张 波

（陕西理工学院 土木工程与建筑系，陕西 汉中 723001）

结构力学课程创新教学模式探索

张 波

（陕西理工学院 土木工程与建筑系，陕西 汉中 723001）

本文在传统教学模式的基础上从教学内容、教学方法、教学手段三方面进行创新教学模式探索，培养学生的学习兴趣和学习能力，加强学生创新能力的培养，达到改善教学效果的目的。

结构力学；创新能力；教学模式

结构力学是土木工程及相关专业的一门重要专业基础课，它既是前续材料力学课程的深化和延伸,又是后续专业课程如混凝土、钢结构和多高层结构设计等课程的基础，它内容丰富，系统性强，在整个专业中占有重要地位。在以往教学中，学生普遍反映课程内容较多而且抽象，系统性不强，解题时方法灵活，不容易掌握，理解困难。这些问题致使在传统教学中出现“教与学”的分离，对提高学生的能力有一定的困难，对学生的培养目标也没有得以具体的体现。因此，本文结合教材的编写和教学经验，对《结构力学》课程的创新教学进行了一些改革探索。

1 教学内容的创新教学探索

（1）传统教学内容的整合

结构力学课程内容较多，主要分成基本和选学两大部分。基础部分称传统结构力学或经典结构力学，其主要内容有：结构体系的几何构成分析；静定结构(梁、桁架、刚架)的内力计算和位移计算；超静定结构的力法、位移法、渐进法；结构动力计算(单自由度和多自由度体系的自由振动和受迫振动)[1-2]。基础部分是结构力学课程新体系的基础，着重培养学生运用力学概念去分析和计算杆系结构的能力。对这部分内容我们应当加强课堂教学，但我们也发现前后课程有重复的内容，这种情况我们可以简单讲述或略去不讲，精简结构力学的教学内容，这也和压缩课时相适应。如：结构的弯矩图的绘制在材料力学中讲的内容不少，则在结构力学中只着重强调叠加法绘制弯矩图时需要注意的一些问题，而对其基本绘制方法简单阐述。

其次，我们应当根据不同的专业来进行选学内容的教学。选学部分也是对基础部分的深化和具体应用，在某些情况下显得更加重要，因为有很多内容是后续课程的重要基础。只不过由于课时有限，不可能与基础部分同等对待。例如，对于桥梁工程方向，无铰拱的内力计算方法就是一个重要内容，因为在后面的桥梁工程课程中，拱桥的计算就很多的遇到这类问题，但是这部分内容对于建筑工程方向来说，其重要性就没有那么重要。又如针对桥梁方向开设的结构力学，就必须突出影响线的意义及工程应用，而针对房屋建筑工程开设的，就必须突出多次超静定框架体系的求解方法，可以有计划的介绍无剪力分配法。再如结构的极限荷载，其塑性铰的概念对于后续钢筋混凝土课程中梁板结构的塑性极限设计理论有重要意义，因此对于建筑工程方向的学生来说，这也是一个重要内容。这样，通过对教学内容的遴选和取舍，在有限的学时里，可以让教师把课讲完、讲透彻，利于学生领会和掌握。

（2）加强实验教学环节

实验教学的目的除配合理论教学外主要是培养学生动手能力，又助于学生加深已建立理论的认识和概念的理解。但实验主要安排在材料力学课程里面，而且内容不多，几乎没有学校开设《结构力学实验》这门课程，忽视了这门实践性很强的专业技术基础课程。其实它与《结构力学》课程同样重要，离开了它就不可能完全把《结构力学》这门学科学好，所以建议开设。如开设静力学实验：结构的几何组成规律实验、桁架零杆的检测实验、结构在静力作用下的内力实验，动力学实验如：自由振动主要参数（自振频率、振动过程各种幅值）、结构振动的响应实验等。

（3）设置综合性大作业

结构力学应注意和工程实际相结合, 设置综合性大作业可以缩小与工程实际结构之间距离。如对建筑工程专业，应结合毕业设计布置一个《多层多跨刚架内力和位移的计算》的大作业, 让学生从简化计算简图、计算梁柱的线刚度、荷载值包括活载和恒载开始，计算出刚架的内力和位移, 最后对结果进行整理，并完成计算书的书写, 这样也是毕业设计前期工作的一部分内容。通过这个作业, 不仅能使学生对前面所学知识进行一次综合性运用, 也使他们的计算能力、书写表达能力、计算方法的选择能力由原来的习题演算上升到实际工程的设计计算上，为学好后续专业课打好基础。

2 教学方法的创新教学探索

(1) 培养学生学习兴趣

兴趣是最好的老师，是促进人们学习、掌握知识和技能、提高思维水平的动力之一，在课堂上，教师要把课程的趣味性有意识的阐述和利用，去激发、调动学生的学习兴趣。当学生对学科有兴趣时，总是不畏困难，百折不挠，主动学习，而且学有成效。

每门课程也都有自己的趣味性，《结构力学》的趣味性在于它研究对象的多样性、研究内容的系统性、研究方法的逻辑性、解题思路的灵活性以及贴近工程的实践性。例如在上第一节绪论课时教师要巧妙地设计教案，结合图片让学生明确结构力学在本专业中的位置和在工程结构计算中的作用，激励学生的学习欲望， 即培养学生的学习动力。又例如在解题时，引导学生多种解题思路，开阔学生思路，培养学生兴趣，这样学生觉得有意思了，愿意主动去学，而不觉得《结构力学》枯燥无味。

(2) 改变传统教学方法

采用师生互动的双边教学法，以学生为主体，教师启发学生的发散思维，及时掌握学生的信息，充分调动学生的积极性和主观能动性，从而活跃课堂气氛，有利于改变学生被动听讲的消极性，发挥其学习的主观能动性，使学生通过自己的积极思考领会所学知识, 在参与中完成学习任务。变“填鸭式”教学为“启发式”、“讨论式”、“渗透式”教学。另外,为了增强学生的兴趣，教师结合教学内容及时将最新的科研成果、市场对人才知识结构的需求情况介绍给学生，让学生认识到学习此课程的重要性。

在上习题课时，不能把习题课看做是老师单纯的讲解习题，或者是学生单纯的在课堂上做题目，笔者认为习题课应该是以“讨论”为中心来组织教学，我们注重讨论解题思路、方法和原理，花费时间过多的具体解题过程可以留给学生，我们也可以称之为“习题讨论课”，使学生逐步掌握解题的基本方法，当然课后一定要留习题让学生自己做题实践，因为做题实践是学习力学最好的有效方法。

3 教学手段的创新教学探索

（1）多媒体课件的有效利用

随着计算机在教学中的普遍运用, 多媒体教学成为一种重要的教学手段[3]。这种高效的教学手段使教材有实践性、趣味性，在有限的时间、有限的空间内容纳大量信息，传输更多、更新的知识给学生，既能有效解决教学内容多、授课时数少的矛盾，又能提高教学效果、调动学生学习的积极性，使讲课变得既轻松又赏心悦目，更能理解抽象的力学原理和概念。如我们可以利用多媒体课件把受力图、内力图、应力分布图、变形图、破坏规律图，以有声有色、清晰、生动、形象的方式来准确的表达。对于动力学部分的教学，难以将复杂的运动形态和抽象的原理用一种动态的、直观的形式表现出来，造成学生在理解、接受方面的困难。我们可以通过Flash、Powerpoint等软件中的动画功能，结构的动力响应过程可以直观、有序地呈现出来。又如我们在讲授矩阵位移法时，考虑到以往黑板式教学的弊端和本章的特点, 采用多媒体教学，将复杂繁琐的矩阵书写换成屏幕上的动态显示，既节省书写时间，又能让学生更好的掌握。

但多媒体教学不能完全取代教师的讲解，对一些重点、难点的问题要注意采用多媒体教学与黑板板书为主的传统教学手段相结合的方法, 使教师与多媒体的优势同时充分发挥出来, 把多媒体辅助教学与传统教学完美地结合在一起。

(2) 增加计算机辅助教学

功能强大的分析软件（如Ansys、Matlab等）已是结构工程师解决问题的有力工具，学生可以根据自己的实际情况选择部分分析软件，通过软件验证自己完成习题的正确性；同时其计算结果可以通过图形、动画的形式表现出来，既可加深对知识的理解，又可以使学生间接地掌握这些专业软件的功能。例如，在讲到“结构动力计算”一章中，很多学生对“频率”和“振型”的概念及其应用了解不够。为此，我们制作了四层框架结构在不同频率下的自由振动的动画，演示了各种频率及相应振型下的结构振动过程，使学生对结构的动力特性有了直观的了解。

4 结束语

以上是笔者在结构力学课程教学中，从教学内容、教学方法、教学手段三方面进行创新教学探索的一些体会。总的来说，改革要从转变教学观念、改进教学方法人手,在传统教学模式的基础上融入新的思想和方法。结构力学的教学改革是一个不断实践探索的过程，既要有教师的主导作用，更要体现学生的主体作用。只有教师和学生双方都积极行动起来，才能创造一个活跃的课堂气氛，才能收到好的教学效果。

[1]包世华主编.结构力学(第三版)[M].武汉:武汉理工大学出版社，2007.

[2]左晓宝. 结构力学课程教学方法与实践[J].理工高教研究，2008 (5)：140～142 .

[3]樊友景，李会知.现代化教学方法在结构力学教学中的应用[J].力学与实践，2002 (2)：65～66.

(责任编校：何俊华)

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1673-2219（2010）12-0104-02

2010－09－17

张波（1976－），男，陕西泾阳人，硕士研究生，讲师，从事土木工程教学与科研工作。