基于“3+1”模式的结构力学课程教学改革与实践★

赵延林 景海河 姜封国 杜文学 叶成杰 徐晓红 李玉英

(1.黑龙江科技大学建筑工程学院，黑龙江哈尔滨 150022;2.黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江哈尔滨 150025)

0 引言

结构力学课程的研究对象是各类土木工程结构，主要研究内容有结构的组成规律、结构在各类外荷载作用下的强度、刚度、稳定性及动力反应的计算原理和计算方法［1］。通过本课程的学习，使学生能熟练地计算土木工程结构的内力并分析结构的力学性能，培养学生分析问题、解决问题的能力和科学的思维方法。

因此，结构力学课程教学应以加强力学概念、掌握结构分析的理论与方法、培养创新意识为教学目标，运用现代教学手段与教学理念，通过创新教学设计、丰富教学环节、强化知识体系，实现理论与实际相结合、课内与课外相结合、教师与学生相结合，既使学生在结构力学的基本理论、基本概念、基本方法上接受系统的知识，又使学生在实践意识、协作意识和创新意识上得到提高。

1 课程教学指导思想

课程建设必须体现学校的办学理念，黑龙江科技大学是一所省属普通高校，在办学方向定位上，主要是为社会培养应用型人才。结构力学作为土木工程专业的核心专业基础课程，其建设必须以现代教学思想为指导，保证一流教学质量为目标进行高水平建设。教学中应注重力学知识体系的强化，引导学生从知识体系的高度来认识、理解、归纳各种力学概念、理论与方法，加强力学概念和培养综合分析能力，并在这个过程中培养学生的创新意识和初步的科研能力［2］。

通过调研，结合黑龙江科技大学人才培养目标及学生的特点，确定了土木工程专业结构力学课程建设与教学的指导思想。即:

1)结构力学课程教学应体现其学科的前沿性，必须与科研、学科发展方向相结合;

2)结构力学课程教学应体现其专业服务性，必须与实际工程相结合;

3)结构力学课程教学应体现科技的先进性，必须与现代科技发展相结合;

4)结构力学课程教学应体现其社会服务性，必须与学生的成才和就业相结合。

2 课程教学内容体系建设

结构力学课程的总体教学要求应定位于在掌握基本原理的基础上，学会处理工程实际问题的分析和计算方法［3］。而人才培养模式的变化、新结构形式的不断出现和计算手段的不断更新，要求结构力学课程的教学内容也要与时俱进，这主要反映在课程教学内容的优化上。

依据上述的教学指导思想，结构力学课程的教学内容应主要包括经典结构力学与结构动力计算基础两部分，并在此基础上加强学生的工程实用计算方法与现代电算手段的综合培养与训练。

2.1 经典结构力学教学内容及要求

依据国内应用型人才培养结构力学课程的建设现状，经典结构力学的基本教学要求为:学生在掌握了扎实的基本力学概念与力学原理的基础上，学会处理工程实际问题的分析和计算方法。具体在教学内容上，就是在掌握静定结构内力与变形计算方法、超静定结构内力与变形计算方法(主要指力法与位移法)的基础上，能够熟练掌握一种工程实用手算方法(渐近计算法)，并能使用结构力学求解器进行结构计算，能对结构的受力进行初步的定性分析。

2.2 工程实用手算法教学内容及要求

依据目前土木工程专业应用型人才培养计划的要求，确定了结构力学课程工程实用手算法的教学内容与教学要求为:能够应用力矩分配法计算连续梁与无侧移刚架的内力，能够应用二次弯矩分配法与分层计算法计算刚架在竖向荷载作用下的内力，能够应用反弯点法与D值法计算刚架在水平荷载作用下的内力。

总之，本研究提示慢阻肺错失早期诊断仍然相当严重，慢阻肺错失早期诊断时间与疾病严重度相关，但是否会对慢阻肺长期预后产生影响尚不清楚。加强慢阻肺早期识别，特别是对无症状患者及高危人群进行慢阻肺筛查显得非常重要和必要。

其中，第一部分教学内容主要通过经典结构力学的课堂教学来完成，教学课时数为4学时;第二、三部分教学内容主要通过高层建筑结构课程的课堂教学来完成，教学课时数为6学时。

2.3 工程实用电算法教学内容及要求

工程实用现代电算方法的教学内容主要包括力学求解器与PKPM设计软件的学习与应用。其中，结构力学求解器的教学主要通过经典结构力学的课堂教学来完成，教学课时数为6学时;PKPM设计软件的教学工作主要通过计算机辅助设计课程教学来完成。本部分的基本教学要求为:学生能够熟练地应用力学求解器进行结构力学作业自检，并能在课程设计与毕业设计中运用力学求解器与PKPM设计软件进行整体结构与构件的内力、变形计算。

3 课程教学方法、手段及措施建设

3.1 课堂教学方法建设

在课堂教学中，强调结构力学课程在数学—力学—结构工程课程体系中的桥梁地位和关键作用，使学生认识到学习本课程的重要性，从而提高学生学习的自觉性和积极性。同时，还要注重课堂教学内容的逻辑性和科学性，教学内容以基本概念、基本原理和基本方法为主，突出重点，分散难点，培养学生综合分析问题的能力。

坚持理论联系实际，教学方法适宜、先进、灵活，注意培养学生的能力和学习方法。课程组教师对教学方法进行了充分的交流和讨论，根据课程的特点，并结合多年的教学经验，在课堂教学中主要采用了启发式、讨论式和质疑式教学方法［4］，有效地调动了学生的学习积极性，增强了学生的学习兴趣，促进学生积极思考，激发学生的潜能。

3.2 课堂教学手段建设

在传统教学手段基础上，课程组教师自主编制了结构力学课程多媒体教学辅助课件。通过多媒体课件可以展示传统课堂教学手段所无法表达的内容，比如在介绍如何把实际结构简化为理想的结构计算简图时，可以利用图片向学生展示各种实际建筑结构，这样的表达简单、清楚、准确，易于学生的理解与掌握;在介绍结构变形的发展过程时，可以利用多媒体课件的动画功能，使学生一目了然。总之，利用多媒体课件的演示功能，可以把实际工程搬进课堂，真正做到理论与实际相结合，实现了课堂上的实践性教学，充分提高了学生分析实际问题、解决实际问题的能力［5，6］。

为便于学生的自主学习，课程组教师建成了结构力学课程的网络教学平台。把电子版的教学大纲、授课计划、教案、教学课件、自学参考书库、习题库、考研资料库等资源上传到网上，供学生使用。同时通过网络平台布置作业，并对学生进行答疑和辅导，实现了教师与学生的适时交流互动。

3.3 实践性教学环节建设

实践性教学环节主要是指综合训练与工程实践两个阶段，具体包括各专业课的课程设计与毕业设计的指导工作。在这两个阶段，要求课程组教师全部深入到学生的课程设计与毕业设计的指导工作中，提高学生的工程实用手算计算方法与现代电算方法的应用能力。

在各专业课的课程设计中，要求学生能够根据设计内容选取恰当的工程实用手算法对结构进行内力计算，并要求80%的学生能应用力学求解器进行电算校核，以达到综合训练的目的。在毕业设计中，首先要求学生能够根据工程特点选取正确的结构计算简图，然后再选取恰当的工程实用手算法对结构进行内力计算，并要求50%的学生能够应用力学求解器或PKPM设计软件进行电算校核，以达到工程实践的目的。

3.4 创新素质教育建设

一方面，课程组教师将个人的科研成果引入教学，并积极为授课班级的学生开展学术讲座，以拓宽学生的知识面与眼界，提高其学习的积极性。在此基础上，还积极引导大学生进行科研立项。近年来，课程组教师平均每年指导大学生科研立项30余项，大大调动了大学生投身科研的积极性，提高了学生的学习兴趣，丰富了学生的知识。

另一方面，选取部分优秀学生参加省级结构设计大赛。首先在校内组建5个～10个参赛小组，每组由两名课程组教师带队，指导学生完成设计作品后，进行校内比赛，然后根据比赛结果选取3个～5个小组参加省级比赛。近年来，多项学生作品获得了省级一等奖、二等奖，课程组教师获得了多项省级优秀组织奖。

3.5 考核方法建设

本着“重平实、重应用”的原则，将期末一次性考试变为多层次、多方式的考核，具体内容包括:加强日常教学管理，对学生的课堂出勤率、回答问题及作业完成情况进行考核;采取每章小测验的形式，对学生进行阶段性知识掌握情况考核，以反馈学生对所学知识的掌握情况，为下一步的教学工作奠定基础;注重学生实用能力的培养，对部分工程实用性较强的内容，采取布置大作业的形式进行考核;期末考试只对经典理论部分进行考核。

4 结语

经过四年的实践与探索，目前已基本形成了以“知识—训练—实践”为主线的良性循环的新型结构力学课程教学模式。该教学模式突出了经典结构力学的核心地位，兼顾了工程实用手算法与现代电算法的综合训练与工程实践，不仅提高了学生对力学课程的学习兴趣，使学生具备了扎实的基础力学知识，而且提高了学生的结构分析能力、工程实用手算能力与电算能力，确保了土木工程专业学生的培养质量。

［1］孙洪军，赵丽红.提高土木工程专业《结构力学》教学质量的探讨［J］.辽宁工业大学学报(社会科学版)，2013，15(2)：125-126.

［2］周 臻，陆金钰，尹凌峰，等.面向卓越土木工程师培养的结构力学教学改革与实践［J］.高等建筑教育，2012，21(4)：74-77.

［3］任振华，曾宪桃.基于卓越计划的土木工程专业结构力学教学改革［J］.山西建筑，2013，39(18)：230-231.

［4］鲁彩凤.“归纳、对比”教学法在结构力学课程中的应用［J］.高等建筑教育，2009，18(3)：115-117.

［5］郇筱林，戴素娟.多媒体在结构力学教学中的合理使用［J］.力学与实践，2011，33(6)：91-93.

［6］李书进，厉见芬.结构力学多媒体教学的策略与思索［J］.高等建筑教育，2010，19(1)：131-135.