葉元芬 闕仁波

(廈門(mén)大學(xué)嘉庚學(xué)院土木工程系 福建漳州 363105)

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》有效教學(xué)的踐行

葉元芬 闕仁波

(廈門(mén)大學(xué)嘉庚學(xué)院土木工程系 福建漳州 363105)

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是土木工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，與其它專(zhuān)業(yè)課聯(lián)系密切，如何實(shí)現(xiàn)該課程的有效教學(xué)非常重要。本文主要從課堂前備課、課堂中講課、課堂后作業(yè)三大環(huán)節(jié)入手，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從教師角度出發(fā)對(duì)實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)的方式進(jìn)行探討，得出踐行《結(jié)構(gòu)力學(xué)》有效教學(xué)，需要備課環(huán)節(jié)認(rèn)真投入、精心設(shè)計(jì)課堂；課堂中有效掌控、鼓勵(lì)互動(dòng)；課堂后作業(yè)分級(jí)布置、認(rèn)真批閱，同時(shí)遵循定量計(jì)算和定性分析、結(jié)構(gòu)概念與體系設(shè)計(jì)相結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際的原則。

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》；有效教學(xué)；注意力曲線(xiàn)；互動(dòng)；理論聯(lián)系實(shí)際

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《結(jié)構(gòu)力學(xué)》是土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，其與后續(xù)《混凝土結(jié)構(gòu)》、《鋼結(jié)構(gòu)》、《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》、《抗震設(shè)計(jì)》、《橋梁工程》等專(zhuān)業(yè)課程相關(guān)性很大。因此，實(shí)現(xiàn)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程的有效教學(xué)顯得尤為重要。所謂有效教學(xué)，是指以最少的教學(xué)投入有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)目標(biāo)和滿(mǎn)足教學(xué)需求的教學(xué)[1]。為實(shí)現(xiàn)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》的有效教學(xué)，有以下幾個(gè)方面需要注意。

1 課前認(rèn)真?zhèn)湔n，精心設(shè)計(jì)課堂

備課是每位教師的必修課，也是體現(xiàn)教師責(zé)任心的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。教師的講課和演員表演相同，“臺(tái)上一分鐘，臺(tái)下十年功”，但也有不同：在臺(tái)上，演員可以盡情釋放自我表演，而教師需要“看學(xué)生眼色”，適時(shí)調(diào)整自己的表演。為了使教師的表演更精彩，備課是非常重要的環(huán)節(jié)，需要大量時(shí)間投入，不斷鞏固教學(xué)知識(shí)，包括專(zhuān)業(yè)知識(shí)，教育學(xué)科知識(shí)和有效教學(xué)知識(shí)[2]。而記憶一般可分為超短期記憶、短期記憶與長(zhǎng)期記憶三個(gè)階段[3]。因此，從備課時(shí)間看，建議也至少采用“三段式”備課[4]，即在距課程開(kāi)課的三個(gè)不同時(shí)間階段備課。第一階段：距離上課時(shí)間間隔較長(zhǎng)，如距開(kāi)課還有一周甚至還有一月，即長(zhǎng)期記憶階段。該階段的備課要點(diǎn)是需要全面梳理知識(shí)點(diǎn)，查閱參考文獻(xiàn)等以實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)發(fā)散式掌握。通過(guò)該階段備課，可使教師更踏實(shí)從容。第二階段：距離上課時(shí)間間隔較短，如距開(kāi)課還有幾天，即短期記憶階段。該階段備課要點(diǎn)是面面俱到，尤其是難點(diǎn)問(wèn)題，需進(jìn)一步落實(shí)，要求對(duì)講解內(nèi)容不僅熟稔于心，還要尋求更好的講解方式以使學(xué)生理解。需注意若第一階段執(zhí)行時(shí)間較早，可能存在遺忘問(wèn)題，則該階段要求教師一定落實(shí)對(duì)知識(shí)進(jìn)行全面的“溫故知新”。通過(guò)第二階段的備課，可使教師對(duì)講課內(nèi)容更加胸有成竹。第三階段：開(kāi)課當(dāng)天早上或課前半小時(shí)，即超短期記憶階段。該階段的備課要點(diǎn)是將講課要點(diǎn)，難點(diǎn)及重點(diǎn)在頭腦中“放電影”。通過(guò)該階段的“熱身運(yùn)動(dòng)”，可使教師更自信，上課更游刃有余。當(dāng)然，實(shí)際備課環(huán)節(jié)可能根據(jù)不同教師對(duì)知識(shí)的熟練程度及掌握程度需要分為更多的階段，投入更多的時(shí)間和精力，所以該環(huán)節(jié)確實(shí)非常體現(xiàn)教師的責(zé)任心。

當(dāng)然，備課環(huán)節(jié)不僅僅是通過(guò)三階段備課使教師對(duì)所講授內(nèi)容熟練，為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生“有效”的學(xué)，備課環(huán)節(jié)還需進(jìn)行精心的課堂設(shè)計(jì)。首先，從課堂時(shí)間劃分上，根據(jù)倒U形注意力曲線(xiàn)[6](由圖1所示)，每個(gè)學(xué)生集中注意力都需要上升期也都會(huì)經(jīng)歷下降過(guò)程。因此，需要教師對(duì)課堂45min時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)劃分，如15min為間隔，將課堂劃分為5+15+(5～10)+(15～20)min。

圖1 注意力的倒U形曲線(xiàn)

前面的5min很重要，這是一個(gè)注意力難以集中的階段，也是決定該學(xué)生是否可以集中注意力掌握新知識(shí)的關(guān)鍵，需要老師精心設(shè)計(jì)引入內(nèi)容，比如設(shè)置課前回顧。通過(guò)對(duì)上次課內(nèi)容的“溫故”，做到建立新舊知識(shí)的聯(lián)系從而“知新”。如在虛功原理及結(jié)構(gòu)位移計(jì)算章節(jié)中關(guān)于溫度改變引起結(jié)構(gòu)位移計(jì)算內(nèi)容的?？上冉o學(xué)生回顧位移引起的原因，包括支座位移、荷載及溫度改變等。在給學(xué)生回顧如何進(jìn)行支座位移時(shí)靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算和荷載作用下的位移計(jì)算及靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算一般公式后，學(xué)生順其自然就聯(lián)想到應(yīng)如何進(jìn)行溫度改變時(shí)的位移計(jì)算，是否可以采用位移計(jì)算一般公式進(jìn)行分析？這樣的課前引入可以真正實(shí)現(xiàn)“溫故知新”。而中間的5～10min可設(shè)置互動(dòng)環(huán)節(jié)以避免注意力過(guò)度刺激到來(lái)的分心。當(dāng)然互動(dòng)環(huán)節(jié)的設(shè)置也是有講究的。應(yīng)遵循以下原則：一是內(nèi)容簡(jiǎn)單的原則，因?yàn)樵摥h(huán)節(jié)的目的是讓學(xué)生輕松度過(guò)疲憊階段，把注意力繼續(xù)集中的課堂教學(xué)，如果內(nèi)容簡(jiǎn)單，不僅可以很好達(dá)到效果，還可以進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生信心，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，在后面的學(xué)習(xí)中就會(huì)更投入；二是范圍廣泛的原則，盡量在每次互動(dòng)環(huán)節(jié)不要總局限于一人或兩人(大部分學(xué)生會(huì)因?yàn)槔蠋煻ú粫?huì)請(qǐng)他回答而處于松懈狀態(tài))，而是把全班同學(xué)的情緒都要調(diào)動(dòng)起來(lái)，整個(gè)班級(jí)良好學(xué)習(xí)氛圍的塑造一定會(huì)促使大部分學(xué)生精神飽滿(mǎn)積極思考。

2 有效掌控課堂，鼓勵(lì)學(xué)生參與

課堂教學(xué)作為“師生生命的、有意義的構(gòu)成部分”[5]，需要教師及時(shí)通過(guò)學(xué)生的面部表情、語(yǔ)言等反饋及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度以確保教學(xué)效果。如果一味以完成教學(xué)進(jìn)度為目的，只會(huì)使聽(tīng)不懂的同學(xué)“卡殼”而開(kāi)小差，如果一味以每位學(xué)生聽(tīng)懂為目的(包括上課開(kāi)小差學(xué)生)，又會(huì)延誤教學(xué)進(jìn)度。所以教師需要有效掌控課堂進(jìn)度，在確保大部分學(xué)生跟上節(jié)奏的同時(shí)，完成教學(xué)進(jìn)度的要求。當(dāng)然，這也要求教師對(duì)課程內(nèi)容的難點(diǎn)、重點(diǎn)非常清晰，對(duì)學(xué)生的理解能力有一定的預(yù)判。而在鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂的互動(dòng)環(huán)節(jié)，需要遵循平等、尊重、民主、寬容的原則。請(qǐng)學(xué)生回答問(wèn)題時(shí)尊重學(xué)生人格，不強(qiáng)制、逼迫，也不懲罰或利誘，多包容鼓勵(lì)。這樣教師就有足夠的耐心面對(duì)學(xué)生的回答，學(xué)生也更愿意主動(dòng)參與課堂，實(shí)現(xiàn)“親其師，信其道”。

3 認(rèn)真布置、批改作業(yè)，強(qiáng)化教學(xué)效果

這是一個(gè)體現(xiàn)教師責(zé)任心和愛(ài)心的環(huán)節(jié)。由于《結(jié)構(gòu)力學(xué)》本身的特點(diǎn)，需要布置一定的作業(yè)作為練習(xí)。在作業(yè)內(nèi)容選擇上，可考慮不同學(xué)生知識(shí)掌握情況的差異，設(shè)置不同難度水平的作業(yè)，一般可分為基礎(chǔ)性作業(yè)和提高性作業(yè)?；A(chǔ)性作業(yè)必須完成，提高性作業(yè)由學(xué)生自行選擇?；A(chǔ)性作業(yè)使重要知識(shí)得到強(qiáng)化鞏固，學(xué)生會(huì)因?yàn)檫@種無(wú)言的“肯定”(因?yàn)闀?huì)做，可以完成)而得到滿(mǎn)足。提高性作業(yè)使學(xué)有余力學(xué)生進(jìn)一步拓展思路，學(xué)生會(huì)因?yàn)檫@種挑戰(zhàn)而得到激勵(lì)。分難度作業(yè)的設(shè)置也可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“有效教學(xué)”，使學(xué)生更有興趣，更愿意投入。在作業(yè)完成質(zhì)量上，需鼓勵(lì)學(xué)生自行完成，為實(shí)現(xiàn)較好的練習(xí)效果，可與學(xué)生強(qiáng)調(diào)練習(xí)的重要性及不以作業(yè)正確程度作為考核標(biāo)準(zhǔn)，而以作業(yè)本身是否“原創(chuàng)”、是否體現(xiàn)思考過(guò)程作為考核標(biāo)準(zhǔn)。這就避免學(xué)生因想得到較好的平時(shí)成績(jī)而參考甚至抄襲作業(yè)等不適當(dāng)?shù)淖龇?。在批改作業(yè)過(guò)程中，一定要認(rèn)真對(duì)待。從學(xué)生是一個(gè)感情存在體出發(fā)，關(guān)注學(xué)生的情感需要[7]。對(duì)部分積極上進(jìn)但基礎(chǔ)不夠扎實(shí)的同學(xué)，盡量書(shū)寫(xiě)鼓勵(lì)性評(píng)語(yǔ)進(jìn)一步激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。因?yàn)樽鳂I(yè)批改工作量大且存在額外點(diǎn)評(píng)等環(huán)節(jié)，這需要花費(fèi)教師更多的時(shí)間，所以這是一個(gè)體現(xiàn)教師責(zé)任心和愛(ài)心的環(huán)節(jié)。作業(yè)批改后，教師還需要對(duì)作業(yè)集中存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，這不僅可以“對(duì)癥下藥”，讓學(xué)生避免犯錯(cuò)，還可以讓學(xué)生看到你的認(rèn)真批改。他們會(huì)受到感染，不敢胡亂應(yīng)付，而會(huì)更認(rèn)真對(duì)待作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的鞏固。

4 定量計(jì)算與定性分析判斷相結(jié)合

現(xiàn)在很多學(xué)生只注重定量計(jì)算，卻不會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行定性分析判斷?？赡壳皩?shí)際設(shè)計(jì)都采用電算，所以，如何對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行定性分析判斷，成了比計(jì)算本身更為重要的課題。一方面，定性分析判斷的思維方法，對(duì)學(xué)生關(guān)于概念結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)提出了更高的要求。訓(xùn)練學(xué)生對(duì)概念進(jìn)行把握從而培養(yǎng)其更全面的整體式思維方式，對(duì)不同的知識(shí)實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用。另一方面，定性分析的思維方式是“結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)，同時(shí)，“結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)”的理念反過(guò)來(lái)亦可促進(jìn)學(xué)生將定性分析變成一種自覺(jué)的行為并將理論與設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。所以，在教學(xué)中，可將這樣的一種理念貫穿進(jìn)去。以實(shí)現(xiàn)從“構(gòu)件教育方法”到“整體教育方法”的轉(zhuǎn)變[8]。入乎其內(nèi)以微觀，出乎其外以宏觀。正所謂：結(jié)構(gòu)計(jì)算是技術(shù)，概念設(shè)計(jì)是藝術(shù)，實(shí)現(xiàn)技藝的結(jié)合。

5 理論聯(lián)系實(shí)際，促主動(dòng)學(xué)習(xí)

由于《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程的特點(diǎn)，該課程又與其它專(zhuān)業(yè)課程息息相關(guān)，但在教材上針對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例并不多，因此要求教師在教學(xué)過(guò)程中要注意結(jié)合實(shí)例，特別在新知識(shí)點(diǎn)上要通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)好好引入，使學(xué)生很快“入戲”，對(duì)知識(shí)點(diǎn)做到提前“熱身”，對(duì)后面知識(shí)的理解很有幫助。如在虛功原理和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算中，針對(duì)為何對(duì)梁進(jìn)行位移分析。可以以教室內(nèi)的橫梁為例，引導(dǎo)學(xué)生思考變形/撓度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致的后果，如果撓度過(guò)大引起開(kāi)裂，那開(kāi)裂后又會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生什么負(fù)面影響甚至破壞？通過(guò)這樣與工程實(shí)際密切聯(lián)系的引入，可以起到拋磚引玉的效果，引導(dǎo)學(xué)生思考并主動(dòng)學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)從“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”[9]。在平時(shí)工程實(shí)例講解中，也盡量貫徹理論聯(lián)系實(shí)際的思路，讓學(xué)生有興趣學(xué)，從而主動(dòng)地學(xué)。比如在結(jié)構(gòu)位移計(jì)算時(shí)，有關(guān)于一桁架結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算案例，如圖2[10]所示。

圖2 桁架結(jié)構(gòu)位移計(jì)算實(shí)例

在分析該工程實(shí)例前，引導(dǎo)學(xué)生思考：這是什么實(shí)際工程結(jié)構(gòu)物？該結(jié)構(gòu)的材料選擇遵循什么原則？為什么黑實(shí)線(xiàn)部分采用鋼筋混凝土桿，而細(xì)實(shí)線(xiàn)部分采用鋼桿？該均布荷載可能是哪些荷載形式？應(yīng)如何簡(jiǎn)化？為什么要分析頂部位移？應(yīng)該如何分析等。這樣，分析中，就把《土木工程建筑材料》、《荷載與結(jié)構(gòu)選型》等課程都和《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程聯(lián)系起來(lái)，學(xué)生真切地感受到學(xué)科間的聯(lián)系，對(duì)原本較為枯燥的力學(xué)學(xué)習(xí)會(huì)更有興趣。知識(shí)只有在整體聯(lián)系當(dāng)中才能真正被理解，被掌握，實(shí)現(xiàn)從“構(gòu)件式的知識(shí)點(diǎn)”到“結(jié)構(gòu)式的知識(shí)體系”的建構(gòu)。同時(shí)，通過(guò)以“工程科學(xué)”的工程背景為導(dǎo)引，一方面，將科學(xué)的抽象問(wèn)題形象化，另一方面，讓學(xué)生看到科學(xué)的工程意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的“承上啟下”作用。從而體現(xiàn)其有意義的價(jià)值[11]，并實(shí)現(xiàn)“有效教學(xué)”。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，踐行《結(jié)構(gòu)力學(xué)》有效教學(xué)，需要課前認(rèn)真?zhèn)湔n，進(jìn)行充分的教學(xué)設(shè)計(jì)；課堂上合理規(guī)劃和掌控教學(xué)進(jìn)度、鼓勵(lì)學(xué)生互動(dòng)；課后認(rèn)真布置、批改作業(yè)，并適時(shí)鼓勵(lì)。如果說(shuō)讓自己學(xué)會(huì)的“承”僅需要一種技術(shù)的話(huà)，則教會(huì)學(xué)生的“傳”還需要一種藝術(shù)。而在整個(gè)環(huán)節(jié)中一定要秉承“理論聯(lián)系實(shí)際”的觀點(diǎn)，不僅讓學(xué)生“學(xué)會(huì)”知識(shí)，還“會(huì)學(xué)”知識(shí)，更“會(huì)用”知識(shí)，從而真正實(shí)現(xiàn)“有效教學(xué)”。教師在其中所起的作用，不僅僅是“授業(yè)”，更是“傳道”，此處的“道”，指的是，超越知識(shí)本身的方法論。

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葉元芬(1983.1- ),女,講師,主要從事橋梁結(jié)構(gòu)及力學(xué)教學(xué)方面的工作。

闕仁波(1979.3- )，男，副教授，主要從事應(yīng)用數(shù)學(xué)與力學(xué)及振動(dòng)與波動(dòng)方面的工作。

Some Experiences in Fulfilling Effective Teaching in Structural Mechanics

YEYuanfenQUERenbo

(Department of Civil Engineering, Xiamen University Tan Kah Kee College,Zhangzhou 363105)

Structural Mechanics is an important fundamental course, which is prerequisite for many advanced professional courses. It is so important that “how to teach it effectively” is an issue worthy of study. In view of this, some ways on how to fulfill effective teaching in Structural Mechanics from the perspective of teachers are proposed and some experiences are shared. Such an effective teaching should be carried out throughout all phases including lesson preparation before class, lecture and interaction in class, and homework assignment after class. Further, lessons should be prepared seriously; classrooms should be designed carefully and controlled effectively; interaction should be encouraged actively; and homework should be assigned separately and corrected carefully. Ration calculation and qualitative analysis, structural concept and system design should be combined together. In addition, following the principle of theory and practice, effective teaching in Structural Mechanics can be fulfilled.

Structural Mechanics; Effective teaching; Focus curve; Interaction; Theory with practice

葉元芬(1983.1- ),女,講師。

2015-08-19

TU311

A

1004-6135(2015)11-0114-03