应用型本科院校《结构力学》教学改革的探索与实践

【摘要】《结构力学》是土木工程专业的专业核心课程，针对应用型人才培养目标，《结构力学》作为一门内容较抽象的力学课程，教学过程中存在很多问题亟待解决，如教学内容多，学生理解难度大，力学理论与工程实践联系不直观等。本文通过对学生特点和教学内容的分析研究，从教学内容、教学手段和考核模式等方面对《结构力学》课程教学改革进行探讨，提出了相应的改革方法，并在教学实践中得到了较好的教学效果。

【关键词】结构力学 教学改革 应用型

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）31-0247-02

引言

结构力学课程是土木工程专业的一门专业核心课程，在学生进行了认识实习、理论力学、材料力学等学科基础课程的基础上，为后续房屋建筑学、混凝土结构原理、土力学与基础工程、钢结构原理与设计等专业课程的学习提供支持，在本科生的课程体系中起承前启后的作用。本课程的内容主要是由静定结构和超静定结构的内力计算分析构成，其学习效果的好坏直接关系到后期土木工程其他专业课程的学习，必须对本课程的教学质量有较高的要求，并不断改革完善。本课程内容相对较多，共分为十个章节，在土木工程专业培养方案中安排了64个课时。同时，本课程的教学内容较为抽象，是以研究结构简图的力学问题为主，与工程实际的联系不够直观。如何在有限的课时里，让学生更好地掌握结构力学的知识，并且满足应用型人才的培养目标，是每位授课教师亟需考虑的重要问题。作者结合近年的教学经验，对土木工程专业的结构力学课程的教学内容、教学手段、考试考核等方面的改革和实践，谈一下心得体会。

1.结构力学课程教学的主要问题

1.1学生特点分析

随着时代的发展，大学生的时代特征在不断变化，根据对当代大学生的观察可以发现，他们普遍存在如下特点：

（1）目前00后已经步入大学校园，他们的思想相对来说更加独立，个性也比较突出；

（2）学生在信息化时代成长，电脑网络的普及率已经很高，但同时也存在一定的城乡差异；

（3）学生在中学接受应试教育为主，考试时能够运用公式，但有一部分不懂其中的原理。

本课程主要面向土木工程专业学生，经过一段时间的观察，发现学生普遍存在以下特点：

他们已经具有理论力学和材料力学等专业基础知识，具有初步的土建类实践经验，对专业课知识比较感兴趣。但同时他们也存在接受能力水平参差不齐、基础知识较薄弱、理解能力较差、对公式推导较厌烦、学习缺乏主动性、出现畏难情绪等问题。

由此可见，应当结合大学生思维活跃的特点，利用网络科技的优势，让学生在学习过程中更好地理解、掌握知识点，提高学习积极性。

1.2课程内容分析

本课程将教学内容主要分为静定结构分析与超静定结构分析两大部分，其中静定结构分析部分包括绪论、几何构造分析和静定结构计算三个板块，超静定结构分析部分包括超静定结构计算和动力计算两个板块。

由于结构力学是在对结构进行大量简化的基础上进行计算的，与实际工程有一定差距，有些内容如虚功原理、力法、位移法等比较抽象，给学生的理解和掌握带来一定的难度。所以，在教学过程中应该注重理论与实践的结合，通过实例让学生加深对知识和方法的理解。

2.主要的改革方法

2.1 教学内容的改革

本课程的五个板块中，静定结构计算和超静定结构计算是重点板块，需要安排较多章节。静定结构计算分为静定结构的受力分析、影响线和结构位移计算三章，超静定结构计算分为力法、位移法、渐进法和矩阵位移法四章，其他板块中每个板块只安排一章。所以，本课程的教学内容总共分为十章。

针对应用型的培养目标，用更多的学时讲解几何构造分析、静定结构的受力分析、结构位移计算、力法、位移法、渐进法等重点章节，并注重课后习题的解析和总结。在教学过程中，对于一些公式，弱化理论推导部分，主要从公式中各参数的物理意义方面讲解其对公式结果的影响，使学生更容易理解和掌握相关公式的意义和用法。对于矩阵位移法和动力计算等难点章节，由于实践应用中使用较少，所以只介绍基本原理即可。

2.2 教学手段的改革

本课程以讲授为主，采用多媒体辅助教学手段；课堂讲解与课后作业结合；教师讲解与翻转课堂相结合。在课堂讲授过程中，常使用如下方法手段，帮助学生理解结构力学的知识点和分析计算方法：

（1）举例教学法

以教室门上的合页为例，解释“铰结点”的概念。以美国塔科马海峡大桥在风中扭曲破坏为例，讲解共振的危害性。

（2）多媒体动画教学法

对于主振型的概念，教材中只有简单的双自由度振动体系主振型插图，通过数值模拟软件可以得到复杂空间结构的主振型，并生成动画，便于学生理解主振型的概念。

（3）现场演示法

对于结构中弯矩和轴力哪种内力更加危险的问题，可以在授课过程中用粉笔模拟石材、混凝土等脆性材料，现场演示其受弯破坏和受拉压破坏的特点。

2.3 考核模式的改革

本门课程考核总成绩由平时成绩和期未理论考核成绩组成。其中，平时成绩包括出勤、作业、课堂问答、期中考试等，占总成绩的30%；期未理論考试全面考核十个章节的内容，占总成绩的70%。针对应用型的培养目标，在期末考试命题时，尽量避免记忆类题目，增加“知识应用类题目”和“综合应用类题目”所占比例。“知识应用类题目”指运用某一章节所学的知识解决问题的题目，“综合应用类题目”是指综合运用本课程所学的多个章节的知识解决实际问题的题目。同时，采用一页开卷的考试形式，即考试时允许考生带一页纸的“小抄”入场，相当于进行半开卷考。主要考查学生的知识的理解和运用，而非死记硬背。

3.结语

通过上述教学改革措施，与往年的教学情况相比，发现学生的学习主动性有所提高，对本课程的理论知识掌握程度有了显著提高，同时培养了学生利用结构力学知识解决实际问题的思维方式。学生们在学习过程中形成了一定的学习技巧和自学能力。

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作者简介：

杜帅（1989.03-），男，助教，硕士，主要讲授课程结构力学，主要研究方向岩爆声发射研究。