廖紹凱，沈曉梅，林廣平 （嘉興學院建筑工程學院，浙江嘉興314001）

教育部高等學校非力學專業(yè)力學基礎課程教學指導委員會于 “十五”期間組織專家重新修訂了 “結構力學課程教學基本要求”[1-2]，目的在于推動土木工程、水利工程等專業(yè)相關課程教學改革和課程建設，不斷提高教學水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，其中定性分析能力的培養(yǎng)在新修訂的結構力學教學基本要求中得到了強調(diào)和反映。在新修訂的基本要求中，將原來的計算能力分為計算能力和判斷能力2條，并對判斷能力作了如下表述：具有對計算結果進行校核、對內(nèi)力分布的合理性作出定性判斷的能力。首次將定性判斷的能力寫入教學基本要求，這是時代發(fā)展的要求，也是力學內(nèi)在性質(zhì)的要求[3]。

國內(nèi)已有眾多專家致力于定性結構力學的教學改革和研究，武漢理工大學的陳景濤在教學實踐的基礎上，結合工程實踐，探討了定性結構力學的內(nèi)容體系，包括概念設計、計算模型的建立和簡化、估算判斷和計算結果的定性分析，并通過工程案例說明定性結構力學的重要意義[4-5]。蘭州理工大學的程選生運用結構力學的基本概念和方法，定性分析原有結構的受力情況，建立簡化計算模型。2年的實踐證明，該工程模型簡單，分析思路正確，是一種經(jīng)濟、實用的改造處理方案，可供以后的工程項目改造設計借鑒[6]?；春９W院的李青松結合工程實踐要求，指出定性分析在工程實踐中的應用，同時也提出了結構力學定性分析能力訓練的方法，引導學生建立學習結構力學的興趣，掌握正確的學習方法，提高教與學的效率[7]。他們的工作著重于結構力學定性分析內(nèi)容體系的建立和一些工程實例如何通過定性分析來簡化和改造方案，而沒有涉及定性分析的課堂教學。

清華大學副校長袁駟討論了結構力學課程面向能力培養(yǎng)的課程內(nèi)容體系的設置和模塊劃分，并提出“一個基礎，兩座大廈”[8]的方案，介紹教學實踐的檢驗結果。在申報國家級精品課程時，他們將 “結構力學”課程的特色概括為如下3點[9]：①創(chuàng)新性。新體系、新內(nèi)容、新手段、新思路。該課程無論是內(nèi)容體系、編寫的教材、研制的軟件和建立的網(wǎng)絡課程等等，都有很高的科學創(chuàng)新、技術創(chuàng)新和理念創(chuàng)新的含量。②先進性。既保留了原 “結構力學”的學科體系，又有實質(zhì)性的改革和發(fā)展，順應并符合了新世紀教學發(fā)展的規(guī)律，代表并引領了課程發(fā)展的趨勢和方向。③示范性。無論是課程體系、教材、軟件等，都在全國高校中有較大的影響，具有較廣泛的輻射性和示范性。

同濟大學朱慈勉教授提出了 “概念結構力學”[10]，“概念結構力學”說法與 “定性結構力學”異曲同工，它進一步強調(diào)了從定量邁向定性的重要性，其從3方面 （剛度、材料效用以及協(xié)同工作原理與運用）對概念設計進行了分析，認為概念設計貫穿于整個結構設計，是設計工程師的思維活動，而剛度理論、協(xié)同工作原理可謂其思想精髓，是創(chuàng)新的靈魂。結構工程師應綜合運用這2個思想，探索新的結構體型和構件形式，提高設計水平，并充分考慮材料效用，節(jié)約材料，使結構盡量安全、適用、經(jīng)濟、美觀[11-13]。

總的來說，定性分析作為結構力學中一個很重要的組成部分，力圖先對問題有一個整體上的把握，用腦子先對問題有一個感知的過程，認清中間的本質(zhì)問題，然后著手解決，這樣的過程不僅用于解題中，對于要解決的實際工程問題也十分重要。遇到一個問題，如果一眼就能看出來問題的關鍵所在，這就需要很扎實的功底了。同時通過定性分析，對經(jīng)典結構力學是從另一個方面來進行理解，這對于掌握結構力學十分有好處。下面，筆者在國內(nèi)外已有的 “定性結構力學”的研究工作基礎上，通過案導式教學模式構建定性結構力學內(nèi)容體系，以使學生更深刻的了解掌握結構力學?嘉興學院教改項目 （85151039）；嘉興學院校級結構力學精品課程。。

1 結構力學內(nèi)容的拓展

1.1 概念結構力學

尋找結構力學的主線，做到深入淺出，從另一個側面來審視結構力學，這些概念主要有：

1）對偶 力和變形總是成對出現(xiàn)的，在結構力學中類似這樣成對出現(xiàn)的概念，例如：平衡與協(xié)調(diào)，靜力與幾何，用靜力法 （零載）解幾何構造，用幾何圖解法、機動法解靜力平衡，位移法與力法的對偶等等。

2）約束 自由度與約束，必要約束，多余約束，約束與約束力，約束與剛度，約束與溫度，約束與自振頻率，約束與能量，約束與剛體位移，約束與靜力平衡。

3）平衡 桿件平衡 （代數(shù)方程）、微元體平衡 （微分方程）、子結構平衡、動力平衡、剪力互等。

4）對稱 幾何對稱，荷載對稱，約束對稱，變形對稱，內(nèi)力對稱。

5）等效 靜力等效，位移等效 （位移法），剛度等效 （超靜定，子結構），虛功等效 （能量法），等效結點荷載。

6）剛度 剛度與變形，剛度與內(nèi)力，剛度與溫度，剛度與能量，剛度與頻率，剛度為零，剛度為無窮大，強梁弱柱與強柱弱梁。

7）量級 剪切變形，軸向變形，抗拉剛度與抗彎剛度，小撓度、中等大撓度和完全大撓度，大撓度與大轉角，主應力與次應力。

以此讓學生學習結構力學有方向感，能輕松的理解概念。

1.2 結構力學的定性分析

目前定性分析的素材較少，作者主要通過以下幾個方面實施：啟發(fā)學生的個性思維，鼓勵解題的新思路、新方法，指導學生作小課題，不斷豐富充實教學內(nèi)容，充實素材；集思廣益，借鑒其他高校的定性的研究素材，以為學生所用；在結構力學教學工作中的積累，發(fā)現(xiàn)和提煉更多適用于定性分析的實例，以培養(yǎng)學生的分析能力。

1.3 趣味結構力學

體現(xiàn)在4個方面：邏輯性，能引人入勝，使人樂此不疲；系統(tǒng)性，能舉一反三，時時溫故知新；多樣性，能靈活運用，感到樂在其中；實踐性，易于觸類旁通，趣味層出不窮。

2 以導促學、教學相長

所謂以導促學，教學相長，是指以案導式的教學手段，即先導后學，學案導學，先學后教，訓練前移的思想理念，在教師指導下的以學案為載體的 “先學”其目的和作用就在于讓學生在頭腦中將新舊知識聯(lián)系起來構建定性化的知識體系，同時通過前置訓練予以初步理解鞏固。在此基礎上的 “后教”環(huán)節(jié)，師生在課堂上共同探究，升華 “先學”，完善知識體系，實現(xiàn)理解和運用，最終實現(xiàn)學會學習，走向成功。案導式教學的基本流程如圖1所示。案導式課堂教學模式的基本結構如下：①準備定向，激學引欲。組織學生開展 “短、平、快”的學習熱身運動，給學生創(chuàng)設認知矛盾，提出僅依靠已有的知識或方法無法解決的問題，盡可能使學生產(chǎn)生急于解決問題的沖動，從而激發(fā)學生的求知欲望。②借助學案，自主學習。獨立自學教材，教師給予個別指導。在嘗試自學階段，給學生布置些結構力學定性分析的小論文，同時教師不要隨便干預學生，要舍得“放”，放心地讓學生進行解決問題的各種探索。③總結突破，探究規(guī)律。恰當?shù)剡\用機智，掌握好契機，引導學生運用對比、歸納等方法總結出學習規(guī)律，灌輸定性的思維模式，以利于定量計算的順利展開。④分層練習，差異發(fā)展。設置由淺入深、由易到難的練習題組和題目，讓不同層次的學生都能 “各取所需”地選擇練習，既保證低層次學生達到學習目標的要求，多體驗一點成功的歡樂，少體驗一點失敗的痛苦，又使高層次的學生學有創(chuàng)見，有用武之地。

圖1 案導式教學基本流程圖

3 充分利用網(wǎng)絡教學資源

學校校園網(wǎng)建設的迅速發(fā)展為網(wǎng)絡教學提供了良好的環(huán)境，校園網(wǎng)絡互動機制良好，增進了師生的及時溝通，增強了教與學的互動，提高了教學的質(zhì)量。在學校網(wǎng)絡教學硬件的不斷完善的基礎上，最大限度的發(fā)揮網(wǎng)絡教學資源對學生自主學習的促進作用。

筆者通過建立和完善校園網(wǎng)絡 “BB電子平臺”，在網(wǎng)絡平臺上發(fā)布教學大綱、教學日志，在平臺上布置作業(yè)、模擬試卷和答疑，討論和實行一系列教學管理工作，提供多媒體課件和教學錄像等，讓學生能夠不受時間和空間的限制，及時學習和掌握結構力學的知識。

[1]龍馭球，包世華.結構力學教程[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2]李廉錕.結構力學[M].北京：高等教育出版社，2004.

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[4]陳景濤，任韋輝，管亞彬.“定性結構力學”的內(nèi)容體系及其在工程中的應用[J].重慶工學院學報，2007，21（4）：47-49.

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[6]程選生，張貴文.“定性結構力學”在土木工程改造項目中的應用[J].理工高教研究，2007，26（1）：123-124.

[7]李青松.定性結構力學在教學及工程實踐中的意義[J].理工高教研究，2007，26（1）：137-138.

[8]袁駟.一個基礎，兩座大廈—— 《結構力學》課程的改革思路與實踐[J].力學與實踐，1998，20（4）：56-58.

[9]袁駟.精品課是一種境界[J].中國大學教學，2004（7）：9.

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[12]林同炎，SD思多臺斯伯利.結構概念和體系[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1985.

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