應用型人才培養模式下課程教學改革探討
——以結構力學課程為例

劉娟 徐爽 付春 王文武 白雪衛

1.遼寧石油化工大學土木工程學院，遼寧 撫順 113001

2.沈陽農業大學工程學院，遼寧 沈陽 110866

結構力學是土木工程及相關專業必修的一門專業基礎課，它既是前續數學及力學課程的深化和延伸，又是后續混凝土、鋼結構設計與原理等專業課程的基礎，對培養優秀的具有深厚力學基礎的建造師起著至關重要的作用。在結構力學課程的教學過程中，一方面要求學生具有扎實的力學基礎理論，另一方面要注意發揮實踐訓練對學生深刻理解結構力學課程知識具有的重要作用。傳統的結構力學教學模式遵循“教材內容—課件制作—課堂講授—作業解題”的過程，存在偏重理論講解、實踐訓練不足的問題。而近幾年來，隨著高校大學生結構設計競賽次數的增多，在參賽模型的制作過程中，傳統的結構力學教學模式的弊端逐漸顯示出來，如學生對如何建立力學分析模型不熟練、不會正確運用書本上學過的理論來解決實際工程問題，學生的團隊協作意識不強。為提高土木工程人才培養質量，適應新時期人才培養的要求，結構力學課程亟須進行調整與改革，在授課過程中應適當增加相關案例、引入思政元素。

一、應用型人才能力培養及課程思政的必要性

改革開放以來，我國大部分高校提倡培養應用型與創新型人才。所謂應用型人才，是指知識、能力、素質全面發展的高素質人才，能熟練掌握社會生產或社會活動一線的基礎知識和基本技能，既有豐富的理論知識和專業技能，又能夠理論聯系實際，是適應新時代發展需要的高等專業技術人才。當前我國經濟建設及高校轉型急需大批應用型人才。

高等教育是大學生思想和價值取向的定型階段，因此大學專業課程教學也要適當滲入思政元素，對學生進行正確的引領。所謂的課程思政，即在各門課程的授課過程中，將具有中國特色的政治制度、優秀傳統文化等適時融入課堂教學中，積極地引導學生堅定不移地跟黨走，培養學生探索未知、追求真理、團結協作、勇攀科學高峰的使命感和責任感。專業教師在實施課程思政的過程中，要自覺地將知識傳授與價值引領相結合，自覺地將立德樹人根本任務貫穿教育教學全過程。尤其要以案例的形式融入課程思政教育，讓學生在不知不覺中受到啟發，從而激發學生的愛國熱情、增強學生的責任心，引導學生樹立遠大理想，為祖國的騰飛做出自己的貢獻。

二、目前結構力學教學過程中存在的問題及原因分析

（一）教學方法、手段及考核評價模式單一

結構力學是一門實踐性很強的課程，但部分教師將其視為純理論課程來開展教學活動，主要關注如何正確完成計算和繪圖，較少涉及與之相關的實際工程問題。同時，還存在教學方法單一、教學案例陳舊、“灌輸式”教學等問題，尤其是一些教師過于依賴多媒體技術，呈現出課件“信息量”大，但學生的“吸收率”低的現象。目前，結構力學的考核以期末考試成績為主導，以學生平時成績為輔助。平時成績分數的給定缺少客觀的依據，而且平時成績并不足以反映學生對本門課程的真實掌握情況。這種評價方式又缺少應用課程理論知識解決工程實踐問題的考核，這與當前應用型改革的基本精神是不吻合的。

（二）學生對書本上的教學案例的認知有限，缺乏直觀的了解

教學過程中筆者發現，學生對書本上的案例僅僅停留在文字的描述和簡化的平面圖形上，由于知識與經驗的不足，學生缺乏對真實結構的想象和深刻的理解。如求解桁架結構時，學生很容易利用結點法及截面法求解桁架桿件的內力，但當具體模型擺在面前時，他們卻不能很好地判斷哪些桿件是拉桿或壓桿、哪些桿件產生的內力較大，進行具體模型設計時也很難抉擇何處該加固、何處該簡化，結點該如何處理等問題也不能很好地解決，造成結構設計不合理、理論教學嚴重脫離實踐。

（三）教學中缺少完整的、可驗證的、具有實操性的工程案例設計

結構力學課程教材章節內容劃分明確，尤其是超靜定的求解方法分為四個章節，教材針對每一種方法安排了較多的習題，卻缺少將各個章節內容打通的案例，導致學生思維方式定格。現實生活中，學生所接觸的模型均為實體結構，其設計涉及的知識面廣，如果學生沒有經過綜合訓練，就很難理解如何綜合應用相應的知識點建立對應的力學模型。

事實上，上述結構力學教學過程中出現的問題，在國內兄弟院校中都或多或少存在。為進一步培養大學生創新意識、團隊協同和工程實踐能力，切實提高創新人才培養質量，構建高校工程教育實踐平臺，浙江大學于2005年組織承辦了第一屆全國大學生結構設計競賽，至今該賽事已連續舉辦了十一屆，成為全國性九大學科競賽資助項目之一。全國大學生結構設計競賽是由高等學校土木工程學科專業指導委員會與中國土木工程學會教育工作委員會等聯合主辦的，要求學生運用白卡紙或竹材、乳膠等材料，設計出符合競賽要求的結構模型。這個比賽具有一定的挑戰性和創造性，能將結構力學相關理論與實際工程緊密結合起來。

下面以2019年遼寧省大學生結構設計競賽主題“山地輸電塔模型設計與制作”為例進行介紹。競賽以宏偉而富有特色的高聳構筑物為背景，提出該結構設計的總體模型，分析模型主題與承臺板連接的基本要求，確定對應的材料和工具，并對模型制作時間、模型加載和評判分別進行說明，最后對評分標準進行明確說明。比賽不只是對學生理論知識、實踐動手能力的考核，更是對學生實際應用能力的考核。例如完成模型制作后，要求學生對三個級別的加載情況進行預報。這就需要參賽學生具備理論計算、結構形式選擇、模型做工的能力，尤其是要具備結點處理、對結構在拉壓彎剪扭等的綜合受力情況進行分析的能力。同時，這也是對學生賽前結構選型、模型制作熟練程度、軟件加載模擬情況及現場模型實際加載情況等的檢驗，如果學生沒有扎實的實踐操作能力，就可能會導致加載環節的失敗。

競賽題目及要求對當前結構力學本科教學改革工作有著重要啟示。其一，結構力學是一門實踐性很強的課程，教學過程中應營造良好的學習研究氛圍，注重在實踐中鍛煉學生的動手操作能力及創新能力。其二，上課過程中應注重理論聯系實際，以對結構模型結構是否合理的分析開展教學，將所學理論知識靈活運用到具體實踐中，這才是理論學習的真正目的。其三，應激發學生學習的主動性，培養其自主創新的意識和能力，避免以“灌輸式”教育的方式來主導結構力學課程，破解教學內容呆板、教學方法單一、教學考核機制不合理等一系列問題。

（四）課程實踐過程中，部分學生表現出責任心不強、缺乏團結協作意識

勇于擔當、團結協作是當代大學生必須具備的品質。一些大學生不同程度地存在誠信意識淡薄、社會責任感缺乏及團結協作意識不強等問題。例如在結構力學課程設計過程中，可要求學生分小組合作，共同制作結構模型。這就要求學生分工明確、團結協作，每個人在認真完成本人的模型任務的同時，還要與其他同學的模型進行精細的連接，這樣才能保證整體模型制作符合要求、受力狀態良好。部分學生缺乏團隊意識，只負責自己所承擔的模型，不顧及自己的模型與其他同學的模型的拼接效果，最終導致小組的整體模型制作不理想，得分較低。這種行為就是責任心欠缺、團隊意識淡薄的表現，很有必要在課程教學過程中通過思政教育加以規范引導。

三、改進方案

課程組圍繞人才培養方案的修訂與實施，以提高學生綜合素質、工程實踐能力、創新能力為目的，以教學方式、考核評價和課程體系的改革為先導，以傳統課堂教學方式為依托，引進結構設計競賽、工程案例教學，力求結構力學課程與工程實踐緊密結合，力求以案例形式滲入思政元素，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，使學生在接受專業知識的同時，強化思想教育，認清時代責任和歷史使命，形成勤奮刻苦的內驅力，進而大大提高專業課的教學效果，形成注重應用型人才能力培養的教學體系。

（一）以競賽促進結構力學課程案例建設

依據全國結構設計大賽基本精神，可以嘗試做好以下幾個方面的工作：其一，遵循該門課程實踐性較強的特點，實現對授課內容的調整，適當減少復雜理論公式的推導，對應用性較強的內容要重點講解；其二，豐富結構力學課程體系，構建與計算方法對應的教學案例，實現課程案例的不斷豐富；其三，積極關注其他院校相關專業的發展狀況，借鑒當前較新穎的案例，將其作為課堂或課下的拓展資源，以激發學生的學習熱情。

（二）以競賽促進結構力學課程教學方式的改變

從以下幾個方面實現結構力學課程教學方式的改變：其一，課堂授課過程中應避免單一灌輸，采用靈活多樣的教學方法，如小組討論教學法、案例教學法等，促進學生養成獨立思考的習慣。其二，要充分利用多媒體教學資源將復雜理論以生動、形象的方式呈現，使學生盡快掌握知識難點，以實現理論教學的高效性。其三，要把握好理論教學與實踐教學的銜接點。在理論教學之后，應盡量在較短的時間內開展與理論知識點對應的實踐教學。以競賽模型為例，可以讓學生建立簡化模型，根據不同結構類型、不同荷載工況，建立最優化結構模型，實現對所學相關理論知識的鞏固以及動手操作能力的全面提升。教師要提升教學效能，激發學生的學習興趣，引導學生深入思考、提升學習體驗，最大限度地發揮課程的價值滲透和價值引領作用。

（三）完善結構力學課程考核評價體系

結構力學課程考核評價應增加結構設計成績的比重。可以校內競賽的形式組織學生按照模型設計條件，以小組為單位開展結構模型設計，包括理論計算書、模型制作及加載等環節，依據最終成績，按一定比例納入學生總體成績中。

（四）通過模型設計競賽打通章節脈絡，構建完整知識體系

結構設計競賽的主題是“低碳與環保”，要求結構設計精巧、制作工藝精湛。設計作品成功與否取決于模型設計過程中的荷重比，也就是利用最少的材料承載最大的重量，這與結構力學的學習任務相吻合。為了響應競賽主題，首先要通過理論分析初定結構模型形式、所用桿件數量、桿件截面參數、結點連接方式等，然后通過力學求解軟件計算桿件內力及位移測定點位移量，再反復對以上結構形式及各種參數進行調整，直到達到最佳效果。這就需要學生對結構力學相應章節的知識內容（包括結構的組成分析、靜定及超靜定結構在靜荷載與動荷載作用下的內力及位移計算）融會貫通，科學合理地進行結構模型設計。

（五）在課程實踐過程中逐步融入思政元素，激發學生的擔當意識、團隊協作意識和愛國情懷

在教學中，可讓學生先就案例進行分組討論，然后讓各小組團隊提出較合理的結構方案，師生最后評選出最優理論方案小組，給予一定的獎勵。這樣能夠促進小組成員竭盡全力為小組榮譽而共同努力。在模型設計的過程中，組員在精心制作自己的模塊的同時，注意與團隊中其他成員密切配合，從而培養了團隊精神。這個過程能激勵學生為了集體目標而奮斗，在潛移默化中實現了思政教育，激發了當代大學生的擔當意識、團隊協作意識和愛國情懷。

四、結語

總之，課程組圍繞人才培養方案的修訂與實施，以提高學生綜合素質、工程實踐能力、創新能力，激發學生愛國情懷為目的，以教學方式、考核評價和課程體系的改革為先導，以傳統課堂教學為依托，同時引進結構設計競賽、工程案例教學及課程思政教育，力求將結構力學課程與工程實踐緊密結合，立足競賽、服務競賽，進而構建出名副其實的應用型課程，形成注重應用型人才能力培養的教學體系，在施教過程中潛移默化地滲入思政元素，從而提高結構力學的課程教學質量，培養出符合社會要求的新一代大學生。