結(jié)構(gòu)力學(xué)“一核三驅(qū)五翼”教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐

曾歡艷，游春華，王啟云

（湖南工學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院 湖南 衡陽 421002）

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，在專業(yè)學(xué)習(xí)中占有重要的地位。結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)是研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和合理形式及結(jié)構(gòu)在外因作用下的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的計算原理和計算方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握平面桿件結(jié)構(gòu)分析計算的基本概念、基本原理和基本方法，了解各類結(jié)構(gòu)的受力性能，為學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程以及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和科學(xué)研究打好力學(xué)基礎(chǔ)，為畢業(yè)后從事結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和科研工作打好理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)工程分析和計算等方面的能力。

1 課程目標(biāo)

根據(jù)湖南工學(xué)院“地方性、應(yīng)用型”高校的辦學(xué)定位，緊扣“勝任一般土木工程項目設(shè)計、施工和管理工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才”的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合地方本科院校土建類學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)狀，本課程目標(biāo)設(shè)置如下：

①知識層面上，了解各類結(jié)構(gòu)的受力性能，熟練掌握靜定平面桿件結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和位移計算方法；掌握力法、位移法和力矩分配法等超靜定結(jié)構(gòu)計算的基本方法；理解影響線理論在工程中的應(yīng)用。

②能力層面上，具有利用結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理、方法分析一般靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力的能力，計算多層框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的能力；具有理論聯(lián)系實(shí)際的力學(xué)思維能力，初步具備終身學(xué)習(xí)能力。

③素養(yǎng)層面上，具有“愛國、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)”的作風(fēng)；具有良好的團(tuán)隊協(xié)作能力和吃苦耐勞的精神。

2 痛點(diǎn)問題

經(jīng)調(diào)查，結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)者對該課程的一致反饋是“難”，而且經(jīng)常有“學(xué)了有什么用”“一聽就懂一做就錯”“沒意思不想學(xué)”等困惑，這其實(shí)也反映了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)中的痛點(diǎn)問題：

①理論與實(shí)踐難以深度融合：理論模型抽象，與實(shí)際工程脫節(jié)，理論學(xué)習(xí)無工程背景依托，不知為何學(xué)，學(xué)了有何用；

②以“學(xué)”為中心的教學(xué)理念貫徹?zé)o力：單向性的知識傳遞方式及應(yīng)試性的考核評價方式仍占主導(dǎo)地位，以學(xué)為中心的教學(xué)模式?jīng)]有真正執(zhí)行起來；

③學(xué)習(xí)內(nèi)動力不足，自主學(xué)習(xí)難持續(xù)：學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)可度不高，缺乏專業(yè)楷模指引，對自己將來從事的職業(yè)缺乏了解；學(xué)習(xí)過程監(jiān)督不到位。

3 創(chuàng)新理念及思路

針對以上痛點(diǎn)問題，結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)團(tuán)隊經(jīng)過探索，總結(jié)出了“一核三驅(qū)五翼”教學(xué)創(chuàng)新模式。即圍繞學(xué)生為核心，以解決3 個教學(xué)痛點(diǎn)問題為驅(qū)動，從課程資源、實(shí)踐應(yīng)用、方法手段、評價體系、課程思政5 個方面著手，進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新，總體思路如圖1 所示。

圖1 “一核三驅(qū)五翼”創(chuàng)新總體思路

圖2 多角度挖掘課程思政元素，條理化整理匯集思政素材

4 創(chuàng)新方法及途徑

4.1 課程資源上，自建素材庫案例庫，融實(shí)例

依據(jù)工程實(shí)例，借助PKPM、廣聯(lián)達(dá)、BIM 等工程設(shè)計軟件，教學(xué)團(tuán)隊構(gòu)建了工程實(shí)例、三維模型、計算簡圖與分析理論全過程的工程思維模式，實(shí)現(xiàn)了理論計算與工程設(shè)計的邏輯映射，做到了學(xué)習(xí)內(nèi)容有載體，學(xué)習(xí)過程有依托，工程思維與工程能力貫穿教學(xué)全過程，順利解決了理論與實(shí)踐難以深度融合的痛點(diǎn)問題1。

4.2 實(shí)踐應(yīng)用上，構(gòu)建多種實(shí)踐場景，重應(yīng)用

課后，教學(xué)團(tuán)隊為學(xué)生提供了豐富、難度遞進(jìn)的應(yīng)用場景：組織學(xué)生參加工程訓(xùn)練綜合能力競賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽等8 個省級以上賽事、簽約18 個實(shí)習(xí)基地，開放結(jié)構(gòu)實(shí)驗大廳、實(shí)驗室和虛擬仿真中心等，支撐學(xué)生的實(shí)踐探索，重視知識應(yīng)用，從另一方面解決了理論與實(shí)踐難以深度融合的痛點(diǎn)問題1。

4.3 方法手段上，落實(shí)混合式教學(xué)，強(qiáng)反饋

線上導(dǎo)入優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，動態(tài)掌握學(xué)情；線下工程實(shí)例研討，典型例題講解，借助信息化技術(shù)，創(chuàng)設(shè)多元化教學(xué)場景，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的工程性、趣味性、創(chuàng)新性、線上線下混合教學(xué)雙旋漸進(jìn)貫穿教學(xué)全過程。

信息化教學(xué)有很好的時效性，而時效性對學(xué)生有很好的督促作用。學(xué)生上課的互動、視頻學(xué)習(xí)、線上習(xí)題練習(xí)等學(xué)習(xí)進(jìn)程均能及時轉(zhuǎn)換為平時分，對認(rèn)真的同學(xué)及時肯定，懶惰的同學(xué)及時懲罰。緊緊圍繞學(xué)生為中心來開展教學(xué)活動，并根據(jù)學(xué)情及時調(diào)整教學(xué)活動，從根本上解決痛點(diǎn)問題2。

4.4 評價體系上，實(shí)施多元化評價，外施壓

本課程采用專業(yè)知識定量和育人成效定性的評價方法，多元化課程考核貫穿教學(xué)全過程，從外施壓，解決自主學(xué)習(xí)難以持續(xù)的痛點(diǎn)問題3。

專業(yè)知識上精細(xì)設(shè)計“1216”多元量化評價體系：線上學(xué)習(xí)測試（占10%），考查視頻觀看時長、課堂參與情況和章節(jié)練習(xí)正確率；隨堂小考（占20%），緊隨課程內(nèi)容重難點(diǎn)，設(shè)置8 次隨堂小考，用主觀計算題的形式考查學(xué)生解決實(shí)際問題的能力；研討作業(yè)（占10%），主觀設(shè)計分析題的小組研討，團(tuán)隊協(xié)作完成設(shè)計、分析與方案匯報過程；期末考試（占60%），設(shè)A、B 兩套考卷，檢驗學(xué)生對力學(xué)基本概念的掌握情況和分析解決實(shí)際工程問題的能力。

近年來，課程團(tuán)隊對期末考試題型也進(jìn)行了改革，在原有判斷題的基礎(chǔ)上增加了說明原因環(huán)節(jié)，在原有選擇題的基礎(chǔ)上，參照注冊結(jié)構(gòu)工程師考試模式，增加了分析環(huán)節(jié)，使這兩類題型不能僅憑運(yùn)氣得分；增加了填空題，減少了大型計算題數(shù)量，把部分計算題轉(zhuǎn)移到選擇題中，換一種模式進(jìn)行考查，增加了出題空間，使考查范圍更加全面。

育人成效評定方式采用調(diào)查問卷和開放性答題兩種模式進(jìn)行，主要考核思政指標(biāo)如吃苦耐勞、團(tuán)隊協(xié)作、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、奉獻(xiàn)精神等。

4.5 課程思政上，培養(yǎng)社會主義核心價值觀，內(nèi)驅(qū)動

黨的二十大報告中明確指出，加快建設(shè)教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國、人才強(qiáng)國，明確實(shí)施科教興國戰(zhàn)略。本課程緊扣黨的二十大精神，從多角度挖掘課程思政元素，思政點(diǎn)集中在科學(xué)思維方法、大國工匠精神、科技報國擔(dān)當(dāng)和工程倫理素養(yǎng)四大方面。結(jié)合專業(yè)知識點(diǎn)，采用類比法，適當(dāng)引入工程案例、人物事跡，條理化整理匯集課程思政素材，助力學(xué)生了解專業(yè)前沿，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，從內(nèi)驅(qū)動，解決內(nèi)動力不足、自主學(xué)習(xí)難以持續(xù)的痛點(diǎn)問題3。

5 創(chuàng)新成效

本課程創(chuàng)的新教學(xué)實(shí)踐取得了良好的效果。

5.1 學(xué)生成績明顯提升

經(jīng)統(tǒng)計，教學(xué)改革創(chuàng)新實(shí)施以來，土木工程專業(yè)學(xué)生的結(jié)構(gòu)力學(xué)成績明顯提升，從每一屆挑選一個班級進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀率由之前的2.5%上升至13.9%，掛科率由63.4%降低至8.3%，學(xué)生整體成績趨于正常化（圖3）。

圖3 近幾屆考試成績對比

5.2 學(xué)生對課程的評價很高

經(jīng)調(diào)查問卷調(diào)查，學(xué)生對本課程的滿意度達(dá)100%，尤其對自制板書例題講解視頻、隨堂小考等舉措的評價很高，學(xué)生紛紛表示“隨堂小考，非常刺激”“隨堂小考很有趣”“隨堂小考，調(diào)動了我們的學(xué)習(xí)積極性”。對課程思政教學(xué)的調(diào)查顯示，學(xué)生對這部分內(nèi)容的引入也很認(rèn)可，有學(xué)生留言“能培養(yǎng)我們的科學(xué)精神，增強(qiáng)團(tuán)隊合作意識”。

5.3 催生出一系列教研教改成果

教學(xué)團(tuán)隊在進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)的過程中，也催生出了一系列的教研教改成果。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程2021 年獲批湖南省線上線下混合式一流課程、校級課程思政示范課程；基于課程研究申報校級教研教改項目2 項，省級教研教改項目1 項；獲批校級課程思政優(yōu)秀案例一項。課程團(tuán)隊以本課程為素材參加教學(xué)競賽，獲得教學(xué)綜合能力競賽二等獎1 項、信息化教學(xué)競賽二等獎1 項、課程思政教學(xué)競賽二等獎2 項。

5.4 學(xué)生參加各類競賽屢獲佳績

學(xué)生近幾年參加大學(xué)生力學(xué)競賽、大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計信息技術(shù)大賽均取得很好的成績。力學(xué)競賽是由湖南省教育廳組織的一門“走高端路線”的學(xué)科競賽，其含金量高、考試難、要求高，最能體現(xiàn)學(xué)生的力學(xué)建模思維；結(jié)構(gòu)設(shè)計信息技術(shù)大賽主要考查學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識解決實(shí)際工程設(shè)計問題的能力。這些成績的取得，體現(xiàn)了學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，也從側(cè)面反映了課程改革取得了良好的成效。

6 結(jié)語

土木工程專業(yè)是關(guān)乎“住”與“行”的民生專業(yè)，結(jié)構(gòu)力學(xué)作為助力培養(yǎng)土木工程專業(yè)學(xué)生工程思維的關(guān)鍵學(xué)科，課程設(shè)計必須緊跟新時代思想引領(lǐng)，以培養(yǎng)有擔(dān)當(dāng)、有責(zé)任、有抱負(fù)的年輕一代為己任。 本文從課程資源、教學(xué)內(nèi)容、課程思政、方法手段和評價體系五個方面著手，探索結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革創(chuàng)新途徑，取得良好成效。教學(xué)團(tuán)隊將繼續(xù)完善“一核三驅(qū)五翼”的教學(xué)創(chuàng)新模式，培養(yǎng)會學(xué)、好學(xué)、樂學(xué)的土木學(xué)子，貫徹落實(shí)黨的二十大精神，培養(yǎng)勇?lián)姑臅r代新人。