張 波

（陜西理工學院 土木工程與建筑系，陜西 漢中 723001）

結(jié)構(gòu)力學課程創(chuàng)新教學模式探索

張 波

（陜西理工學院 土木工程與建筑系，陜西 漢中 723001）

本文在傳統(tǒng)教學模式的基礎(chǔ)上從教學內(nèi)容、教學方法、教學手段三方面進行創(chuàng)新教學模式探索，培養(yǎng)學生的學習興趣和學習能力，加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，達到改善教學效果的目的。

結(jié)構(gòu)力學；創(chuàng)新能力；教學模式

結(jié)構(gòu)力學是土木工程及相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它既是前續(xù)材料力學課程的深化和延伸,又是后續(xù)專業(yè)課程如混凝土、鋼結(jié)構(gòu)和多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計等課程的基礎(chǔ)，它內(nèi)容豐富，系統(tǒng)性強，在整個專業(yè)中占有重要地位。在以往教學中，學生普遍反映課程內(nèi)容較多而且抽象，系統(tǒng)性不強，解題時方法靈活，不容易掌握，理解困難。這些問題致使在傳統(tǒng)教學中出現(xiàn)“教與學”的分離，對提高學生的能力有一定的困難，對學生的培養(yǎng)目標也沒有得以具體的體現(xiàn)。因此，本文結(jié)合教材的編寫和教學經(jīng)驗，對《結(jié)構(gòu)力學》課程的創(chuàng)新教學進行了一些改革探索。

1 教學內(nèi)容的創(chuàng)新教學探索

（1）傳統(tǒng)教學內(nèi)容的整合

結(jié)構(gòu)力學課程內(nèi)容較多，主要分成基本和選學兩大部分?；A(chǔ)部分稱傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學或經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學，其主要內(nèi)容有：結(jié)構(gòu)體系的幾何構(gòu)成分析；靜定結(jié)構(gòu)(梁、桁架、剛架)的內(nèi)力計算和位移計算；超靜定結(jié)構(gòu)的力法、位移法、漸進法；結(jié)構(gòu)動力計算(單自由度和多自由度體系的自由振動和受迫振動)[1-2]。基礎(chǔ)部分是結(jié)構(gòu)力學課程新體系的基礎(chǔ)，著重培養(yǎng)學生運用力學概念去分析和計算桿系結(jié)構(gòu)的能力。對這部分內(nèi)容我們應(yīng)當加強課堂教學，但我們也發(fā)現(xiàn)前后課程有重復(fù)的內(nèi)容，這種情況我們可以簡單講述或略去不講，精簡結(jié)構(gòu)力學的教學內(nèi)容，這也和壓縮課時相適應(yīng)。如：結(jié)構(gòu)的彎矩圖的繪制在材料力學中講的內(nèi)容不少，則在結(jié)構(gòu)力學中只著重強調(diào)疊加法繪制彎矩圖時需要注意的一些問題，而對其基本繪制方法簡單闡述。

其次，我們應(yīng)當根據(jù)不同的專業(yè)來進行選學內(nèi)容的教學。選學部分也是對基礎(chǔ)部分的深化和具體應(yīng)用，在某些情況下顯得更加重要，因為有很多內(nèi)容是后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)。只不過由于課時有限，不可能與基礎(chǔ)部分同等對待。例如，對于橋梁工程方向，無鉸拱的內(nèi)力計算方法就是一個重要內(nèi)容，因為在后面的橋梁工程課程中，拱橋的計算就很多的遇到這類問題，但是這部分內(nèi)容對于建筑工程方向來說，其重要性就沒有那么重要。又如針對橋梁方向開設(shè)的結(jié)構(gòu)力學，就必須突出影響線的意義及工程應(yīng)用，而針對房屋建筑工程開設(shè)的，就必須突出多次超靜定框架體系的求解方法，可以有計劃的介紹無剪力分配法。再如結(jié)構(gòu)的極限荷載，其塑性鉸的概念對于后續(xù)鋼筋混凝土課程中梁板結(jié)構(gòu)的塑性極限設(shè)計理論有重要意義，因此對于建筑工程方向的學生來說，這也是一個重要內(nèi)容。這樣，通過對教學內(nèi)容的遴選和取舍，在有限的學時里，可以讓教師把課講完、講透徹，利于學生領(lǐng)會和掌握。

（2）加強實驗教學環(huán)節(jié)

實驗教學的目的除配合理論教學外主要是培養(yǎng)學生動手能力，又助于學生加深已建立理論的認識和概念的理解。但實驗主要安排在材料力學課程里面，而且內(nèi)容不多，幾乎沒有學校開設(shè)《結(jié)構(gòu)力學實驗》這門課程，忽視了這門實踐性很強的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。其實它與《結(jié)構(gòu)力學》課程同樣重要，離開了它就不可能完全把《結(jié)構(gòu)力學》這門學科學好，所以建議開設(shè)。如開設(shè)靜力學實驗：結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)律實驗、桁架零桿的檢測實驗、結(jié)構(gòu)在靜力作用下的內(nèi)力實驗，動力學實驗如：自由振動主要參數(shù)（自振頻率、振動過程各種幅值）、結(jié)構(gòu)振動的響應(yīng)實驗等。

（3）設(shè)置綜合性大作業(yè)

結(jié)構(gòu)力學應(yīng)注意和工程實際相結(jié)合, 設(shè)置綜合性大作業(yè)可以縮小與工程實際結(jié)構(gòu)之間距離。如對建筑工程專業(yè)，應(yīng)結(jié)合畢業(yè)設(shè)計布置一個《多層多跨剛架內(nèi)力和位移的計算》的大作業(yè), 讓學生從簡化計算簡圖、計算梁柱的線剛度、荷載值包括活載和恒載開始，計算出剛架的內(nèi)力和位移, 最后對結(jié)果進行整理，并完成計算書的書寫, 這樣也是畢業(yè)設(shè)計前期工作的一部分內(nèi)容。通過這個作業(yè), 不僅能使學生對前面所學知識進行一次綜合性運用, 也使他們的計算能力、書寫表達能力、計算方法的選擇能力由原來的習題演算上升到實際工程的設(shè)計計算上，為學好后續(xù)專業(yè)課打好基礎(chǔ)。

2 教學方法的創(chuàng)新教學探索

(1) 培養(yǎng)學生學習興趣

興趣是最好的老師，是促進人們學習、掌握知識和技能、提高思維水平的動力之一，在課堂上，教師要把課程的趣味性有意識的闡述和利用，去激發(fā)、調(diào)動學生的學習興趣。當學生對學科有興趣時，總是不畏困難，百折不撓，主動學習，而且學有成效。

每門課程也都有自己的趣味性，《結(jié)構(gòu)力學》的趣味性在于它研究對象的多樣性、研究內(nèi)容的系統(tǒng)性、研究方法的邏輯性、解題思路的靈活性以及貼近工程的實踐性。例如在上第一節(jié)緒論課時教師要巧妙地設(shè)計教案，結(jié)合圖片讓學生明確結(jié)構(gòu)力學在本專業(yè)中的位置和在工程結(jié)構(gòu)計算中的作用，激勵學生的學習欲望， 即培養(yǎng)學生的學習動力。又例如在解題時，引導(dǎo)學生多種解題思路，開闊學生思路，培養(yǎng)學生興趣，這樣學生覺得有意思了，愿意主動去學，而不覺得《結(jié)構(gòu)力學》枯燥無味。

(2) 改變傳統(tǒng)教學方法

采用師生互動的雙邊教學法，以學生為主體，教師啟發(fā)學生的發(fā)散思維，及時掌握學生的信息，充分調(diào)動學生的積極性和主觀能動性，從而活躍課堂氣氛，有利于改變學生被動聽講的消極性，發(fā)揮其學習的主觀能動性，使學生通過自己的積極思考領(lǐng)會所學知識, 在參與中完成學習任務(wù)。變“填鴨式”教學為“啟發(fā)式”、“討論式”、“滲透式”教學。另外,為了增強學生的興趣，教師結(jié)合教學內(nèi)容及時將最新的科研成果、市場對人才知識結(jié)構(gòu)的需求情況介紹給學生，讓學生認識到學習此課程的重要性。

在上習題課時，不能把習題課看做是老師單純的講解習題，或者是學生單純的在課堂上做題目，筆者認為習題課應(yīng)該是以“討論”為中心來組織教學，我們注重討論解題思路、方法和原理，花費時間過多的具體解題過程可以留給學生，我們也可以稱之為“習題討論課”，使學生逐步掌握解題的基本方法，當然課后一定要留習題讓學生自己做題實踐，因為做題實踐是學習力學最好的有效方法。

3 教學手段的創(chuàng)新教學探索

（1）多媒體課件的有效利用

隨著計算機在教學中的普遍運用, 多媒體教學成為一種重要的教學手段[3]。這種高效的教學手段使教材有實踐性、趣味性，在有限的時間、有限的空間內(nèi)容納大量信息，傳輸更多、更新的知識給學生，既能有效解決教學內(nèi)容多、授課時數(shù)少的矛盾，又能提高教學效果、調(diào)動學生學習的積極性，使講課變得既輕松又賞心悅目，更能理解抽象的力學原理和概念。如我們可以利用多媒體課件把受力圖、內(nèi)力圖、應(yīng)力分布圖、變形圖、破壞規(guī)律圖，以有聲有色、清晰、生動、形象的方式來準確的表達。對于動力學部分的教學，難以將復(fù)雜的運動形態(tài)和抽象的原理用一種動態(tài)的、直觀的形式表現(xiàn)出來，造成學生在理解、接受方面的困難。我們可以通過Flash、Powerpoint等軟件中的動畫功能，結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)過程可以直觀、有序地呈現(xiàn)出來。又如我們在講授矩陣位移法時，考慮到以往黑板式教學的弊端和本章的特點, 采用多媒體教學，將復(fù)雜繁瑣的矩陣書寫換成屏幕上的動態(tài)顯示，既節(jié)省書寫時間，又能讓學生更好的掌握。

但多媒體教學不能完全取代教師的講解，對一些重點、難點的問題要注意采用多媒體教學與黑板板書為主的傳統(tǒng)教學手段相結(jié)合的方法, 使教師與多媒體的優(yōu)勢同時充分發(fā)揮出來, 把多媒體輔助教學與傳統(tǒng)教學完美地結(jié)合在一起。

(2) 增加計算機輔助教學

功能強大的分析軟件（如Ansys、Matlab等）已是結(jié)構(gòu)工程師解決問題的有力工具，學生可以根據(jù)自己的實際情況選擇部分分析軟件，通過軟件驗證自己完成習題的正確性；同時其計算結(jié)果可以通過圖形、動畫的形式表現(xiàn)出來，既可加深對知識的理解，又可以使學生間接地掌握這些專業(yè)軟件的功能。例如，在講到“結(jié)構(gòu)動力計算”一章中，很多學生對“頻率”和“振型”的概念及其應(yīng)用了解不夠。為此，我們制作了四層框架結(jié)構(gòu)在不同頻率下的自由振動的動畫，演示了各種頻率及相應(yīng)振型下的結(jié)構(gòu)振動過程，使學生對結(jié)構(gòu)的動力特性有了直觀的了解。

4 結(jié)束語

以上是筆者在結(jié)構(gòu)力學課程教學中，從教學內(nèi)容、教學方法、教學手段三方面進行創(chuàng)新教學探索的一些體會?？偟膩碚f，改革要從轉(zhuǎn)變教學觀念、改進教學方法人手,在傳統(tǒng)教學模式的基礎(chǔ)上融入新的思想和方法。結(jié)構(gòu)力學的教學改革是一個不斷實踐探索的過程，既要有教師的主導(dǎo)作用，更要體現(xiàn)學生的主體作用。只有教師和學生雙方都積極行動起來，才能創(chuàng)造一個活躍的課堂氣氛，才能收到好的教學效果。

[1]包世華主編.結(jié)構(gòu)力學(第三版)[M].武漢:武漢理工大學出版社，2007.

[2]左曉寶. 結(jié)構(gòu)力學課程教學方法與實踐[J].理工高教研究，2008 (5)：140～142 .

[3]樊友景，李會知.現(xiàn)代化教學方法在結(jié)構(gòu)力學教學中的應(yīng)用[J].力學與實踐，2002 (2)：65～66.

(責任編校：何俊華)

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1673-2219（2010）12-0104-02

2010－09－17

張波（1976－），男，陜西涇陽人，碩士研究生，講師，從事土木工程教學與科研工作。