊和課程互動模塊四大塊。通過模塊劃分，充分調動我校學生的學習積極性及就業導向性，為培養就業導向下的合格學生提供了借鑒，為我校創建雙一流學科奠定了堅實的基礎。

關鍵詞：模塊化教學;結構力學;就業需求

一、背景

結構力學是高等院校水利工程、土木工程等工科專業的重要專業基礎課程，主要針對結構的幾何組成規律、結構內力特性、移動荷載下內力分布、結構位移計算、超靜定結構內力計算及結構動力學計算等進行分析。該課程可培養本科生進行結構設計及計算的基本能力，為后續相關專業課程學習打下堅實的基礎。

由于結構力學課程內容多、范圍廣、課時少，加之學生的就業競爭壓力日趨激烈，結構力學課程現有的教學方法已不能適應社會多元化的就業需求。學生本科畢業后，可選擇的渠道越來越多，如施工單位、勘查設計單位、甲方單位、監理單位、考公務員及事業單位、跨學科就業等。現有教學的模式并沒有以學生的就業需求為導向，無法提供滿足學生就業需求的個性化教學。因此，站在經濟社會發展需要的高度，立足于學生的擇業需求，認識和把握專業基礎課程教學改革的必然性、重要性和緊迫性，開展結構力學課程的教學方法改革是高校教學改革的趨勢。

二、結構力學教學研究現狀

國內眾多高校在結構力學課程改革方面做出了有益的探索。哈爾濱工業大學針對累加式考核模式存在的問題進行探討，提出改進考核模式的措施，提升了結構力學課程的教學質量，構建與時俱進的教學考核模式[1]。同濟大學為解決現有教學實驗存在的問題，讓學生更好地理解力學概念，將DIC全場應變測量系統運用于力學實驗教學中，以代替傳統的應變片和位移計測量。通過開展相關實驗，驗證結構力學可視化實驗教學的可行性，進而探討合適的結構力學教學實驗方案[2]。西南石油大學在教學中引入雨課堂，通過設計教學過程、充分考慮在線教學需求，完善整合教學內容，充實教學方法及手段，實踐了基于雨課堂平臺的混合式“線上線下結合”的教學模式，實現了“互聯網+教育”[3]。華北電力大學以大學生學為中心，基于移動互聯網背景，提出了一種線上和線下相結合的混合式教學模式，激發了學生學習結構力學的興趣。此外，在結構力學課程教學過程中課題組教師還融入了思政教育，將思政教育與工程實踐相結合，進一步培養學生的愛國情懷[4]。

模塊化思想最早起源于制造業，后被引入服務領域[56]。模塊化是一種將復雜事物進行分析的方法，可以將問題進行分解、簡化，從而便于尋求子問題的解，最后綜合得出結論。在高校專業基礎課程教學改革方面的應用中，采用模塊化理論進行分析的研究甚少。本課題以我校土木工程、水利水電工程專業學生為研究對象，將模塊化思想引入結構力學課程教學與學習中，針對學生就業需求，將結構力學教學劃分為課程信息模塊、課程內容模塊、課程資源模塊和課程互動模塊四大塊。通過模塊劃分，充分調動我校學生的學習積極性及就業導向性，為培養就業導向下的合格學生提供了借鑒，為我校創建雙一流學科奠定了堅實的基礎。

三、教學體系

就業需求驅動的結構力學課程的模塊化教學體系主要包含課程信息模塊、課程內容模塊、課程資源模塊和課程互動模塊。四個模塊互相支撐，共同組成結構力學課程的模塊化教學體系。

課程信息模塊包含課程概括、教學信息與學習指導三部分。課程概括包含結構力學課程的教學目的、教學背景及教學方法等，可為工科學生提供對該課程的基本概念，使學生明白為何要上該課程、該課程應該如何上等。使學生擁有充足的動力進行該課程的學習，并使學生今早建立起對該課程的認識。教學信息包括教學內容、互動方法、教學設計等，通過教學內容使學生掌握結構力學課程的重難點，構建課程知識體系，搭建課程知識框架。通過互動方法使學生與教師充分互動，最大限度地調動學生的積極性，減少無效及低效的學習時間，改變傳統教學模式。教學設計主要包含課堂教學、課后練習及考核方法的設計，通過課堂、課后及考核三位一體的教學及考核模式，搭建完善的教學設計體系。

課程內容模塊包含理論力學、材料力學和結構力學三大部分。其中理論力學主要包含靜力學、動力學和運動學三個基本板塊，靜力學側重研究剛體的靜力平衡問題，動力學側重研究物體在動力荷載作用下的響應特性，運動學側重研究剛體的機械運動特性。材料力學主要針對桿件等結構的內力狀態（包括軸力、剪力、彎矩等）進行研究，分析材料的強度、剛度及穩定性問題。結構力學主要針對桿件體系進行研究，主要包括結構幾何組成分析、內力分析、位移計算、力法及位移法求解超靜定結構等。三大基礎力學是層層遞進、互相補充的。理論力學以平衡為基準，是各類力學的基礎，材料力學以內力為對象，是從細部分析材料受力特性，結構力學以桿件體系為對象，從宏觀上分析結構受力。

課程互動模塊包含試驗天地、在線測試及在線答疑三大部分。其中實驗天地通過給出結構力學基本概念、原理、方法及相關力學現象的動態演示，結合結構力學中常規的試驗設計（包括結構力學求解器、結構動力學試驗等），幫助學生建立利用結構力學知識完成工程實際問題的思維模式。在線測試通過網絡平臺提供往年考核試卷、單元測試、外校考研真題、考研模擬試卷等，學生可通過在線測試，及時了解學習情況，掌握學習進度、分析與外校優秀學生差距并可針對性地展開復習。在線答疑通過在線網絡服務（例如QQ群、微信群、釘釘群等），進行常見問題解答、考研咨詢、課程輔導等，同時還提供討論區，方便同學們進行在線交流，進而做到對所學知識的盡快掌握。

課程資源模塊包含練習題庫、學習網站和名師講學三大部分。其中練習題庫通過建立課程學習數據庫并進行電子化來實現對已有題型的整合，擺脫現有教學中優秀習題流失嚴重、習題傳播面狹窄等問題。練習題庫的建立一方面可使教師的教學更加方便，另一方面也可為學生搭建一個更加高效的學習平臺。學習網站包括自建網站、公共網站與外校網站，自建網站面向校內學生，將定期上傳學習資料并提供學生學習交流與答疑的平臺;公共網站為各大網絡學習平臺，鼓勵學生積極主動從各學習平臺上獲取學習資料并在校內分享;外校網站主要指其他開設結構力學課程的高校所建立的學習平臺與資源網站，通過資源整合及資料共享，使我校學生能夠及時跟進優秀高校的學習進度及深度。