创新创业教育背景下的结构力学立体教学模式研究

靳春华，冯亚娟，魏春林

(辽宁工程技术大学工程管理系，辽宁葫芦岛 125105）

结构力学是土木工程专业必修的一门重要技术基础课程之一，除了具有基础课的基本概念、基本理论和基本方法为一体，逻辑推理严密有序、前后衔接相互贯通的特点，为实际工程结构的受力分析实用方法提供理论基础外，还具有直接应用于实际工程结构受力分析的理论和方法；国内教育者一直不断地探究该课程的课堂教学方法、教学模式和教学内容以及教材改革编写和习题库建立等。利用辽宁省建设免费供省内高校使用的在线学习平台“酷学辽宁”，共享优质课程教育资源，打造开放合作的网络教学与学习空间。实现了课程互选、学分互认和校际间教育教学优势互补，探索建立利用信息化手段的校际协同育人新模式。

21世纪的竞争是经济和综合国力的竞争，实际是科技和教育的竞争，归根结底是高素质人才的竞争。创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。大力培养大学生创新创业能力是建立高校创新体系的关键性环节和基础性内容，能有效地支持和推动国家创新体系的建立，对建设创新型国家也会起到积极的作用。作为肩负培养国家创新人才的高校教师，怎样把所授课程讲好，学生学好并应用和融合到大学生创新创业中，是非常值得思考与探讨的，是一个非常有价值的课题。怎样通过带有抽象色彩的结构力学课程，再结合跨校修读学分和大学生创新创业，把看似不相关三者有机的统一起来构建结构力学立体的教学模式，这样相关文献报道是很少见的。

1 研究内容

要构建一个基于大学生创新创业教育背景下的结构力学立体教学模式，需要做好以下几个方面的工作。

1.1 创建良好的跨校学习效果

校内和校外的理论教学与学习是为了学生打好结构力学的理论知识功底。这样需要跨校学习要有良好的学习效果才能与校内课堂教学与学习构成一个 “平面”，而不是校内课堂的一个点缀。要想达到这样的效果需要使用方与建课方教师联合组建课程团队，跨校统一备课，共同商定课程大纲、教学进度安排、教学方式、考核方式等方面进行统一周密的筹划。

1.2 提升结构力学课程学习兴趣

校内课堂是校外学习的基础和平台，它的教学效果是关键中的关键。结构力学最大的特点是太抽象，也是一门非常有趣的一门课，但是只有把它的趣味性挖掘出来并讲出来让学生认同才能是有趣的课，才能把学生的学习兴趣提升起来，使学生由被动学习变成主动学习。所以，提高学生对结构力学学习的热情和兴趣是需要研究的，不仅局限于课堂教学、线上学习还要需要实践教学的辅助。

1.3 创新创业竞赛指导与管理

大学生的创新创业首先要解决两个关键问题：一是大学生具备创新的能力；二是有专业前景的创业方向。前一个需要培养，后一个需要调研和眼光，总之都需要教师培养、把握和把关。两个问题解决后还要建立一套对参赛学生的指导和管理实施办法。形成制度化，才能良好的运行、继续与传承。

1.4 构建结构力学课程立体教学模式

构建校内课堂学习、线上跨校学习、创新创业竞赛三个维度构成结构力学立体教学模式，使三者有机融合起来，相互促进并能实施，取得良好效果，不仅是教学理论上的逻辑科学与闭合，还要有可行性具体实施计划和良好教学效果。

2 实施方案

能够使校内课堂学习、线上跨校学习、创新创业竞赛三个维度构成结构力学立体教学模式落地，需要具体的实施方案。

2.1 理论课学习

2.1.1 校内与校外结合

首先根据使用方学时和学情与校外建课方老师共同商定课程教学大纲，使用方法、考核方式等详细计划；跨校学习主要作为学生线上学习资源，线上学习时间和内容有下限没有上限，安排线上与线下答疑时间、以及建课方教师过来与学生面对面交流与答疑[3-4]。

另外采取多样化教学手段、方法和技巧也是必不可少的。例如：采用启发式教学、参与讨论式教学、工程案例分析；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，公式的推导采取先结后推的方式；提高结构力学多媒体教学比重，达到20%等综合手段。

2.1.2 课上与课下结合

结构力学内容相对较难理解仅仅靠课堂教学时间段学习是不够的，需要学生课下继续学习，只有多做题才能理解理论，也能提高理论应用实际的能力，所以课后的线上练习和线下习题练习是必不可少的。

2.2 结构力学实践训练学习

2.2.1 模型作业

为了挖掘结构力学的趣味性提高其学习兴趣、为了培养和提高学生动手能力和团队合作意识、为了后期竞赛打基础等原因，在相应章节内容上安排了一定的模型制作作业。模型制作使用材料没有限制，提倡旧物利用，模型的结构和尺寸有界限设定，并采取团队制作方式进行。

2.2.2 结构计算软件学习

复杂结构适合应用计算软件来计算，开展几次力学软件学习讲座，培养学生应用计算机计算能力，为后期竞赛计算打下基础。

2.2.3 学院结构设计竞赛

坚持理论联系实际，注重培养学生分析问题和解决实际问题的能力。重视实践能力培养，通过“结构设计竞赛”，培养学生运用力学知识解决实际问题的能力。同时通过竞赛驱动，激发学生学习兴趣和学习热情，增强学习动力，培养学生创新、创业的基本能力。

2.3 结构力学教学考核与管控

2.3.1 行程化考核制度

为了避免“一纸试卷定终身”，造成很多学生平时不学习考前临时突击现象[5]，另外这种考核也是不合理和有失公平的。基于这些问题采取行程化考核制度，边学习边考核。需要建立各项学习和任务的考核评分标准，得分记录以及最后的统计工作。

2.3.2 校内与校外双向考核

为了使跨校学习效果良好，对学生产生驱动和约束采取校内与校外双向考核，校外考核成绩也是这门课程成绩的一项组成部分，这样也利于两种教学步调一致与统一。

2.3.3 实践学习考核

为了给后期竞赛打下基础，驱动学生，实践学习这部分也纳入考核范围。

2.4 创新创业竞赛人才遴选与培养

2.4.1 多元考核遴选制度

由于教学资源相对丰富、理论教学与实践教学结合、培养学生多项能力，所以考核种类是丰富的、多元的。另外还要选定态度积极上进、有意向创新创业的学生，当然这项不作为考核内容。

2.4.2 课外科研训练选定创新创业方向

要想选定创业方向，仅有结构力学知识是远远不够的，通过学校大学生课外科研训练教改项目，为学生开阔知识等领域视野，选定创业方向。

2.4.3 结构力学立体教学模式建立

线上教学与学习、线下教学与学习、计算软件教学与学习、理论教学与学习、实践教学与学习、多元的行程化考核综合起来构成结构力学立体教学模式。

3 实施成果

3.1 实现了校内与校外两个教学统一

结构力学课程授课班级是工程管理专业四个班级共128人，校外修学分要求小班教学，主要通过学生自愿原则遴选出52人参加跨校学习的试点班。这部分学生的理论课学习的期末总成绩比没选跨校学习的传统班学生总体成绩提高了6.13%，试点班这部分学生最终课程通过率是100%，如图1所示。通过建立完善校内外教学与考核制度使其两个教学统一，是可行的、有学习效果的。

3.2 提高了动手能力

动手能力是实践能力和创新能力基础，为了培养这方面能力，结构力学课程的作业任务里加了一块模型制作的板块。如图2所示通过模型制作，训练和培养4个班学生动手能力，制定模型制作标准，使其达到要求，为后续的创新创业竞赛打基础。

图1 传统班与试点放期末总成绩对比分析图

图2 结构模型制作作品

3.3 电算能力培养

面向全体学生开展几次电算教学讲座，培养学生应用力学软件计算能力。不但可以加深课堂教学知识理解，还可以提高理论知识的解决实际问题的应用能力。主要介绍学习的有：结构力学计算器、MIDAS/civil等与专业方向相关软件。力学电算能力的培养为后续结构设计竞赛和产品研发计算打下科学计算的基础，如图3所示。

3.4 院级结构设计竞赛

举办院级结构设计竞赛如图4所示，通过竞赛使学生进一步掌握课堂所学知识，培养其将所学理论知识应用到实际的能力，使学生认识到结构设计合理性和创新性的实际意义，从而激发学生的创新活力和学习兴趣。同时培养学生的动手能力、自我展示能力和团队协作能力，活跃校园学术氛围。采取自愿和淘汰机制最后选定50人左右作为参赛队员。

图3 应用MIDAS/civil软件计算桥面系内力

图4 结构设计竞赛部分作品

3.5 有前景的创业方向的选定

与国家行业、产业前景和政策相适应，与领域前沿相适应，结合所学结构力学专业知识，选定建筑工业化的装配式支撑体系方向作为创业方向。创业是一项艰难工作，要具备很强能力等很多条件和因素，考虑这些综合结构力学理论与实践考核结果最终选定10人参加创新创业竞赛。

3.6 建立创新创业教育背景下的结构力学立体教学模式

建立起一套完整的教学改革理论体系和一套闭合的教学体系。建立起完备的教改系列相关实施性和可行性强的教改文件。这些成果为整个结构力学教学改革的实施运行提供保障，是教改落地“软实力”。

3.7 取得良好的竞赛成绩

该教学模式2018年已经试行一个学年，因本课程作用而参加大学生创新创业类比赛并取得的成绩：校级赛两个金奖和一个一等奖、省赛建行杯“互联网+创新创业”获得金奖和“创青春”辽宁省大学生创业大赛获得银奖，“品茗杯”全国高校BIM应用毕业设计大赛两个三等奖和一个优胜奖的良好成绩。

3.8 实现了良好的教学循环

任何一个教学改革和活动，是否有效和成功，检验的标准不只是当下取得的成果和成绩，更不是教师发表了教改论文，而是是否产生延伸的、循环的、甚至是长期的教学影响。在2018年基础和影响下，良好的学习氛围和劲头在2019年这一届学生中得到延续和发展，并且2018年教改试点学生继续参加创新创业类比赛，培养和带动下一届学生。

4 结语

通过构建一个基于创新创业教育背景下的结构力学立体教学模式的实践与尝试，对教学理论上新认识的研究、实践有如下的心得：一是在应用技能型人才培养方案构架上，提出课程立体化教学的理念，使学生的知识、能力和素质更加对接学业和就业需求；二是在现有课堂教学课基础上，以其为依托，利用校外教学资源和实践教学，突破学科定势，对各个阶段教学单元有机衔接，实现理实一体化教学体系；三是在人才培养上，根据学情特点，结合各教学单元特点和培养目标，进行灵活处理，扬长避短，实现了理论与实践能力都要硬的人才培养目标；四是在考核评价上，实行行程考核制度，形成线上、线下、课上和课后多元学习，并将学生自主学习和学分结合起来，从而解决“教”和“学”的统一问题；五是实践教学创新，增加一个院级结构设计竞赛，通过竞赛使学生进一步掌握课堂所学知识，培养学生多种能力，为后面教学活动和竞赛打基础。增加课后模型制作和电算软件学习，可以加深对结构力学的学习兴趣和理性认识。