应用型人才培养模式下结构力学教学方法的研究与探索

张艳敏 王素莉 温立平

摘 要：结构力学是土木类专业的一门重要基础课，其教学效果直接影响学生对后续专业课程的学习及学生综合素质的提高。笔者从教具的应用、工程实际与理论的结合、力学实验的开展等多个方面，提出自己在改革教学方法、增强教学效果上的教学体会。

关键词：结构力学；教学方法；教学效果

一、灵活运用教具，激发学生的学习兴趣

结构力学是一门理论性很强的课程，其中很多概念和原理比较抽象，学生难以理解。为此，笔者设计制作了专门的结构力学教具来辅助课堂教学。例如，几何构造分析部分，笔者设计制作了不同尺寸的各种杆，来组装出四连杆机构、带斜杆的四连杆，形象展现了由几何常变体系到几何不变体系的过渡，同时，还组装出瞬变体系及教材上各例题中的结构，引起学生极大的兴趣；又如，在讲解机动法做影响线时，很多学生不能正确绘制机构的虚位移图，笔者也制作出与例题相同的杆系机构，直观展示出其弯矩、支反力等所对应的虚位移形式，使学生对虚位移有了感性的认识；另外，在结构动力学部分，笔者还制作出单自由度体系、两自由度体系的模型，在课堂展示质量、刚度对自振频率的影响，讲解鞭梢效应、动力吸振器等概念。以上这些结构力学教具的应用，极大地激发了学生的学习兴趣和热情，有效增强了课堂教学效果。

二、结合工程实际，培养学生工程意识

结构力学理论性虽然较强，但课程中大部分的内容都有其工程背景，它们实际上是由实际工程经过力学简化得到的，就是所谓的“力学建模”。而结构力学的分析计算都是直接针对结构计算简图进行，省略了“力学建模”这一步骤，因此学生不容易建立实际工程与计算简图二者之间的联系。笔者在授课时尽可能地把教学内容和工程实际相结合，利用工程案例进行力学简化，得到力学计算简图，再对其进行力学分析和计算，一方面使学生学习和掌握了结构力学的理论和计算方法，另一方面使学生了解了工程结构的力学简化思路和过程，把计算简图和工程实际结合起来，培养了学生的工程意识。例如，静定结构内力计算部分，引入我校振动台厂房屋架结构、自行车棚悬臂刚架结构、赵州桥拱结构等身边的例子，把工程實物和力学概念有机结合起来。

三、开展力学实验，培养学生实践创新能力

新时期土木工程应用型人才培养要求学生具有较高的实践和创新能力，为补足结构力学传统理论授课在该方面培养的欠缺，我系引进和开发了结构模型静力及动力加载实验设备，开展了结构力学课内实验及课外开放实验。内容涉及结构模型静载试验、力学求解器应用实验和结构动力学实验三方面，具体项目有梯形桁架、门式排架等结构模型静载试验，结构力学求解器计算连续梁及刚架实验，单自由度系统动力特性测试实验，横向及竖向共振演示实验，五层框架结构振型测试实验、隔震系统演示实验等。同时在保障课内实验教学的前提下，开放力学实验室，鼓励学生自主拟题，开展设计性和创新性实验。通过实验教学，学生对结构模型实验的原理和方法有了基本的了解，实践动手能力和创新探索能力也得到了锻炼和提升。

四、合理利用多媒体，提高课堂教学效率

传统结构力学教学中，教师通过板书授课，通常是边讲解理论边绘图，以突出重点和难点，优点是可以及时从课堂反应中了解学生对内容的理解和掌握程度，以调整自己的进度，充分发挥教师的主导作用。但这种教学方式在目前课程内容增加、学时缩减的大环境下难以满足新时期应用型人才培养的要求。而多媒体技术的应用则有效解决了这个难题。对于教学中一些描述性知识或抽象性概念和现象，可以采用图片、动画或视频来展现，既增强了感性认识，又节约了时间，提高了教学效率和效果。

五、丰富教学资源，提高学生自学能力

当前社会，终身学习的思想已经得到大家的一致认可，具备自学能力已成为人才培养中必不可少的一项要求，而这仅靠课上讲授是远远不够的。笔者为满足学生课下自主学习的要求，在学院网络平台上进行课程资源建设，录制了结构力学教学视频，编制了适应学生水平的结构力学习题集，建设了试题库和实验项目库，完善了教学大纲、授课计划、考试大纲、PPT课件、电子讲稿等网络教学资源，同时进行网上讨论和答疑，促使学生加强课下自主学习。

参考文献：

[1]龙驭球，包世华等主编.结构力学[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]左小宝.结构力学课程教学方法与实践[J].理工高教研究，2008，27（5）.

[3]温中华，唐克东.结构力学教学改革的思路[J].华北水利水电学报，2011，27（6）.

基金项目：防灾科技学院教研教改项目（项目编号：JY2017B04）。

作者简介：张艳敏（1977— ），女，河北鹿泉人，硕士研究生，讲师，研究方向：力学教学及结构性能分析。