謝軍+閻杰+劉彥柱

摘 要：結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)中具有承上啟下作用的一門核心課程。在“卓越工程師培養(yǎng)計劃”體系下，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、理論應(yīng)用于實踐的能力，是結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革中的重中之重。為此，依據(jù)“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，總結(jié)了結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀及現(xiàn)存問題，提出了課程改革的思路與實踐。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；課程改革；卓越工程師

中圖分類號：G4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.08.093

在“十三五”期間，為推進(jìn)高等工程教育適應(yīng)我國新型工業(yè)化和創(chuàng)新型國家建設(shè)需要，培養(yǎng)合格工程師以適應(yīng)新階段國家工業(yè)化的發(fā)展，教育部在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》重大改革項目的貫徹執(zhí)行中，提出了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，是我國高等工程教育領(lǐng)域的一項重大改革。河北建筑工程學(xué)院作為建校60多年的老牌建筑類院校也積極參與“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，而土木工程作為省級品牌特色專業(yè)、國家級特色專業(yè)建設(shè)點，其師資隊伍為省級教學(xué)團(tuán)隊、結(jié)構(gòu)工程學(xué)科為省級重點學(xué)科、結(jié)構(gòu)工程實驗中心被評為省級實驗教學(xué)示范中心，土木工程本科專業(yè)通過了國家住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部專業(yè)教育評估，具有堅實的基礎(chǔ)和優(yōu)勢。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

我校土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是面向建筑行業(yè)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線，培養(yǎng)具有建筑與土木工程領(lǐng)域堅實的基礎(chǔ)理論和寬廣的專業(yè)知識，掌握解決實際問題的先進(jìn)技術(shù)與方法，具有創(chuàng)新意識，能夠進(jìn)行技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計、工程施工、工程管理，具備國家注冊執(zhí)業(yè)資格相關(guān)能力的高層次應(yīng)用型人才。我校土木工程學(xué)院主要有建筑工程、橋梁與渡河工程、安全工程及巖土工程等專業(yè)，每專業(yè)都開設(shè)結(jié)構(gòu)力學(xué)（上、下冊），上冊72學(xué)時，下冊40學(xué)時，共計112學(xué)時，是非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。其前導(dǎo)課程包括高等數(shù)學(xué)、C++語言、大學(xué)物理等基礎(chǔ)課，后續(xù)課程包括鋼筋混凝土基本原理、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、鋼結(jié)構(gòu)基本原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、砌體結(jié)構(gòu)、建構(gòu)抗震設(shè)計等大量的專業(yè)課。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)既要為后續(xù)的專業(yè)課奠定基礎(chǔ)，又要把力學(xué)的理論應(yīng)用于工程實踐，處于土木工程專業(yè)的核心地位?；诖?，作為結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室的教師深感責(zé)任重大，全身心投入結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)改革。

現(xiàn)存問題：

（1）缺乏創(chuàng)新性：結(jié)構(gòu)力學(xué)課程理論性強(qiáng)，內(nèi)容多，以傳統(tǒng)的板書式理論教學(xué)方法為主，教師在課堂上重視理論的推導(dǎo)，學(xué)生“填鴨式”被動的接受，對老師的講課產(chǎn)生依賴性。教學(xué)內(nèi)容的重點和難點，在講解基本概念、基本原理和基本方法，所采用的原理和方法與實際工程相差較遠(yuǎn)內(nèi)容較抽象，學(xué)生理解起來較困難；結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)使學(xué)生覺得枯燥，毫無樂趣而言。這樣難以提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)的要求。

（2）缺乏動手能力，理論不能應(yīng)用實際：結(jié)構(gòu)力學(xué)課程最終是要服務(wù)于實際工程的設(shè)計、施工和管理等各方面，但力學(xué)課程理論性強(qiáng)、概念抽象，目前課程設(shè)置方面缺少實踐鍛煉環(huán)節(jié)，那么學(xué)生很難運用理論聯(lián)系實際，更不用說通過實際項目加深對原理的認(rèn)知。這樣難以使學(xué)生達(dá)到專門性應(yīng)用型人才的標(biāo)準(zhǔn)，更難以成為卓越工程師。

（3）缺乏創(chuàng)新的考核方式，試卷題型老套：常規(guī)的考試題目，仍然是針對課程中的重點和難點，通過一定難度和題量的試題來考核學(xué)生對知識的理解和掌握情況。而且在全國研究生入學(xué)考試中絕大多數(shù)高校都將結(jié)構(gòu)力學(xué)作為專業(yè)課進(jìn)行考試。這這就使得學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算能力，以及通過大量做題強(qiáng)化典型例題的求解。這也大大限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力和發(fā)散思維。

2 課程改革思路與實踐

2.1 增加結(jié)構(gòu)力學(xué)的趣味性

在講授結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的經(jīng)典概念、重點和難點的過程中，增加一些趣味性的內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生的好奇心和積極性。比如增加“剛片替換法”分析復(fù)雜體系的幾何組成分析；增加彎矩圖的快速繪制方法，來求做靜定剛架的內(nèi)力圖；增加單位力偶作用下的影響線的繪制。

2.2 引入工程案例

在相關(guān)理論、知識點和基本概念講解后，通過實際工程案例加強(qiáng)學(xué)生對理論應(yīng)用的理解，讓學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的過程中具備工程頭腦。比如利用影響線的概念解決建筑結(jié)構(gòu)活荷載的最不利布置；利用位移法講解框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的縱向剪力墻的布置原則。

2.3 制作結(jié)構(gòu)模型，參加力學(xué)競賽

為提高學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)概念的應(yīng)用和工程實踐能力，在課外教學(xué)中引入了結(jié)構(gòu)模型設(shè)計與制作。我校從2013年開始連續(xù)三年組織學(xué)生參加全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽，每次作品均順利通過動靜荷載加載測試，并曾獲得過二、三等獎各一項。在參加比賽和校內(nèi)組織選拔賽的過程中，參加學(xué)生人數(shù)多、積極性高，形成了良好的結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)氛圍，在競賽中鍛煉了學(xué)生的動手能力。

2.4 合理運用多媒體，使板書與多媒體有機(jī)結(jié)合

多媒體教學(xué)具有圖、文、聲、影像并茂的特點，尤其是利用動畫可以生動演示結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的力學(xué)現(xiàn)象，且多媒體教學(xué)的信息量大，教學(xué)效率高。因此應(yīng)充分利用這一教學(xué)手段。對利用多媒體能形象直觀表達(dá)的知識點，要充分地利用好多媒體課件。比如在進(jìn)行幾何組成分析、影響線應(yīng)用部分移動載荷作用下內(nèi)力變化的演示等。對一些必須使用板書才能講解的更深入透徹的知識點，就要將板書與多媒體有機(jī)結(jié)合在一起，使學(xué)生的思路跟上老師的講授，掌握理論的推導(dǎo)和公式的理解。比如在講解矩陣位移法中的單元剛度矩陣和總剛集成時可采用課件與板書相結(jié)合的形式，由板書逐步講解其中的推導(dǎo)過程并隨時與學(xué)生進(jìn)行交流，讓學(xué)生慢慢地跟隨教師把握其來龍去脈，放映的課件中只需要清晰地列出重要的中間公式及最后的結(jié)果即可，這樣一步步采用互動形式可以讓老師和學(xué)生同時專注于推導(dǎo)過程，能起到事半功倍的效果，對學(xué)生掌握理解矩陣位移法的實質(zhì)和實現(xiàn)過程有良好的效果。

2.5 采用新型課程評價體系

目前，結(jié)構(gòu)力學(xué)評價主要依據(jù)試卷考試成績，考題與實際工程的相關(guān)度低，通過一定難度和題量的試題來考核學(xué)生對知識的理解和掌握情況。急需一套以提升學(xué)生素質(zhì)為出發(fā)點、適應(yīng)新時期社會需求的評價體系。比如可以將團(tuán)隊制作的力學(xué)模型的質(zhì)量作為評價體系的一部分內(nèi)容；將學(xué)生參加校內(nèi)結(jié)構(gòu)力學(xué)選拔賽以及參加全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽的成績記入評價體系；鼓勵學(xué)生參加校外結(jié)構(gòu)力學(xué)講座、創(chuàng)造條件使學(xué)生參加校外工程實踐，將講座內(nèi)容以及校外工程實踐內(nèi)容以報告的形式上交，報告的質(zhì)量也納入評價體系；降低期末試卷成績所占的比重。形成講座總結(jié)報告、項目實踐報告、力學(xué)競賽成績、力學(xué)模型制作能力與期末考試相結(jié)合的立體式的評價體系，提高工程素質(zhì)教育部分所占的比重。

3 結(jié)束語

“卓越工程師培養(yǎng)計劃”作為我國高等教育重大改革項目，其課程改革目前仍然處于探索階段。為實現(xiàn)卓越工程師的人才培養(yǎng)目標(biāo)，還應(yīng)該從課程設(shè)置、課堂教學(xué)等更多方面開展系統(tǒng)深入的教學(xué)改革，以適應(yīng)卓越人才的培養(yǎng)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”通用標(biāo)準(zhǔn)研制[J].高等工程教育研究，2010，（4）：21-29.

[2]單建.趣味結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]朱慈勉，張偉平.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].2版.北京：高等教育出版社.2009.

[4]龍馭球，包世華.結(jié)構(gòu)力學(xué)I——基本教程[M].2版.北京：高等教育出版社，2006.