馬 劍 王靜芳 卞 梁

(江蘇科技大學蘇州理工學院,江蘇 張家港 215600)

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面向本三土木工程力學一體化建設實踐研究★

馬 劍 王靜芳 卞 梁

(江蘇科技大學蘇州理工學院,江蘇 張家港 215600)

以江蘇科技大學蘇州理工學院土木工程專業(yè)為例，結(jié)合土木工程力學類課程建設及教學現(xiàn)狀，并圍繞土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標，從力學類課程安排、教學思路、方式改革等方面，總結(jié)了土木工程力學一體化建設過程中的一些經(jīng)驗，最后以工程實踐應用為中心，提出了適合該校實際教學情況的力學教改措施。

力學課程，土木工程，教學思路，教材

0 引言

我校土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)適應社會發(fā)展、建設需要的德、智、體、美等全面發(fā)展的，掌握土木工程領(lǐng)域必需的基本理論、基本知識及專業(yè)技術(shù)、技能，具有較強的實踐能力和社會適應能力，能從事土木工程建設及相關(guān)領(lǐng)域的施工、管理、咨詢、監(jiān)理等生產(chǎn)一線工作的應用型人才。專業(yè)培養(yǎng)特色是：培養(yǎng)復合型、應用實踐型人才。辦學以來，土木工程專業(yè)涉及力學知識的課程有：理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學、彈性力學、土力學、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、有限元理論等。大一涉及的先修課程有：高等數(shù)學、大學物理、計算機基礎(chǔ)知識等。

力學類課程既與基礎(chǔ)理論課程有聯(lián)系，又與工程實踐緊密相連，其地位既有“地基”作用，又有“結(jié)構(gòu)”效能，不可替代。由于歷史原因，該專業(yè)延續(xù)建國初期模式設置力學類課程，獨立設置理力、材力、結(jié)構(gòu)力學等力學類課程。經(jīng)過多年教學管理經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)目前土木工程專業(yè)力學類的課程主要存在以下幾個方面的問題：

第一，力學涉及面廣，有些課程內(nèi)容抽象、晦澀，如理力、流體，掛科率較高，導致學生信心喪失，惡性循環(huán)；

第二，各院系授課教師分布廣，交流溝通少，學時分配不合理；

第三，各門力學類課程，難點重點各異，各自為政缺乏統(tǒng)一性，學生在學習中缺乏系統(tǒng)性；

第四，傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學手法單一，學生嚴重缺乏積極性。

以上力學類課程教學問題已經(jīng)嚴重影響土木工程專業(yè)建設及發(fā)展。借鑒大連理工大學[1]、重慶建筑大學[2]、湖南大學[3]、合肥工業(yè)大學[4]等高校對力學系列課程的改革經(jīng)驗，近年來我校針對以上實際問題展開了系列調(diào)研及實踐研究，積極探索本三土木工程力學一體化建設思路，目前略有成效。

1 一體化建設思路

針對我校土木專業(yè)力學課程教學情況，破除陳舊的力學課程門戶概念[5]，將理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學、彈性力學等涉及力學的課程在知識構(gòu)架和內(nèi)涵上統(tǒng)一起來，構(gòu)建和諧的大土木力學課程一體化講授體系。例如：力學基礎(chǔ)模塊分為剛體靜力分析、彈性體靜力分析、動力分析，其中剛體靜力分析包括結(jié)構(gòu)機動分析，以剛體為研究對象，簡化力學規(guī)律；彈性體靜力研究物體內(nèi)效應問題，先簡單再復雜，即先講解單個構(gòu)件再研究復雜結(jié)構(gòu)，在介紹桿件的內(nèi)力之后分析剛架和結(jié)構(gòu)內(nèi)力,而材料力學中的壓桿穩(wěn)定看作結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的特例，另外增加能量法應用。動力分析研究力作用下物體運動效應問題,同時把剛體和變形體作為研究對象，先講質(zhì)點或剛體的動力分析,再講變形梁和結(jié)構(gòu)的動力問題,這樣由特殊到一般的講解體系非常便于學生理解和掌握。

2012年起，我校在現(xiàn)有教材基礎(chǔ)上編寫適合我校教學層次的講義，由一個8名教師組成的團隊統(tǒng)一傳授一屆土木專業(yè)學生的力學知識，其中主講教授必須具備土木工程實踐背景。協(xié)調(diào)講授內(nèi)容、突出土木專業(yè)力學知識掌握重點，以學生能夠用理論解決工程實際問題為培養(yǎng)目標。

2 力學類課程模塊式教學安排

將理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學、彈性力學、土力學等單門課程按其內(nèi)容重新耦合,形成三大模塊,即基礎(chǔ)模塊、基礎(chǔ)應用模塊和專業(yè)應用模塊，見表1。

表1 力學課程模塊安排

模塊化分類的同時，組織所有力學類課程教師，統(tǒng)一編寫教學大綱、教學計劃，反復討論先修、后繼課程的銜接與配合，討論前后側(cè)重點的講解要點。另外注重教學內(nèi)容重復和陳舊內(nèi)容的刪除。如：目前理力體系中，大學物理與靜力學內(nèi)容重復出現(xiàn)，材力中的結(jié)構(gòu)位移計算的單位荷載法，以及靜不定梁的計算與結(jié)構(gòu)力學亦有重復。 單自由度體系的振動在理論力學、普通物理和結(jié)構(gòu)力學中一再重復。知識陳舊方面有無鉸拱內(nèi)力計算、圖解法、漸近法等應用較少的內(nèi)容一再出現(xiàn)，新結(jié)構(gòu)、新實際工程案例、新理論卻難以找到。這種極力講究結(jié)題技巧，不注重工程應用的方法，不適合我校土木工程專業(yè)培養(yǎng)的內(nèi)涵，不適應現(xiàn)代工程技術(shù)的飛速發(fā)展。

實踐表明，模塊組合式教學效果明顯，學生知識架構(gòu)合理，學習力學思路較為清晰。

3 教學思路、手段、方法改革

1)思路改革。吸收翻轉(zhuǎn)課堂教學精髓，以學生為中心，以學生自主學習理論知識為基礎(chǔ)，案例式教學[6]作為課堂的講解重點，側(cè)重傳授力學在工程中的應用方法及技巧，一切以實踐應用為目標。

2)手段改進。多門力學課程受眾面廣，教師數(shù)量偏少，作業(yè)及測試耗費了大量人力。為此，我校力學教研室分別開發(fā)了工程力學作業(yè)無紙化、標準化測試系統(tǒng)[7]，理論力學虛擬實驗系統(tǒng)，材料力學虛擬實驗系統(tǒng)等軟件。使學生可以方便檢測力學知識掌握情況，使教師能有更多精力傾向于工程實踐資料收集、整理、教學應用。

3)方法更新。以科研促進教學。力學教師與專業(yè)課教師組成科研團隊，本科生各個年級組成科研梯隊，以教師科研項目為方向，以本科生創(chuàng)新計劃為輔助方向，將力學知識貫穿于科研實踐，使學生學以致用。

4 結(jié)語

我校實施力學課程一體化建設已近四年，一直以來努力使力學類課程有機耦合作用，以利于學生全面了解結(jié)構(gòu)分析的力學內(nèi)外在因素以及規(guī)律，同時開發(fā)能夠任意組合的力學教學模塊體系，方便土木工程各方向?qū)W生使用。標準化測試系統(tǒng)、虛擬實驗系統(tǒng)等等各類輔助教學軟件的自主研發(fā)，給翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下結(jié)合式教學模式奠定基礎(chǔ)，亦能夠使枯燥的力學驗證式實驗直觀顯現(xiàn)。實踐證明，學生只有不斷的改變被動式學習觀念，改為主動式學習，才能符合工程應用要求，成為復合型、應用型人才。

誠然，取得改革成效的同時，我們也看到了遺憾和危機。遺憾是：各學科、各年級、各學院教師等之間的交流與融合是一個漫長而艱難的過程，改革過程中涉及各方面的利益尚需進一步調(diào)節(jié)。危機是：改革越往深水區(qū)挺進，越對各門任課教師提出更高的要求，不僅需要深厚的理論功底，尚需豐富的工程實踐經(jīng)驗，還需要不斷的更新工程實際教學案例。作為力學人，我們將繼續(xù)努力。

[1] 姜 峰,李心宏.土建類力學課程和教學內(nèi)容改革設想和實踐[J].高等教育研究,1999(1):42-45.

[2] 王天明,李映輝.建筑力學系列課程體系和教學內(nèi)容改革的研究[J].高等教育研究,1998(4):29-31.

[3] 肖來元.從力學與工程技術(shù)的相互滲透和作用誘發(fā)的思考[J].高等教育研究,2000(1):23-25.

[4] 丁克偉.土建類力學課程一體化方案設想[J].合肥工業(yè)大學學報(社會科學版),2004(6):49-51.

[5] 郭光林,盧紅琴.土木工程專業(yè)力學系列課程體系的改革思路[J].高等建筑教育,2007(3):64-67.

[6] 馬 劍,卞 梁.項目教學法在力學課程教學中的應用研究[J].江蘇教育學院學報,2011(2):74-75.

[7] 馬 劍,王靜芳,章 杰.基于“標準化”模塊力學作業(yè)測試系統(tǒng)研發(fā)與實踐研究[J].職業(yè),2016(9):143-144.

Research on integration construction practice of civil engineering mechanics★

Ma Jian Wang Jingfang Bian Liang

(SuzhouInstituteofTechnology,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhangjiagang215600,China)

Taking Suzhou Institute of Technology,Jiangsu University of Science and Technology civil engineering specialty as an example,combining with the present situation of civil engineering mechanics curriculum construction and teaching,and focus on the training objective of civil engineering professionals,from the mechanics course arrangements,teaching ideas,way reform and other aspects,summarized some experience in civil engineering mechanical integration construction process,finally taking the engineering practice application as the center,put forward the mechanics reform measures of the school actual teaching situation.

mechanics course,civil engineering,teaching idea,teaching material

1009-6825(2016)29-0246-02

2016-08-12★：2016江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究項目(項目編號：2016-R-50416)；2016江蘇科技大學蘇州理工學院教改項目；“工程力學”重點課程項目研究成果

馬 劍(1980- )，男，講師

G642.0

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