劉興旺 李俊杰 何洪明

[摘 要]為深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)改革，充分發(fā)掘、展示專業(yè)教育教學(xué)過(guò)程中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例，推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過(guò)程。文章圍繞土木、水利類專業(yè)基礎(chǔ)課結(jié)構(gòu)力學(xué)課程，深度挖掘了課程育人案例。將寓言故事“三個(gè)和尚挑水喝”與力法章節(jié)相融合，從形象對(duì)比到內(nèi)涵啟發(fā)，達(dá)到課程育人的目的。通過(guò)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相融合（專創(chuàng)融合）促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，推進(jìn)課程教學(xué)改革。

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)力學(xué);專創(chuàng)融合;教學(xué)改革

[基金項(xiàng)目]2019年度河北省教育廳重點(diǎn)基金項(xiàng)目“再生混凝土細(xì)觀損傷破壞機(jī)理及檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究”（ZD2019117）;2018年度河北農(nóng)業(yè)大學(xué)渤海校區(qū)師生協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目“結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量診斷技術(shù)及維護(hù)決策研究”（bhxt201826）;2014年度河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工基金“基于CT與聲發(fā)射試驗(yàn)的混凝土材料細(xì)觀破裂過(guò)程研究”（LG20140302）

[作者簡(jiǎn)介]劉興旺（1987—），男，河北保定人，天津大學(xué)博士研究生在讀，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)講師，研究方向?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu);李俊杰（1989—），男，河北保定人，碩士研究生，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)榇髮W(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育;何洪明（1963—），男，河北保定人，博士研究生，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工程

[中圖分類號(hào)] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）27-0185-02[收稿日期] 2020-04-25

一、引言

深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革必須全面推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育深度融合。支持教師開(kāi)展與專業(yè)課程相適宜的基于問(wèn)題、基于項(xiàng)目、基于案例的教學(xué)方法和考核方式的探索與實(shí)踐，著力培養(yǎng)學(xué)生的首創(chuàng)精神和分享創(chuàng)意的習(xí)慣，鼓勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新、樂(lè)于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新，在探索的過(guò)程中，自覺(jué)融入團(tuán)隊(duì)，分享樂(lè)趣、增長(zhǎng)智慧、豐富經(jīng)歷[1]。結(jié)構(gòu)力學(xué)作為土木、水利類專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)教學(xué)過(guò)程中占有非常重要的位置[2]。將結(jié)構(gòu)力學(xué)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深度融合，充分挖掘課程教學(xué)過(guò)程的育人案例，能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量，增加學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)習(xí)方式，推進(jìn)教育教學(xué)改革。

二、案例—“三個(gè)和尚挑水喝”

（一）產(chǎn)生背景

在講授第12章“力法”第1節(jié)的時(shí)候，需要對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)的定義和特點(diǎn)進(jìn)行介紹。概念的引入對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣起著至關(guān)重要的作用[2]，尤其是力法的概念。第12章“力法”在結(jié)構(gòu)力學(xué)整體知識(shí)體系中，處在承上啟下的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。如同力法本身的求解思路一般，它既是針對(duì)的超靜定結(jié)構(gòu)，同時(shí)又是利用靜定結(jié)構(gòu)的求解方法，關(guān)鍵步驟在于將超靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成靜定結(jié)構(gòu)，而轉(zhuǎn)化的核心在于尋找“多余約束”。超靜定結(jié)構(gòu)區(qū)別于靜定結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是有多余約束存在，對(duì)多余約束的理解是進(jìn)入超靜定結(jié)構(gòu)的第一步[3-4]。因此，在針對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)的定義和特點(diǎn)，尤其是多余約束的概念進(jìn)行講解的時(shí)候，通過(guò)“三個(gè)和尚挑水喝”這個(gè)經(jīng)典故事的類比，可以將依次增加的“和尚”個(gè)數(shù)與超靜定結(jié)構(gòu)中依次增加的“約束”個(gè)數(shù)相對(duì)照，給學(xué)生一個(gè)更加生動(dòng)形象的理解，從而實(shí)現(xiàn)從靜定結(jié)構(gòu)到超靜定結(jié)構(gòu)的順利過(guò)渡。

（二）案例內(nèi)容

在講解“超靜定結(jié)構(gòu)”與“靜定結(jié)構(gòu)”的區(qū)別和聯(lián)系時(shí)，引入經(jīng)典寓言故事“三個(gè)和尚挑水喝”的故事，對(duì)機(jī)構(gòu)、靜定結(jié)構(gòu)、超靜定結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)做一個(gè)生動(dòng)的講解和對(duì)比，并結(jié)合競(jìng)賽獲獎(jiǎng)進(jìn)一步介紹專業(yè)知識(shí)與雙創(chuàng)競(jìng)賽的創(chuàng)新融合。

故事原文大意是講“一個(gè)和尚挑水喝，兩個(gè)和尚抬水喝，三個(gè)和尚互相推諉，沒(méi)有水喝。故事啟示人們做事應(yīng)互相幫助，團(tuán)隊(duì)協(xié)作，并善于發(fā)現(xiàn)和改正錯(cuò)誤?！痹谡n堂講授時(shí)，可按如下形式講解：“從前有座山，山上住著一個(gè)小和尚，小和尚每天去山下的小河邊挑水喝，黑板上繪制模型，一個(gè)支座兩個(gè)平衡力，代表機(jī)構(gòu)（如圖1）。后來(lái)又來(lái)了一個(gè)高和尚，從此兩個(gè)人一起去山下的小河抬水喝，同時(shí)黑板繪制模型，兩個(gè)支座，中間一個(gè)集中力，代表靜定結(jié)構(gòu)（如圖2）。再后來(lái)又來(lái)了一個(gè)胖和尚，結(jié)果三個(gè)和尚沒(méi)有水喝，繪制模型，三個(gè)支座，兩個(gè)集中力，代表超靜定結(jié)構(gòu)（如圖3）。最后將三個(gè)和尚沒(méi)水喝的原因與超靜定結(jié)構(gòu)多余約束無(wú)法直接用靜力平衡方程求解相類比，提示學(xué)生多余約束需要引入其他條件?！蓖ㄟ^(guò)故事的方式將三個(gè)和尚沒(méi)水喝和超靜定結(jié)構(gòu)具有多余約束無(wú)法按靜力平衡方程直接求解相對(duì)照，對(duì)“多余約束”的關(guān)鍵作用做一個(gè)定量和定性的分析，讓學(xué)生能夠更感性的認(rèn)識(shí)到超靜定結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。同時(shí)，也對(duì)機(jī)構(gòu)、靜定結(jié)構(gòu)、超靜定結(jié)構(gòu)三種不同的體系進(jìn)行對(duì)比介紹，從組成形式和受力分析兩個(gè)層面進(jìn)行體系之間區(qū)別和聯(lián)系的介紹。更進(jìn)一步的，可以通過(guò)此案例，將體系、可變體系、不變體系的概念進(jìn)行區(qū)分和對(duì)比，使學(xué)生清楚什么時(shí)候用“體系”進(jìn)行表述？滿足什么條件才能稱為“結(jié)構(gòu)”？從概念上將結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象進(jìn)行整體的把控。

（三）案例作用

“三個(gè)和尚挑水喝”的故事從表面看，可以簡(jiǎn)單將“幾個(gè)約束”與“幾個(gè)和尚”相對(duì)應(yīng)，給學(xué)生以生動(dòng)形象的認(rèn)識(shí)，使重難點(diǎn)問(wèn)題能夠較為輕松的引入。使枯燥的力學(xué)問(wèn)題趣味化，使嚴(yán)肅的課堂生動(dòng)化。從故事內(nèi)涵看，在講解超靜定結(jié)構(gòu)由于具有多余約束，相對(duì)于靜定結(jié)構(gòu)具有更高的安全儲(chǔ)備時(shí)，可以與故事的內(nèi)涵相結(jié)合。啟發(fā)學(xué)生如果團(tuán)結(jié)協(xié)作，齊心協(xié)力，會(huì)獲得更大的效率和成功。通過(guò)深化故事內(nèi)涵與科學(xué)問(wèn)題的關(guān)聯(lián)性，引導(dǎo)學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)研究過(guò)程中要善于融入團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，抓準(zhǔn)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，透過(guò)表面看本質(zhì)，提高科學(xué)研究的層次。

從專業(yè)知識(shí)與雙創(chuàng)競(jìng)賽的融合方面講，可以將多余約束的識(shí)別過(guò)程，與“大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”中設(shè)計(jì)具有更合理約束形式的結(jié)構(gòu)形式相關(guān)聯(lián)。例如：“大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”題目要求通常為“設(shè)計(jì)具有更輕質(zhì)量 、更高承載力的結(jié)構(gòu)形式”。通過(guò)三個(gè)和尚的故事對(duì)多余約束力進(jìn)行生動(dòng)形象的理解，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，其目標(biāo)即是對(duì)不同的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行約束力的分析，根據(jù)是否為“多余約束力”來(lái)判斷這個(gè)桿件是否可以“去掉”。相反的，也可以利用多余約束具有更多安全儲(chǔ)備，來(lái)進(jìn)行薄弱環(huán)節(jié)的“加強(qiáng)”處理。從這個(gè)關(guān)系上來(lái)講，可以讓學(xué)生通過(guò)案例更好地將專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到雙創(chuàng)競(jìng)賽當(dāng)中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)專創(chuàng)融合教學(xué)。

三、結(jié)語(yǔ)

黨的十九大報(bào)告指出，中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入了新時(shí)代，黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育工作[5]。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育能全面培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育相融合，是推進(jìn)“金課”建設(shè)的有效途徑，是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效抓手。通過(guò)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深度融合，進(jìn)一步促進(jìn)課程改革創(chuàng)新，培養(yǎng)符合社會(huì)需求、具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的新時(shí)代大學(xué)生。

參考文獻(xiàn)

[1]樊云飛，劉全明.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的思考與實(shí)踐[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)林教育版），2017，19（06）：1-4.

[2]劉興旺，劉燕.淺談結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)過(guò)程中教學(xué)效果的提高[C].中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì).第十五屆北方七省市區(qū)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)：中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)，2014：406-408.

[3]龍馭球.結(jié)構(gòu)力學(xué)方法論的哲思回望[J].工程力學(xué)，2019， 36（04）：1-7.

[4]龍馭球，包世華，袁駟.結(jié)構(gòu)力學(xué)I—基礎(chǔ)教程（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2018.

[5]習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想學(xué)習(xí)綱要[M].北京：學(xué)習(xí)出版社/人民出版社，2019.