“結構力學”課程趣味性挖掘與教學融入途徑探索

李 勇，李 林

（塔里木大學 水利與建筑工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

引言

“結構力學”是土木、水利類專業一門重要的專業基礎課，該課程主要研究各類桿件結構的組成規律，靜定和超靜定結構在外力和其他因素作用下的內力、位移計算原理和方法及結構的穩定性和在動力荷載作用下的反應。“結構力學”前導課程包括“高等數學”“理論力學”“材料力學”等基礎課程，后續課程包括“鋼筋混凝土結構”“鋼結構”“砌體結構”“基礎工程”“隧道工程”和“橋梁工程”等專業課程。作為聯系基礎課和專業課的重要紐帶，“結構力學”具有概念公式多、計算方法多、邏輯性強、學時長、難度大及與工程聯系緊密等特點，學生學習起來比較吃力，學習主動性和積極性較差。如何提高學生學習“結構力學”課程的主動性和積極性，進而提高“結構力學”課程教學效果這一難題多年來一直困擾著“結構力學”教育工作者。興趣是最好的老師，一門課程如果能夠有效激發學生的學習興趣，那么達到預期的教學效果就是順其自然的事情。因此，本文擬通過挖掘“結構力學”課程趣味性元素，探討提升學生學習積極性與教學效果的有效途徑。

一、“結構力學”課程趣味性建設的可行性

力學類課程教學內容主要以概念講解、公式推導和例題計算為主，理論復雜、思維抽象，學習起來相對比較枯燥。“結構力學”更因學時多、作業多、難度大，學生學習起來更覺乏味。但“結構力學”不只有枯燥的一面，更包含很多趣味性的元素。課程里有許多思政元素、名人故事，可以通過挖掘思政元素，講好“結構力學”故事，激發學生學好“結構力學”的自信心和興趣。同時，“結構力學”課程的理論源于實踐，可以通過理論聯系實際增加課程的趣味性。“結構力學”還是一門充滿美感的課程，如結構的對稱之美、解題方法的對偶之美、解題方法背后蘊含的哲理性之美等，可以通過各種例題和結構的講解幫助學生發現結構力學之美，激發學生學習課程的興趣。可以看出，“結構力學”課程趣味性元素豐富，開展“結構力學”課程趣味性建設是具有可行性的。

二、“結構力學”課程趣味性提升途徑探索

（一）教師教學水平提升

教師教學水平是影響學生對該門課程興趣的主要因素。同一門課程，不同的教師講授，結果可能千差萬別。教師水平高，講起課來行云流水，深入淺出，課堂45分鐘對老師和學生而言都是一種享受。教師不用心備課，上課就是照本宣科，那么課堂45分鐘對老師和學生而言都是一種折磨。打鐵還需自身硬，為了提高學生學習“結構力學”的興趣，教師需要不斷錘煉自身的教學水平，提升課堂教學呈現效果，讓每一個45分鐘的課堂教學都精彩紛呈，讓課堂成為吸引學生的舞臺。為了提升教學水平，教師需要在以下幾個方面加強鍛煉。一是端正教學態度。教學是一項神圣的工作，使命光榮，責任重大。教師需要認識到教學工作的重要性和神圣性，用心做好教書育人工作。二是提升專業素養。常言道，要給學生一碗水，教師自己要有一桶水的水平。教師應樹立終身學習觀，不斷提高自身專業知識水平和專業技能。三是加強教學基本功鍛煉。扎實的教學基本功是教師安身立命的根本，教師需要不斷夯實教學基本功，練就過硬育人本領。四是熱愛所授課程。教師在課堂上的一言一行都會對學生產生潛移默化的影響，教師授課過程中對課程表現出來的熱愛之情也一定會點燃學生的學習熱情。

（二）教學內容理論聯系實際

教學內容的趣味性是激發學生學習興趣的有效辦法，理論聯系實際是增強“結構力學”課程內容趣味性的有效途徑。結構力學與工程實踐聯系緊密，生活中到處可見結構力學的影子。教學過程中可以通過增加工程實例的講解提高學生對結構受力的感官認識，激發學生對結構受力的思考，進而提高學生學習“結構力學”的興趣。比如在講解拱結構的受力特點之前，可以首先引入大家都非常熟悉的拱結構趙州橋。趙州橋建于隋朝，距今已有1400多年的歷史。當年建筑材料并不豐富，施工水平并不先進，是什么原因讓趙州橋成為跨越千年的奇跡？待學生思考后，再通過對拱結構進行受力分析，揭開拱結構耐久性的神秘面紗。通過在拱結構的教學過程中引入趙州橋案例，一方面，加深了學生對拱結構受力特點的認識，另一方面，培養了學生的文化自信。而且，當學生發現結構力學與生活實際聯系緊密并且可以直接用來解決實際問題時，學生的學習興趣與學習效果也自然得到提高。

（三）課程思政引領

課程思政是指通過挖掘課程中蘊含的思想政治教育元素并將其融入教學過程中，進而實現思想政治教育與知識體系教育的有機統一。“結構力學”課程思政元素豐富，課程里有許多催人奮進的正能量故事。圖乘法是求解梁和剛架位移的重要方法，相較于傳統的積分法計算位移，圖乘法不需要列出實際荷載與虛設單位荷載狀態下的結構內力表達式以及積分運算就能求出結構的位移，具有計算過程簡潔、計算結果精度高的特點。但這個方法的發明者維熱沙金（Vereshagin）當時僅是莫斯科鐵路運輸學院的一名學生。其實圖乘法的推導過程并不復雜，只是簡單的幾何關系轉換和材料力學知識點面積矩的簡單應用。這個故事可以告訴我們的同學們，有志不在年高，只要潛心研究、積極探索，我們也一樣可以有重大發現。榜樣的力量是無窮的，通過將這樣的事例融入教學過程中，無疑既激勵著學生的學習意志，又激發著學生進一步發現和創新的興趣，同時也增加了課程的趣味性。

“結構力學”的很多解題方法與哲學中辯證統一的思想相通，結構力學與哲學的內在聯系使其具有實施課程思政的獨特優勢。力法是求解超靜定結構的基本方法。力法求解超靜定結構的主要思路是將超靜定結構轉化為靜定結構進行求解。通過辨別超靜定結構和靜定結構的區別進而將多余未知力作為基本未知量，然后集中精力解決這個基本未知量，基本未知量解決了，超靜定結構的求解問題就轉化為靜定結構的求解問題。力法集中精力解決主要矛盾的思想同樣也適用于解決我們學習、生活和工作中遇到的困難和問題。“結構力學”課程暗含豐富的人生哲理，這些思想不僅可以幫助學生加深對“結構力學”課程的理解，也有助于學生形成良好的人生觀、世界觀和價值觀。因此，有必要大力挖掘“結構力學”課程的思政元素并進行教學融入，在提高學生學習興趣的同時達到立德樹人的教學效果。

（四）巧用課堂提問

課堂提問作為課堂教學中的重要環節，是引導學生積極思考，促進學生身心回歸課堂的有效途徑。合理、恰當的提問是激發學生學習興趣與提高學生課堂參與度的有效辦法。對于很多學生，尤其是學習困難的學生，老師的提問其實還意味著關注和關懷，這種提問對于提高學生課堂存在感，幫助他們重塑學習信心至關重要。但提問也要注意技巧，不能過于頻繁，不能過于隨意，不能浮于表面，不能為了提問而提問。有的老師上課全程都在提問，這樣會造成學生大腦一直處于緊張的狀態，不利于學生集中精力學習。有的提問則隨意性較大，不能緊扣課堂教學內容，容易影響課堂教學的連貫性，進而影響學生對所學內容的整體把握。課堂提問應該少而精，每一次提問都應該精心設計并發揮相應的作用，而不是簡單地走個形式。為了提高課堂提問的效果，需要在以下幾個方面加以注意：（1）精心設計問題，讓學生在回答問題中掌握課程重點內容；（2）尊重學生的回答，對于學生的回答無論對錯都要及時做出評價，且以鼓勵性評價為主；（3）營造寬松的提問環境，確保學生都能暢所欲言，積極參與到課堂活動中來；（4）留給學生一定的思考時間，適當的思考時間對于提高學生回答的準確性和創造性至關重要，而回答的準確率進而又會影響學生的學習興趣和積極性；（5）提問的時機要恰當，提問最好在學生的精力不集中或者一個內容剛講完的時候進行，這樣既能有效提高學生課堂參與度又不影響教學的連貫性。

（五）線上微課資源創建

微課是“微型視頻網絡課程”的簡稱，以微型教學視頻為主要載體，針對某個學科知識點或教學環節而設計開發的一種情景化、支持多種學習方式的在線視頻課程資源。微課具有時間短、內容精以及趣味性強等特點，將“結構力學”課程的核心知識點錄成短視頻放到網上，可以幫助學生利用碎片化時間進行針對性的“結構力學”課程學習。對于學習困難的學生，微課資源也是其課后學習鞏固的重要資源。開展“結構力學”微課資源創建，對于擴展“結構力學”課程學習途徑，提高學生學習“結構力學”課程的靈活性，增強“結構力學”課程的趣味性，具有重要的支撐作用。但由于“結構力學”課程具有學時長、難度大等特點，“結構力學”微課資源創建工作量較大，錄制過程可能會出現短時間內無法講明白一個知識點的情況。為了保證“結構力學”微課資源創建效果，應在以下幾個方面加以注意：（1）篩選核心知識點進行錄制，“結構力學”微課創建不能面面俱到，而應該以點帶面說明問題；（2）單個知識點錄制時間不宜過長，可以通過提高語速等方式控制錄制時間；（3）發揮團隊作用，做好微課錄制工作分工；（4）融入工程實例視頻以增加微課的趣味性；（5）根據學生學習反饋及時對微課內容進行補充更新。

（六）課外實踐模式探索

美國心理學家班杜拉指出，缺乏自身經歷的他人引導和替代經歷，都不如參與者的自身經歷對個體的自我效能感的影響大。參與式教學法能夠加強學生的內在激勵，有利于提高學生的學習自覺性和積極性。課外實踐活動是學生主動參與教學的重要載體，課外實踐活動的有效開展對于提高學生學習積極性和學習興趣具有重要的作用。結構力學是一門理論性較強的學科，適合開展的課外實踐活動相對較少，筆者結合自身多年的教學經驗認為，應在以下幾個方面加強探索：（1）創新課后作業形式與內容，將完成一個結構設計、制作和分析作為課后大作業，引導學生在自制結構的過程中增強對結構受力特點與工程性質的感受；（2）以賽促教、以賽促學，鼓勵學生積極參加力學競賽及結構設計大賽，幫助學生在比賽中理解力學概念及規律的本質含義及其工程應用的價值；（3）積極組織認識性實習活動，帶領學生參觀工地和當地標志性建筑，引導學生實地感受理論與實際的差異性與一致性。

結語

開展“結構力學”課程趣味性挖掘與教學融入探索，對于提高學生學習的積極性及課程教學效果至關重要。本文針對“結構力學”課程趣味性建設的可行性與趣味性提升途徑進行了探討，并提出可通過教師教學水平提升、教學內容理論聯系實際、課程思政引領、巧用課堂提問、線上微課資源創建以及課外實踐模式探索等策略，提升“結構力學”課程的趣味性。以上策略只是筆者在教學中的一些感悟，思考的還不夠深入和全面，在具體教學融入過程中，還需根據學生學情、專業特點等進行適當的補充和調整。同時，“結構力學”課程趣味性元素豐富，本文只是進行了初步的探索，在今后的教學過程中，還需要進一步的挖掘與研究。