2021-4-10 | 教育教学论文
结构力学是土木工程及相关专业的一门重要专业基础课程。结构力学知识掌握程度，不仅关系到大学阶段后续专业课程的学习，而且对今后的工作也具有较大的影响。结构力学是在先行修完理论力学、材料力学的基础上继而深化力学知识的一门课程。由于本课程内容多、综合性及逻辑性强、方法技巧要求高，学生真正掌握结构力学知识比较困难。如何提高学生学习兴趣，培养学生学习能力、综合能力及创新能力是结构力学授课过程中亟待解决的问题。本文从教学理念、教学手段及教学方法三个方面探讨了提高结构力学课程教学效果与教学质量的方法与措施。
一、教学理念的确立
1.注重基本知识的传授
结构力学概念多，内容多，求解技巧多，要想将结构力学知识融会贯通，必须掌握基本概念、基本理论与基本计算方法。基本知识及基本求解方法的掌握是培养结构力学素质，提高力学分析能力的基础。因此，在结构力学教学过程中，一些基本的概念和基本理论要讲清楚，讲透彻，让学生理解这些计算方法、计算理论，掌握分析过程中每一步求解过程的物理含义。只有掌握了力学知识的规律，才能把学到的东西举一反三，达到活学活用的境地。例如，在弯矩分配法中，转动刚度SAB表示当杆件AB的A端转动单位转角时A端所产生的弯矩[1]。在授课时，为了让学生更深刻理解转动刚度的含义，给出了图1所示两种杆件，根据定义求两种杆件A端的转动刚度。
2.重视能力的培养
学生能力的培养是现代高等教育的一个重要特征。在教学过程中，应当融知识传授与能力培养于一体，不仅要培养学生扎实的理论基础，更要注重对学生能力的培养，即学习能力、分析与运用知识能力及创新能力的培养。其中学习能力包括对经典静定结构与超静定结构的分析与求解能力，对计算结果进行定量校核或定性判断的能力[2]，利用学习资源进行自主学习的能力。分析与运用能力主要是指在学习过程中发现问题、分析问题以及对知识灵活运用解决综合性问题的结构选用恰当方法进行计算的能力，创新能力指对复杂问题的分析与求解能力，能将课本知识与实际结合起来，对实际工程中问题进行抽象、分析、对比的能力。
3.重视结构力学与工程实践的结合
与其它基础力学课程相比，结构力学与工程实际的结合更加紧密，结构力学知识不仅可以解答书本中的力学题目，同时与建筑结构设计与分析、建筑结构施工、结构的加固与改造等土木工程实践密切联系。在教学过程中，应尽可能地将课本知识与实际工程结合起来，把结构力学知识在实际工程中的应用及时地介绍给学生，培养学生工程意识、解决工程问题的能力与实际动手能力。例如，在介绍拱类结构的计算时，可以和实际工程中的拱桥结构进行对照；在桁架结构分析时，可以与单层工业厂房的桁架屋顶等桁架体系进行对比分析；计算超静定多层多跨框架结构时，将多高层结构作为工程背景。通过工程实例教学，培养学生学以致用的意识、主动认知能力和实践创新的能力。
二、教学手段多样化
1.传统教学方法与多媒体应用有机结合
传统的结构力学教学以板书、教科书为载体并采取口授方式进行教学[3]，这种教学方法突出的优点是师生之间便于感情交流与课堂节奏的把握。教师从学生在课堂的反应中能及时了解到学生的学习情绪、对教学内容的理解程度以及出现的问题，能根据实际情况及时采取对策，控制授课节奏，使学生与教师的思维同步，达到提高教学质量的效果。但传统板书教学方法存在着不可媒体课件图、文、声、像并茂，能给学生的感官提供不同角度的刺激[4]；多媒体教学使抽象枯燥的教学内容生动化、具体化、形象化，有助于学生掌握概念，理解规律；课件包含的信息量大，是解决教学内容多、教学课时少的一种有效途径。但是，如果多媒体教学方法运用不当，会产生相反的作用。信息量过多会导致学生产生迷航现象，学生会失去重点，无所适从，只能随着教师的思维，从而被动接受知识，限制了想象和思维空间；教师成为多媒体的放映员和解说员，缺乏激情，影响了教学效果。
在教学过程中，多媒体与传统教学的优势互补是激发学生学习兴趣、提高教学质量的一种有效途径。在教学过程中实现两者的有机结合，不仅可以发挥多媒体教学的优势，培养学生的思维能力，同时教师的主导作用也得以很好的体现。笔者认为，在需要展示力学与工程实际相结合的内容时宜采用多媒体的教学方法，基本概念的介绍可采用多媒体教学方法；需要学生重点理解和重点掌握的知识点、典型例题的求解过程、综合结构的分析过程等应尽量采用板书的形式，让学生对所讲的知识充分理解，增强学生学习的主动性。
2.积极开展并组织课外力学实践活动
学生能力的培养，学生知识的内化仅靠课堂讲授是不够的，需要搭建一个课堂知识与实际应用相结合的平台来促进学生对知识的掌握，这个平台就是课外实践活动。通过这个平台，能充分调动学生的学习积极性和主动性，加深学生对结构力学课程内容的理解，强化学生的力学分析能力与力学逻辑思维能力，巩固学生力学知识体系的整体把握和综合应用能力。为此，我校结构力学教研组积极组织学生参加学校和学院组织克服的缺陷：承载信息的种类和能力有较大的局限性，难以适应现代教学的要求；教学形式枯燥单调，公式推导过程繁琐，重复性、机械性工作较多，效率低下。
随着现代教育技术的发展，多媒体在教学过程中得到了广泛的应用。
多媒体教学具有传统教学的各种竞赛，包括学院每年举行结构力学大赛、结构承载力大赛以及国家结构力学大赛。比赛过程中，学生表现出来的积极性非常高，自己设计制作结构模型、建立分析模型，形成最后分析结果，并通过实验验证模型与力学分析过程的正确性。通过这些课外活动增强了学生的学习主动性与自主学习的能力，对开阔学生思维，提升学生的创新能力具有良好的效果。
三、教学方法的合理使用
1.合理安排教学内容，分层次授课
除了向学生传授必要的基本概念、基本思路之外，更重要的是培养学生科学的思维方法，加强学生计算能力、分析能力与创新能力的培养。
在实际教学中，应根据学生的实际情况，做到分层次教学。笔者在教学过程中将课程内容划分为三个层次：第一个层次是基本知识层次，这个部分的内容是要求所有学生必须掌握的，即结构力学的基本原理、基本方法、基本求解过程；结构的求解过程的物理含义。第二个层次为提高分析能力层次，这部分内容主要是培养学生分析问题的能力。授课过程中可以选择难易程度不同的例题，从分析思路着手，结合基本原理，把对问题的分析方法、对问题本质的把握等要领融合到课堂中去，在课堂中训练学生把握、分析、处理问题的能力，使学生学会自主学习，从而培养学生分析问题的能力；这部分教学内容要求大部分学生掌握。第三个层次为综合应用层次，这部分内容主要是通过课后布置综合应用题及习题课来培养学生解决问题的能力，激发学生的钻研精神，培养学生的创造性思维，提出解决问题的新思路和新方法。这部分内容适用于学习能力强，学有余力的学生。