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摘要：文章首先分析了土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，然后提出了土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革策略，包括合理利用課堂教學(xué)和在線平臺，提高整體教學(xué)質(zhì)量；培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐操作能力；改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和手段，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)、啟發(fā)、互動的多樣化教學(xué)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)；土木建筑專業(yè)；在線平臺結(jié)構(gòu)力學(xué)

作為土木建筑專業(yè)的專業(yè)必修課，是理論知識與工程實(shí)踐相結(jié)合所形成的一門基礎(chǔ)學(xué)科。該課程是理論力學(xué)與材料力學(xué)的延伸，是學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震等其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)，在教學(xué)中起著溝通理論知識和工程實(shí)踐的橋梁作用，其教學(xué)質(zhì)量決定了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)效果[1]，并直接影響學(xué)生解決實(shí)際工程問題能力的培養(yǎng)，因此重要性不言而喻。隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革應(yīng)該落實(shí)細(xì)化在點(diǎn)滴操作上，加快改革步伐，將現(xiàn)實(shí)的教學(xué)障礙逐一打破，這樣才能滿足時代發(fā)展的需求[2]。

一、土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的內(nèi)容可分為兩個模塊[3]。第一個模塊為結(jié)構(gòu)靜力學(xué)部分，該部分內(nèi)容是后續(xù)課程的基礎(chǔ)，相對比較簡單，主要包括結(jié)構(gòu)幾何組成分析、剪力彎矩的計(jì)算與作圖、結(jié)構(gòu)的位移、力法位移法計(jì)算與作圖。結(jié)構(gòu)靜力學(xué)內(nèi)容一般采用循序漸進(jìn)方式進(jìn)行教學(xué)：首先讓學(xué)生對整個結(jié)構(gòu)的幾何狀態(tài)進(jìn)行判斷分析，確定靜定與非靜定問題，然后學(xué)習(xí)各種簡單靜定結(jié)構(gòu)的彎矩、剪力計(jì)算方法，并通過作圖的方式直觀體現(xiàn)出來，接著教學(xué)生怎么計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移，最后在前面課程打好基礎(chǔ)的前提下，讓學(xué)生學(xué)習(xí)靜力學(xué)最難的部分———運(yùn)用力法與位移法求解超靜定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)靜力學(xué)部分主要研究工程結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)，目的是讓學(xué)生直觀了解工程結(jié)構(gòu)的變形特征，并以此引申出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原理，這是結(jié)構(gòu)力學(xué)其他分支學(xué)科的基礎(chǔ)。第二個模塊為結(jié)構(gòu)動力學(xué)部分，該部分內(nèi)容與靜力學(xué)部分內(nèi)容相比較為深奧，主要包括單自由度和多自由度的自由振動、簡諧振動，相對比較抽象，所以學(xué)生理解和掌握該部分內(nèi)容比較困難。結(jié)構(gòu)動力學(xué)部分主要研究工程結(jié)構(gòu)對動載荷的力學(xué)響應(yīng)及位移變形。通過近年來對多所高校土木建筑專業(yè)教學(xué)反饋意見的總結(jié)和對學(xué)生考試情況的統(tǒng)計(jì)分析，筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)前結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中普遍存在下列問題[4]。一是結(jié)構(gòu)力學(xué)課時嚴(yán)重被壓縮，不能滿足課程教學(xué)所需的最短課時。課程結(jié)束時，大部分學(xué)生基本上只學(xué)完了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)部分內(nèi)容，對于動力學(xué)部分則只是淺嘗輒止，沒有進(jìn)行全面徹底的學(xué)習(xí)，也就是說，結(jié)構(gòu)動力學(xué)部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)都是大而化之。這不符合相應(yīng)的培養(yǎng)計(jì)劃，會使學(xué)生難以在有限的課時內(nèi)掌握教學(xué)大綱要求的內(nèi)容。而且由于結(jié)構(gòu)力學(xué)邏輯性強(qiáng)，計(jì)算也比較復(fù)雜，學(xué)生需要一定的消化吸收時間，這樣很容易使學(xué)習(xí)進(jìn)度與教學(xué)進(jìn)度出現(xiàn)脫節(jié)。二是往往只進(jìn)行課堂理論教學(xué)，缺乏與工程實(shí)踐的銜接。結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門理論性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，其理論知識被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。但課程教學(xué)基本在課堂上完成，缺乏實(shí)踐操作，這就導(dǎo)致學(xué)生在就業(yè)時會發(fā)現(xiàn)所學(xué)理論知識和工程實(shí)踐變成了兩條平行的軌道，相差甚遠(yuǎn)，最終只是獲得了一個紙上談兵的“空”學(xué)歷。如此缺乏實(shí)踐操作的課堂教學(xué)與知識轉(zhuǎn)化為能力的要求不符，與社會發(fā)展對教學(xué)改革的需求不符。三是教學(xué)方式太過于傳統(tǒng)，未能迎合時代潮流。據(jù)了解，大部分學(xué)校最新的結(jié)構(gòu)力學(xué)培養(yǎng)方案基本沿襲了以往培養(yǎng)模式，即“教師課堂授課+布置課后作業(yè)+課堂出勤+實(shí)驗(yàn)考核+期末考試”的模式，通過上述形式考核學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度和學(xué)習(xí)情況。新冠肺炎疫情發(fā)生以來，課程主要采用網(wǎng)上授課方式，課上教師大多數(shù)是以視頻或圖片的形式講述知識點(diǎn)在工程中的應(yīng)用。這導(dǎo)致接受能力及自律能力有限的學(xué)生只能被動地學(xué)習(xí)，疲于應(yīng)付作業(yè)和考試。另外，現(xiàn)有培養(yǎng)方案是參照土木工程專業(yè)編制的，缺乏與交通工程專業(yè)及計(jì)算機(jī)軟件相結(jié)合的創(chuàng)新意識，未能體現(xiàn)發(fā)展交叉學(xué)科的學(xué)習(xí)優(yōu)勢，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的目的性不強(qiáng)，不清楚學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)對自己有何用處，無法深入學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)。同時，教材未能體現(xiàn)專業(yè)特色，與土木工程等專業(yè)學(xué)生所用教材完全一致。在教學(xué)模式方面，結(jié)構(gòu)力學(xué)一直都以理論教學(xué)為主，教學(xué)方式較為單一。四是從結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容來看，欠缺復(fù)雜問題計(jì)算手段的深入探究。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)在方向上沒有太大問題，但是當(dāng)采用結(jié)構(gòu)求解器等現(xiàn)代計(jì)算手段計(jì)算實(shí)際工程問題時，學(xué)生感受不到真實(shí)的計(jì)算過程，往往不理解結(jié)果是怎么實(shí)現(xiàn)的，會覺得土木建筑專業(yè)很“低端”。當(dāng)然，學(xué)生不能忽視在簡化計(jì)算上的努力，如彎矩分配法等，但是更不能忽視近幾十年來計(jì)算手段的發(fā)展，正是由于計(jì)算手段的改進(jìn)，才可以如此輕松地完成復(fù)雜問題的求解。因此，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)應(yīng)該把現(xiàn)代計(jì)算手段融入進(jìn)來，讓學(xué)生知道工程復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題求解到底是怎么實(shí)現(xiàn)的，這是課程教學(xué)內(nèi)容的需要，是結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革的需要，也是完善本科人才培養(yǎng)的需要。目前，大部分高校土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)改革[5]都會面臨以上問題。我國正處于快速發(fā)展階段，培養(yǎng)人才的重任主要落在各大高校身上。高校培養(yǎng)的人才主要分為應(yīng)用型人才和研究型人才兩種。其中，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)主要側(cè)重于教會學(xué)生如何“用”。學(xué)生畢業(yè)后大部分從事基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)，在建筑、橋梁和巖土等工程領(lǐng)域及相應(yīng)的設(shè)計(jì)院、施工單位和知名企業(yè)等單位工作，為祖國建設(shè)交通強(qiáng)國奉獻(xiàn)自己的力量，是土木工程行業(yè)的中堅(jiān)力量。而研究型人才的培養(yǎng)主要側(cè)重于告訴學(xué)生“為什么是這樣”。學(xué)生畢業(yè)后有相當(dāng)一部分會進(jìn)入高校、研究所和企業(yè)研發(fā)部門等單位工作，主要從事學(xué)術(shù)研究、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)等創(chuàng)造性工作，是創(chuàng)新型人才。目前，在土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中存在如下問題：課程教學(xué)課時不足以支撐教學(xué)內(nèi)容需求，致使學(xué)生理論基礎(chǔ)不夠牢固；理論教學(xué)缺乏與工程實(shí)踐的結(jié)合，阻礙了學(xué)生把理論知識應(yīng)用于工程實(shí)踐的能力的培養(yǎng)，嚴(yán)重制約了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)；課程教學(xué)方式單一，與先進(jìn)計(jì)算手段發(fā)展相脫節(jié)；等等。在新的歷史發(fā)展階段，為了培養(yǎng)國家需要的多層次、多類別高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才，以上結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中存在的問題都亟待解決，結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革迫在眉睫。

二、土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革策略

為深入實(shí)施人才強(qiáng)國戰(zhàn)略，并為國家人才強(qiáng)國建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才，解決結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中存在的普遍問題，本文提出了三種用于土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革的可行性策略。

（一）合理利用課堂教學(xué)和在線平臺，提高整體教學(xué)質(zhì)量

對于結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)，教師可以根據(jù)學(xué)生的上課狀態(tài)和線下作業(yè)反饋情況，有的放矢地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，同時要借助在線平臺，提高教學(xué)質(zhì)量。結(jié)構(gòu)力學(xué)主要分為兩個模塊：靜力學(xué)和動力學(xué)。結(jié)構(gòu)靜力學(xué)部分主要包括體系的幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計(jì)算、影響線、力法、位移法等。教師首先應(yīng)該重視課程中的基本概念、原理和方法，同時突出重點(diǎn)，有所取舍，不斷歸納總結(jié)解決問題的方法思路?，F(xiàn)在已進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時代[6]，課程教學(xué)也應(yīng)該緊跟時代步伐，積極開發(fā)利用線上平臺，如開發(fā)結(jié)構(gòu)力學(xué)微信小程序，讓學(xué)生可以通過小程序動態(tài)練習(xí)繪制靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖，計(jì)算桁架的內(nèi)力，劃分位移法和力法中的半結(jié)構(gòu)等，這樣既能提高學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性和參與度，也能鞏固學(xué)生在課堂所學(xué)的內(nèi)容，讓學(xué)生的知識學(xué)習(xí)體系形成閉環(huán)。結(jié)構(gòu)動力學(xué)是結(jié)構(gòu)靜力學(xué)的延伸且比較抽象，這阻礙了學(xué)生對新知識的接受。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多媒體授課打破了以往課堂教學(xué)只有黑板和教材的局面。多媒體授課可以做到圖文并茂、視頻解說，能刺激學(xué)生視覺和聽覺，把學(xué)生的積極性和興趣調(diào)動起來，提高授課質(zhì)量。例如，多自由度有阻尼振動問題比較抽象難懂，對此，教師可以借助多媒體解說大量工程實(shí)踐圖片，使這一問題變得直觀形象，再組織學(xué)生分組討論，從而加深學(xué)生對該問題的認(rèn)識，進(jìn)而提煉其中蘊(yùn)含的理論知識。在課堂教學(xué)時間有限的情況下，如何通過“互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)”進(jìn)行教改突圍，提高教學(xué)質(zhì)量，是學(xué)校和教育管理者需要思考的問題[7]。學(xué)校和教師可以借鑒已有的線上線下教育模式經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同專業(yè)特點(diǎn)，搭建基于PC端網(wǎng)頁、手機(jī)端APP的在線教育應(yīng)用框架，在更加熟練地應(yīng)用在線學(xué)習(xí)工具的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生接受知識的能力，使其合理利用有限時間，提高學(xué)習(xí)效率。教師平時主要以課堂授課為主，同時在線上引進(jìn)明星教師的網(wǎng)課等優(yōu)質(zhì)資源供學(xué)生補(bǔ)充學(xué)習(xí)。借助線上學(xué)習(xí)平臺，構(gòu)建更加完善的數(shù)據(jù)反饋機(jī)制，能有效提高教學(xué)質(zhì)量。教師可以通過采集學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程數(shù)據(jù)和錯題統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合線上答疑情況，切實(shí)掌握學(xué)生總體學(xué)習(xí)情況；也可以借助后臺數(shù)據(jù)全方位展現(xiàn)學(xué)生個體知識掌握情況，因材施教。

（二）培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐操作能力

教師除了講解結(jié)構(gòu)力學(xué)基本知識，也可以向?qū)W生傳輸結(jié)構(gòu)力學(xué)前沿知識，為以往枯燥的結(jié)構(gòu)力學(xué)授課注入活力，充分調(diào)動學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)積極性，使理論知識和工程實(shí)踐這兩個原本并行的軌道合二為一，在實(shí)踐教學(xué)中提高教學(xué)質(zhì)量，同時還要對陳舊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新?lián)Q代，使其與社會發(fā)展接軌，滿足國家高素質(zhì)專業(yè)人才培養(yǎng)需求。目前，主要應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)理論知識解決實(shí)際復(fù)雜工程問題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作都是通過計(jì)算機(jī)來完成的。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的矩陣位移法，教師可以通過對計(jì)算程序的講解，使學(xué)生理解問題求解的過程，轉(zhuǎn)抽象為具體。同時，教師可以向?qū)W生介紹現(xiàn)今應(yīng)用較廣泛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM[8]及大型有限元分析軟件ANSYS[9]，培養(yǎng)學(xué)生把教材中的例子及工程問題轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)分析模型的能力。學(xué)生在編寫程序、使用結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)軟件的過程中，能加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，同時也能加深對結(jié)構(gòu)力學(xué)理論知識的理解，這有助于提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力，為其將來參加工作奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。對于動手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，高校也可以通過舉辦力學(xué)建模大賽，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)的理論知識和各種常見的土木工程材料，自己動手創(chuàng)作一個設(shè)計(jì)感強(qiáng)又符合力學(xué)原理的模型來實(shí)現(xiàn)。力學(xué)建模力求反映力學(xué)問題的科學(xué)性、趣味性與實(shí)踐性?；顒又亻_闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)其透過現(xiàn)象看本質(zhì)的本領(lǐng)，并提升其將理論知識綜合應(yīng)用于實(shí)踐的能力。因此，教師只有將理論和實(shí)踐有效結(jié)合起來，才能相得益彰，收到事半功倍的效果，教學(xué)質(zhì)量才會更佳。

（三）改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和手段，強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)、啟發(fā)、互動的多樣化教學(xué)

隨著中國大學(xué)MOOC[10]及智慧樹等的普及，網(wǎng)絡(luò)上有太多的精品和優(yōu)質(zhì)課程資源，基于此，教師也要與時俱進(jìn)地提高自己，學(xué)習(xí)這些優(yōu)質(zhì)資源里面的教學(xué)理念，進(jìn)行教學(xué)模式與思想革新。第一，加強(qiáng)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，注重課后答疑。課后答疑是教學(xué)中的重要一環(huán)。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中，學(xué)生人數(shù)相對較多，且對知識的掌握程度參差不齊，對此教師可以采用課后輔導(dǎo)的方式，幫助基礎(chǔ)薄弱、對新知識接受能力較差的學(xué)生進(jìn)行知識鞏固。教師可以一周可以開設(shè)一節(jié)輔導(dǎo)課，把學(xué)生集中在一起，安排學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，消除本周的疑慮與難點(diǎn)，從而方便學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)。答疑也是拉近師生關(guān)系的重要一步，基于此，教師可以很好地了解學(xué)生平時學(xué)習(xí)、課后作業(yè)完成的情況，還可以收集學(xué)生對課程教學(xué)的意見和要求，總結(jié)、發(fā)現(xiàn)普遍存在的問題，同時反思課堂教學(xué)的不足，進(jìn)而不斷改進(jìn)教學(xué)工作。第二，樹立多變幽默的講課風(fēng)格，突出個性。教師應(yīng)運(yùn)用風(fēng)趣幽默的語言進(jìn)行課堂教學(xué)，做到特色教學(xué)。例如，講到結(jié)構(gòu)分析中的附屬結(jié)構(gòu)時，教師可以用樹干形容多跨靜定梁的基本機(jī)構(gòu)，用樹枝形容附屬結(jié)構(gòu)，這樣一來，多跨靜定梁的基本部分和附屬部分的受力關(guān)系就一目了然了，這種講課風(fēng)格既活躍了氣氛，又使得枯燥的結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂多了幾分生氣。第三，當(dāng)前教育必須適應(yīng)新的改革模式，對教學(xué)評價體系進(jìn)行變革。教師應(yīng)借鑒相關(guān)的教育改革經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)本校的實(shí)際情況對已有的教育評價體系進(jìn)行改革或優(yōu)化。對于傳統(tǒng)的教學(xué)考核模式“教師課堂授課+布置課后作業(yè)+課堂出勤+實(shí)驗(yàn)考核+期末考試”，教師應(yīng)該對其進(jìn)行改良，增添一些新的且具有區(qū)分度的考核方法，如采用分組交叉考核，考核內(nèi)容分為口語加筆試。以學(xué)生為主體，以學(xué)情分析為主要目標(biāo)，可以把教學(xué)評價過程初步劃分為以下環(huán)節(jié)：預(yù)教學(xué)測試、考試評估、數(shù)據(jù)剖析、質(zhì)量改進(jìn)和融合實(shí)踐。在學(xué)校的支持協(xié)助下，教師應(yīng)把這種評估模式落實(shí)到每一個學(xué)科及每一個學(xué)生個體上，為學(xué)生綜合素質(zhì)的提升提供依據(jù)和保障。在基于學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)情分析的同時，學(xué)校可以借鑒“雙師同步教學(xué)”，搭建雙師教育平臺，鼓勵優(yōu)秀教師、骨干教師通過網(wǎng)絡(luò)對其他區(qū)域?qū)W生進(jìn)行指導(dǎo)，促使本地學(xué)生都能享受優(yōu)秀教師的精準(zhǔn)輔導(dǎo)，驅(qū)動優(yōu)勢教育資源、服務(wù)流轉(zhuǎn)。

三、結(jié)語

土木建筑專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，對其進(jìn)行教學(xué)改革時，教師所有的思考與建議都要基于一個共同的出發(fā)點(diǎn)，即為了培養(yǎng)出國家需要的多層次、多類別高素質(zhì)土木建筑專業(yè)技術(shù)人才。因此，在今后的教學(xué)工作中，教師只有明確培養(yǎng)目標(biāo)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，與時俱進(jìn)地更新教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用最新科技發(fā)展平臺，不斷提升自身能力本領(lǐng)，才能使培養(yǎng)出的學(xué)生肩負(fù)起時代賦予的重任。

作者:李浩 江聰 余昭剛 單位:華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院