结构力学课程“四模块体系”探索及实践

刘永军 宋岩升 王宇

摘要：针对近年来我国高校扩招的情况，为充分体现因材施教的教育思想，沈阳建筑大学构建全新的、包括基础模块、应用与强化模块、实践模块和竞赛模块的结构力学课程“四模块体系”。实践证明，结构力学课程“四模块体系”符合学校应用型人才培养目标，对同类院校的课程建设具有一定参考价值。

关键词：结构力学；四模块体系；精品课程

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1002-4107（2012）03-0004-02

自1999年我国高校扩招以来，高校在校人数不断增加，目前，我国已成为教育大国，高等教育也完成由精英教育到大众教育的转变。

沈阳建筑大学是一所“以建筑土木学科为优势，集工、管、理、文、农、法等学科门类的多科性大学”，有本科生和硕士研究生两个教育层次，2009年4月，被辽宁省人民政府确定为拟立项新增博士学位授予单位。目前，学校有本科专业38个，开设结构力学课程的专业有土木工程、理论与应用力学、安全工程、工程管理等6个。近年来，这些专业的毕业生主要有三个去向：考取硕士研究生，比例约13%；直接就业，主要就业去向有施工、设计、监理、房地产等，比例约80%；其他包括出国、参军、自主创业等，比例约7%。

随着学校办学自主权的扩大，专业及课程指导委员会的工作内容仅以理论指导、政策指导、质量指导、信息指导为主，学校有权决定课程的设置以及对每门课程的具体要求。与此同时，国家对高等教育不断提出新的要求，以培养学生的创新精神和实践能力为重点，不断深化人才培养模式、课程体系、教学内容、教学方法的改革已成为摆在教师面前的重要任务。近年来，国内高校进行了各具特色的结构力学课程建设和改革，取得了一定的经验和成果[1-4]。考虑到学校办学定位、学生就业需求和专业培养目标，沈阳建筑大学对结构力学课程进行了大胆改革，建立了全新的结构力学课程体系，把基础与提高、理论与实践、传统与现代、课内与课外有机结合，将结构力学内容划分为基础模块、应用与强化模块、实践模块、竞赛模块四个部分，满足不同学生的要求，培养学生的实践能力、创新意识及合作精神，充分体现因材施教的教育思想。

一、结构力学课程“四模块体系”的内涵

（一）基础模块

本模块为必修。根据教育部高校非力学专业基础课程教学指导分委员会结构力学与弹性力学课程教学指导小组制定的“结构力学课程教学基本要求（A类）”和“结构力学课程教学基本要求（B类）”，将结构力学课程教学内容分为两个部分。基本部分主要讲授结构力学经典内容（包括几何组成分析，静定结构分析，超静定结构分析，矩阵位移法和结构动力计算等），目的是保证课程基本教学质量，是“保底”知识。内容选择上强调基本要求，着眼于基本概念、基本原理、基本方法。专题部分主要讲授超静定结构概念分析、结构稳定计算和结构极限荷载等内容，是结构力学基本内容的扩充和提高，目的是在保证课程的基本教学质量基础上，即在“保底”的基础上，实现“开花”。

（二）应用与强化模块

本模块为选修，内容包括结构设计中的计算方法、结构力学提高以及结构力学前沿知识三个部分，目的是在保证课程的基本教学质量基础上，着眼知识的强化与提高，满足部分学生考研、参加执业注册考试、扩大知识面的要求。了解结构设计中的计算方法，实现由专业基础课到专业课的自然过渡，为后续相关专业课程的学习以及将来从事结构设计、计算等工作打下必要的力学基础；结构力学强化部分将对结构力学基本内容中的重点知识进行深入讲解，剖析各校考研试题，是结构力学基础知识的再提高；以讲座形式介绍结构力学前沿知识，及时把学科最新发展成果和教师相关科研成果引入教学，使学生增加对现代结构力学知识的了解，为师生之间增添新的交流平台。

（三）实践模块

本模块为选修，面向全校学生，目的是通过实践环节，根据“高等学校教学质量与教学改革工程”的要求，深化教学改革，培养学生的实践能力和创新意识。主要包括开放性实验和计算机软件开发及应用两部分内容。通过研究性、开放性实验，为学生提供研究性实验的平台和空间，实现时间开放、空间开放、内容开放、材料和设备开放。现有主要实验包括桁架结构受力分析与测试，减振装置、减震结构设计，结构模型制作与承载力测试等。计算机软件开发及应用依托学校力学与结构实验教学示范中心，为学生应用、开发结构力学软件和计算程序提供软、硬件条件和具体指导。主要内容包括在自行开发的有限元程序MiniFEM基础上进行二维及三维杆系单元开发，绘制超静定结构影响线及包络图的计算程序开发等。

（四）竞赛模块

本模块的主要目的是通过竞赛调动学生学习结构力学的积极性和主动性，促进学生主动学习、自主学习，培养学生应用结构力学知识的能力，培养学生的团队合作精神和竞争意识以及战胜困难的决心、耐心和信心，为学生展示其学习成果提供平台。内容主要包括弯矩图大赛、力学知识竞赛和结构模型设计大赛。其中，通过结构模型设计大赛，遴选优秀学生参加辽宁省及全国结构设计大赛。

二、结构力学课程“四模块体系”的实践

（一）“四模块体系”满足应用型高级工程技术人才培养的基本要求

经过近年来的探索与实践，结构力学课程“四模块体系”在沈阳建筑大学人才培养中已逐渐显现出应有的作用。土木工程等专业的毕业生深受用人单位欢迎，就业率在全省一直名列前茅。绝大部分毕业生既掌握了牢固的结构力学等基础知识，又具备较强的实践能力，进入施工单位和设计单位后，能很快适应工作，并具有良好的合作精神。部分学生从事软件开发、力学分析工作，结构力学中的程序设计和应用模块对他们的成长起到了重要作用。

应用与强化模块在一定程度上满足了学生考研的需要。每年都有一批学生考取国内各类高校和科研院所的研究生。这些学生不仅力学基础知识扎实，还有较宽的知识面，学生质量受到好评。近年来，土木工程专业学生考研比例稳定在8%左右，理论与应用力学专业学生考研比例稳定在25%左右。此外，刘永军等结合多年教学经验和国家执业注册考试辅导经验提出的确定结构超静定次数的拆杆法[5]，较一般教材中介绍的判断方法更易于掌握和操作，受到学生和相关工程设计人员的好评。

实践模块和竞赛模块培养了学生的创新意识、实践能力和团队合作精神，提高了校园的科研和学术氛围。借鉴国内其他高校教学改革成果，在教师指导下，学生将结构力学基本原理、方法与工程实践相结合，屡次在全国及辽宁省大学生结构设计竞赛中获奖。

（二）“四模块体系”的实践推动了学生考评体系改革

新的课程体系需要新的评价模式。以往学生学习过程中普遍存在的问题是平时训练不够，考前临时突击，死记硬背，应付考试。另一方面，即便是考试成绩较好的学生，在后续专业课学习过程中也不能熟练地应用力学知识解决专业问题。学会理论，却不会应用，实际上是应试教育的不良结果。考试命题和评分“标准化”，考试形式和方法“单一化”，考试成绩主要反映学生的记忆力水平和应试能力，而很少能够反映学生的综合素质和能力。团队教师以考试改革为突破口，探索了与“四模块体系”配套的学生学习评价方案，采用“一纸开卷”、“试题分组”、“笔试口试相结合”、“综合性问题分析”等多种方式进行考核，并对在开放性试验、弯矩图大赛、结构模型大赛中取得优异成绩的学生的平时成绩予以适当加分，这些改革措施充分调动了学生平时学习的主动性、参加创新实验和大赛的积极性，取得良好效果[6]。

（三）“四模块体系”的实践促进了青年教师队伍建设

新的课程体系对青年教师提出了新的要求。目前，青年教师已成为沈阳建筑大学结构力学教学团队的骨干力量，承担了多项教研、教改项目，理论水平不断提高，教学能力日益增强。2004年，青年教师参加全国青年教师结构力学课程讲课竞赛中获得二等奖一项；2006年在全国青年教师结构力学课程讲课竞赛中，青年教师与其他高校教师同台竞技，获得一等奖一项、二等奖一项。经过团队的不断努力，结构力学课程在2008年被评为辽宁省精品课程。

沈阳建筑大学结构力学课程“四模块”教学体系的提出和建设是结构力学教学团队全体教师教研、教改成果的综合体现。实践证明，结构力学“四模块体系”符合学校实际，对同类院校课程建设具有一定的借鉴意义。

2010年6月，教育部“卓越工程师教育培养计划”正式启动，沈阳建筑大学成为第一批“卓越工程师教育培养计划”实施高校。结构力学课程作为一门专业基础课，在学生学习过程中起着沟通理论知识和工程实践的桥梁作用。“卓越计划”要求工程师不仅专业知识丰富，解决问题能力强，更要具备较高的综合素质，这成为今后结构力学课程建设和改革的新目标。

参考文献：

[1]文国治，张来仪.结构力学精品课程建设中的几点体会

[J].理工高教研究，2007，(2).

[2]祁皑，林于东.将基础隔震新技术纳入本科教学过程的

研究[J].高等建筑教育，2009，(1).

[3]杨从娟等.结构力学实践课程内容及考试方法的改革与

实践[J].石家庄铁道学院学报：社会科学版，2009，

(12).

[4]贾影，于桂兰，徐艳秋.结构力学研究性教学初探[J].高

等建筑教育，2011，(3).

[5]刘永军，祁皑，宋岩升.确定杆系结构超静定次数的拆杆

法[C]//土木建筑教育改革理论与实践：第11卷.武

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[6]王宇，刘永军.结构力学课程教学改革的研究与实践[C]//

土木建筑教育改革理论与实践：第10卷.武汉：武汉理

工大学出版社，2008：159-161.