《结构力学》有效教学的践行

叶元芬 阙仁波

(厦门大学嘉庚学院土木工程系 福建漳州 363105)

《结构力学》有效教学的践行

叶元芬 阙仁波

(厦门大学嘉庚学院土木工程系 福建漳州 363105)

《结构力学》是土木工程专业基础课，与其它专业课联系密切，如何实现该课程的有效教学非常重要。本文主要从课堂前备课、课堂中讲课、课堂后作业三大环节入手，结合教学实践，从教师角度出发对实现有效教学的方式进行探讨，得出践行《结构力学》有效教学，需要备课环节认真投入、精心设计课堂；课堂中有效掌控、鼓励互动；课堂后作业分级布置、认真批阅，同时遵循定量计算和定性分析、结构概念与体系设计相结合，理论联系实际的原则。

《结构力学》；有效教学；注意力曲线；互动；理论联系实际

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《结构力学》是土木工程专业的一门专业必修课，作为专业基础课程，其与后续《混凝土结构》、《钢结构》、《荷载与结构设计方法》、《抗震设计》、《桥梁工程》等专业课程相关性很大。因此，实现《结构力学》课程的有效教学显得尤为重要。所谓有效教学，是指以最少的教学投入有效地促进学生的学习与进步，实现预期教学目标和满足教学需求的教学[1]。为实现《结构力学》的有效教学，有以下几个方面需要注意。

1 课前认真备课，精心设计课堂

备课是每位教师的必修课，也是体现教师责任心的一个重要环节。教师的讲课和演员表演相同，“台上一分钟，台下十年功”，但也有不同：在台上，演员可以尽情释放自我表演，而教师需要“看学生眼色”，适时调整自己的表演。为了使教师的表演更精彩，备课是非常重要的环节，需要大量时间投入，不断巩固教学知识，包括专业知识，教育学科知识和有效教学知识[2]。而记忆一般可分为超短期记忆、短期记忆与长期记忆三个阶段[3]。因此，从备课时间看，建议也至少采用“三段式”备课[4]，即在距课程开课的三个不同时间阶段备课。第一阶段：距离上课时间间隔较长，如距开课还有一周甚至还有一月，即长期记忆阶段。该阶段的备课要点是需要全面梳理知识点，查阅参考文献等以实现对知识发散式掌握。通过该阶段备课，可使教师更踏实从容。第二阶段：距离上课时间间隔较短，如距开课还有几天，即短期记忆阶段。该阶段备课要点是面面俱到，尤其是难点问题，需进一步落实，要求对讲解内容不仅熟稔于心，还要寻求更好的讲解方式以使学生理解。需注意若第一阶段执行时间较早，可能存在遗忘问题，则该阶段要求教师一定落实对知识进行全面的“温故知新”。通过第二阶段的备课，可使教师对讲课内容更加胸有成竹。第三阶段：开课当天早上或课前半小时，即超短期记忆阶段。该阶段的备课要点是将讲课要点，难点及重点在头脑中“放电影”。通过该阶段的“热身运动”，可使教师更自信，上课更游刃有余。当然，实际备课环节可能根据不同教师对知识的熟练程度及掌握程度需要分为更多的阶段，投入更多的时间和精力，所以该环节确实非常体现教师的责任心。

当然，备课环节不仅仅是通过三阶段备课使教师对所讲授内容熟练，为了实现学生“有效”的学，备课环节还需进行精心的课堂设计。首先，从课堂时间划分上，根据倒U形注意力曲线[6](由图1所示)，每个学生集中注意力都需要上升期也都会经历下降过程。因此，需要教师对课堂45min时间进行相应划分，如15min为间隔，将课堂划分为5+15+(5～10)+(15～20)min。

图1 注意力的倒U形曲线

前面的5min很重要，这是一个注意力难以集中的阶段，也是决定该学生是否可以集中注意力掌握新知识的关键，需要老师精心设计引入内容，比如设置课前回顾。通过对上次课内容的“温故”，做到建立新旧知识的联系从而“知新”。如在虚功原理及结构位移计算章节中关于温度改变引起结构位移计算内容的。可先给学生回顾位移引起的原因，包括支座位移、荷载及温度改变等。在给学生回顾如何进行支座位移时静定结构的位移计算和荷载作用下的位移计算及静定结构位移计算一般公式后，学生顺其自然就联想到应如何进行温度改变时的位移计算，是否可以采用位移计算一般公式进行分析？这样的课前引入可以真正实现“温故知新”。而中间的5～10min可设置互动环节以避免注意力过度刺激到来的分心。当然互动环节的设置也是有讲究的。应遵循以下原则：一是内容简单的原则，因为该环节的目的是让学生轻松度过疲惫阶段，把注意力继续集中的课堂教学，如果内容简单，不仅可以很好达到效果，还可以进一步增强学生信心，激发学生学习热情，在后面的学习中就会更投入；二是范围广泛的原则，尽量在每次互动环节不要总局限于一人或两人(大部分学生会因为老师定不会请他回答而处于松懈状态)，而是把全班同学的情绪都要调动起来，整个班级良好学习氛围的塑造一定会促使大部分学生精神饱满积极思考。

2 有效掌控课堂，鼓励学生参与

课堂教学作为“师生生命的、有意义的构成部分”[5]，需要教师及时通过学生的面部表情、语言等反馈及时调整教学进度以确保教学效果。如果一味以完成教学进度为目的，只会使听不懂的同学“卡壳”而开小差，如果一味以每位学生听懂为目的(包括上课开小差学生)，又会延误教学进度。所以教师需要有效掌控课堂进度，在确保大部分学生跟上节奏的同时，完成教学进度的要求。当然，这也要求教师对课程内容的难点、重点非常清晰，对学生的理解能力有一定的预判。而在鼓励学生参与课堂的互动环节，需要遵循平等、尊重、民主、宽容的原则。请学生回答问题时尊重学生人格，不强制、逼迫，也不惩罚或利诱，多包容鼓励。这样教师就有足够的耐心面对学生的回答，学生也更愿意主动参与课堂，实现“亲其师，信其道”。

3 认真布置、批改作业，强化教学效果

这是一个体现教师责任心和爱心的环节。由于《结构力学》本身的特点，需要布置一定的作业作为练习。在作业内容选择上，可考虑不同学生知识掌握情况的差异，设置不同难度水平的作业，一般可分为基础性作业和提高性作业。基础性作业必须完成，提高性作业由学生自行选择。基础性作业使重要知识得到强化巩固，学生会因为这种无言的“肯定”(因为会做，可以完成)而得到满足。提高性作业使学有余力学生进一步拓展思路，学生会因为这种挑战而得到激励。分难度作业的设置也可进一步实现“有效教学”，使学生更有兴趣，更愿意投入。在作业完成质量上，需鼓励学生自行完成，为实现较好的练习效果，可与学生强调练习的重要性及不以作业正确程度作为考核标准，而以作业本身是否“原创”、是否体现思考过程作为考核标准。这就避免学生因想得到较好的平时成绩而参考甚至抄袭作业等不适当的做法。在批改作业过程中，一定要认真对待。从学生是一个感情存在体出发，关注学生的情感需要[7]。对部分积极上进但基础不够扎实的同学，尽量书写鼓励性评语进一步激发其学习热情。因为作业批改工作量大且存在额外点评等环节，这需要花费教师更多的时间，所以这是一个体现教师责任心和爱心的环节。作业批改后，教师还需要对作业集中存在的问题进行总结，这不仅可以“对症下药”，让学生避免犯错，还可以让学生看到你的认真批改。他们会受到感染，不敢胡乱应付，而会更认真对待作业，从而实现教学效果的巩固。

4 定量计算与定性分析判断相结合

现在很多学生只注重定量计算，却不会对计算结果进行定性分析判断。可目前实际设计都采用电算，所以，如何对计算结果进行定性分析判断，成了比计算本身更为重要的课题。一方面，定性分析判断的思维方法，对学生关于概念结构力学的知识提出了更高的要求。训练学生对概念进行把握从而培养其更全面的整体式思维方式，对不同的知识实现综合应用。另一方面，定性分析的思维方式是“结构概念设计”的基础，同时，“结构概念设计”的理念反过来亦可促进学生将定性分析变成一种自觉的行为并将理论与设计结合起来。所以，在教学中，可将这样的一种理念贯穿进去。以实现从“构件教育方法”到“整体教育方法”的转变[8]。入乎其内以微观，出乎其外以宏观。正所谓：结构计算是技术，概念设计是艺术，实现技艺的结合。

5 理论联系实际，促主动学习

由于《结构力学》课程的特点，该课程又与其它专业课程息息相关，但在教材上针对结构力学的应用实例并不多，因此要求教师在教学过程中要注意结合实例，特别在新知识点上要通过教学设计好好引入，使学生很快“入戏”，对知识点做到提前“热身”，对后面知识的理解很有帮助。如在虚功原理和结构位移计算中，针对为何对梁进行位移分析。可以以教室内的横梁为例，引导学生思考变形/挠度过大会导致的后果，如果挠度过大引起开裂，那开裂后又会对结构产生什么负面影响甚至破坏？通过这样与工程实际密切联系的引入，可以起到抛砖引玉的效果，引导学生思考并主动学习,实现从“学会”到“会学”[9]。在平时工程实例讲解中，也尽量贯彻理论联系实际的思路，让学生有兴趣学，从而主动地学。比如在结构位移计算时，有关于一桁架结构的位移计算案例，如图2[10]所示。

图2 桁架结构位移计算实例

在分析该工程实例前，引导学生思考：这是什么实际工程结构物？该结构的材料选择遵循什么原则？为什么黑实线部分采用钢筋混凝土杆，而细实线部分采用钢杆？该均布荷载可能是哪些荷载形式？应如何简化？为什么要分析顶部位移？应该如何分析等。这样，分析中，就把《土木工程建筑材料》、《荷载与结构选型》等课程都和《结构力学》课程联系起来，学生真切地感受到学科间的联系，对原本较为枯燥的力学学习会更有兴趣。知识只有在整体联系当中才能真正被理解，被掌握，实现从“构件式的知识点”到“结构式的知识体系”的建构。同时，通过以“工程科学”的工程背景为导引，一方面，将科学的抽象问题形象化，另一方面，让学生看到科学的工程意义，激发学生的学习兴趣，以实现专业基础课程的“承上启下”作用。从而体现其有意义的价值[11]，并实现“有效教学”。

6 结束语

综上所述，践行《结构力学》有效教学，需要课前认真备课，进行充分的教学设计；课堂上合理规划和掌控教学进度、鼓励学生互动；课后认真布置、批改作业，并适时鼓励。如果说让自己学会的“承”仅需要一种技术的话，则教会学生的“传”还需要一种艺术。而在整个环节中一定要秉承“理论联系实际”的观点，不仅让学生“学会”知识，还“会学”知识，更“会用”知识，从而真正实现“有效教学”。教师在其中所起的作用，不仅仅是“授业”，更是“传道”，此处的“道”，指的是，超越知识本身的方法论。

[1]罗生全,程芳芳.大学教师有效教学特质及其养成[J].黑龙江高教研究，2012(6):12-15.

[2]Borko H.& Putnam P. T. Learning to Teach[A].Berliner D C et al. Handbook of Educational Psychology[Z].Simon &Schuster Macmillian,1996.673-709.

[3](德)海穆特.班尼须著.江文娟,罗佩菁等译.心理学百科[M].南宁:广西人民出版社，2011:129.

[4]马知恩.怎样讲好一堂课[J].中国大学教学.2013(6):8-10,42.

[5]叶澜.让课堂焕发出生命活力[J].教育研究，1997(9):3-8.

[6]露西.乔.帕拉迪诺.注意力曲线-打败分心与焦虑[M].北京:中国人民大学出版社，2009:17.

[7]李小红,曾天山.有效教学的伦理自觉[J].当代教育科学.2013(6):14-17.

[8]林同炎，S.D.斯多台斯伯利 著.结构概念与体系(第2版)[M].北京：中国建筑工业出版社，1999:8-9.

[9]余文森.有效教学三大内涵及意义[J].课程与教学.中国教育学刊.2012(5):42-46.

[10]龙驭球,包世华,袁驷主编.结构力学Ⅰ(第3版)[M].北京:高等教育出版社，2012:141.

[11]余文森.论有效教学三大理论基础[J].课程.教材.教法.2012(32(2)):15-22.

叶元芬(1983.1- ),女,讲师,主要从事桥梁结构及力学教学方面的工作。

阙仁波(1979.3- )，男，副教授，主要从事应用数学与力学及振动与波动方面的工作。

Some Experiences in Fulfilling Effective Teaching in Structural Mechanics

YEYuanfenQUERenbo

(Department of Civil Engineering, Xiamen University Tan Kah Kee College,Zhangzhou 363105)

Structural Mechanics is an important fundamental course, which is prerequisite for many advanced professional courses. It is so important that “how to teach it effectively” is an issue worthy of study. In view of this, some ways on how to fulfill effective teaching in Structural Mechanics from the perspective of teachers are proposed and some experiences are shared. Such an effective teaching should be carried out throughout all phases including lesson preparation before class, lecture and interaction in class, and homework assignment after class. Further, lessons should be prepared seriously; classrooms should be designed carefully and controlled effectively; interaction should be encouraged actively; and homework should be assigned separately and corrected carefully. Ration calculation and qualitative analysis, structural concept and system design should be combined together. In addition, following the principle of theory and practice, effective teaching in Structural Mechanics can be fulfilled.

Structural Mechanics; Effective teaching; Focus curve; Interaction; Theory with practice

叶元芬(1983.1- ),女,讲师。

2015-08-19

TU311

A

1004-6135(2015)11-0114-03