黃超 劉德華 程光均 文國治 譚周玲 肖明葵

摘要：力學(xué)系列課程是土建類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，而傳統(tǒng)教學(xué)體系已很難適應(yīng)新時期下學(xué)時減少而要求更高的教學(xué)需要。在力學(xué)系列課程整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上，筆者提出了土建類專業(yè)力學(xué)系列課程新教學(xué)體系。教學(xué)改革實踐表明，該新體系對提高教學(xué)質(zhì)量效果顯著。

關(guān)鍵詞：土建類專業(yè)；力學(xué)系列課程；整體優(yōu)化；教學(xué)體系；教學(xué)改革

中圖分類號：TU-4；G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909(2012)04-0049-04

重慶大學(xué)的理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程力學(xué)等力學(xué)系列課程經(jīng)過多年建設(shè)，取得了豐碩成果，均已建設(shè)成為重慶市市級精品課程。高質(zhì)量力學(xué)系列課程的建設(shè)為實現(xiàn)土建類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)起著支撐作用。該系列課程教學(xué)效果的好壞直接影響后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，決定著“寬口徑、厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、強(qiáng)能力”的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)能否實現(xiàn)。隨著時代發(fā)展，高等教育正經(jīng)歷從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育、單一的知識教育向知識能力全面教育的轉(zhuǎn)變，如何盡快適應(yīng)是教育工作者不可回避的問題。

一、土建類專業(yè)力學(xué)系列課程存在的主要問題

學(xué)校土建類專業(yè)的理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等力學(xué)系列課程建設(shè)主要在各門課程范圍內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行，片面強(qiáng)調(diào)單門課程的重要性和體系的完整性。原有力學(xué)課程建設(shè)主要存在如下問題。

（1）力學(xué)課程任課教師缺乏交流，課程體系難以形成有機(jī)整體。由于歷史原因，任課教師歸屬不同的教研室或教學(xué)小組，教學(xué)各自獨(dú)立，彼此缺乏交流，致使各門力學(xué)課程一直難以整合、優(yōu)化。

（2）課程內(nèi)容重疊較多。傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)體系過于強(qiáng)調(diào)各門課程的系統(tǒng)性和完整性，造成力學(xué)課程之間教學(xué)內(nèi)容重疊。如理論力學(xué)和大學(xué)物理中的匯交力系、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)等內(nèi)容重

復(fù)；理論力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)的振動，材料力學(xué)課程中的靜定結(jié)構(gòu)、超靜定結(jié)構(gòu)、壓桿穩(wěn)定與結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的結(jié)構(gòu)動力學(xué)、幾何組成分析、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析等內(nèi)容之間既重復(fù)又缺乏聯(lián)系。又如材料力學(xué)課程中桿件內(nèi)力分析與結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析重復(fù)。課程之間內(nèi)容重疊導(dǎo)致課時浪費(fèi)，學(xué)生對重復(fù)內(nèi)容似懂非懂，學(xué)習(xí)困難，積極性不高，易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。這直接影響力學(xué)課程的教學(xué)效果，使得該系列課程不及格率高，對后續(xù)課程的教學(xué)造成不良影響。

（3）“學(xué)”與“用”嚴(yán)重脫節(jié)。現(xiàn)有的力學(xué)體系過分注重理論知識的學(xué)習(xí)，缺乏工程背景和工程意識，致使學(xué)生應(yīng)用力學(xué)原理分析、解決問題的能力較差。如書中的例題、習(xí)題大多是理想結(jié)構(gòu)，與工程實例聯(lián)系不緊密，“學(xué)”與“用”嚴(yán)重脫節(jié)。

（4）重視定量分析，缺乏定性分析?，F(xiàn)有力學(xué)教學(xué)體系過于重視定量分析和數(shù)值計算，而在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識分析、解決問題的思路和方法重視不夠，以致學(xué)生平時練習(xí)過于注重數(shù)值計算，而忽略對問題的總體把握。

二、土建類專業(yè)力學(xué)系列課程整體優(yōu)化改革

學(xué)校自2005年以來，以市級精品課程建設(shè)成果為基礎(chǔ)，以重慶市重點(diǎn)教改項目 “土木工程專業(yè)力學(xué)精品課程群整體優(yōu)化的研究與實踐” “大土建類工程專業(yè)力學(xué)系列課程創(chuàng)新與精品化建設(shè)”，重慶市一般教改項目 “大土木學(xué)科力學(xué)系列課程教材建設(shè)”為依托，以全面提高學(xué)生的力學(xué)素質(zhì)為核心，開展了土建類專業(yè)力學(xué)系列課程的整體優(yōu)化改革與實踐，取得了豐碩成果。

（一）明確了土建類專業(yè)力學(xué)系列課程整體優(yōu)化改革要求

為準(zhǔn)確把握新時期下土建類專業(yè)力學(xué)系列課程整體優(yōu)化改革的要求，筆者對用人單位、已畢業(yè)學(xué)生、在校研究生、在校本科生開展了大量調(diào)研。用人單位強(qiáng)調(diào)，畢業(yè)生對力學(xué)知識掌握程度直接影響其發(fā)展后勁，希望學(xué)校增加力學(xué)基礎(chǔ)課程在對學(xué)生綜合素質(zhì)評價中的權(quán)重，加強(qiáng)學(xué)生工程意識、定性分析等能力的培養(yǎng)。受訪研究生普遍認(rèn)為，本科力學(xué)課程基礎(chǔ)的好壞直接影響研究生課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量和科研能力。

（二）建立了土建類專業(yè)力學(xué)系列課程教學(xué)新體系

在調(diào)查研究和分析討論的基礎(chǔ)上，根據(jù)“土木工程專業(yè)規(guī)范” “理工科非力學(xué)專業(yè)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求（試行）”和“土建類專業(yè)培養(yǎng)方案”的要求，筆者首先開展了對理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程內(nèi)容的分析和梳理，理清了他們之間的內(nèi)在聯(lián)系，確定了每門課程獨(dú)立的知識點(diǎn)和基本要求，并刪除了不必要的重疊內(nèi)容。

對于土木工程專業(yè)，如結(jié)構(gòu)位移計算的“單位荷載法”，在材料力學(xué)課程能量原理和結(jié)構(gòu)力學(xué)虛功原理中都有介紹，這勢必造成內(nèi)容重復(fù)，影響學(xué)習(xí)效率，整合后，已將該內(nèi)容并入結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中集中講解。又如，理論力學(xué)課程中“單自由度質(zhì)點(diǎn)系的振動”這一知識點(diǎn)，已融入結(jié)構(gòu)力學(xué)課程“結(jié)構(gòu)動力計算”中講解。在優(yōu)化整合的基礎(chǔ)上，還增加了一些新的知識點(diǎn)，如“彈性地基梁”“開口薄壁桿件”等。此外，在教學(xué)內(nèi)容組織方面，參照行業(yè)規(guī)范，引入最新科研成果。如材料力學(xué)“軸心受壓鋼壓桿的穩(wěn)定計算”中，將柱子曲線由傳統(tǒng)教材的3根改為與新規(guī)范吻合的4根，使教學(xué)內(nèi)容與最新的建筑行業(yè)規(guī)范統(tǒng)一，以提高學(xué)生解決實際工程問題的能力。

對于給水排水、建筑環(huán)境與設(shè)備、環(huán)境工程、工程管理、工程造價、房地產(chǎn)、材料科學(xué)與工程、測繪工程及勘查技術(shù)與工程等其他專業(yè)，過去開設(shè)的力學(xué)課程主要有理論力學(xué)（3）、材料力學(xué)（3）、結(jié)構(gòu)力學(xué)（3）等。講授內(nèi)容是將靜力學(xué)部分、桿件基本變形和壓桿穩(wěn)定、靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算、解超靜定結(jié)構(gòu)的簡單方法等進(jìn)行組合，這樣，知識之間缺乏融會貫通，學(xué)習(xí)效果并不理想。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)對學(xué)生力學(xué)知識的要求，我們將該類專業(yè)力學(xué)課程優(yōu)化為工程力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)兩門。工程力學(xué)整合了原來的理論力學(xué)（3）和材料力學(xué)（3）兩門課程，具有起點(diǎn)高和體系新穎的特點(diǎn)。例如對于“力系的簡化與平衡”部分，采用的是從空間到平面、從一般到特殊的形式，同時刪除了大學(xué)物理課程已學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，避免一開始就產(chǎn)生“課程內(nèi)容重復(fù)、起點(diǎn)低”的錯覺。優(yōu)化后的力學(xué)課程

教學(xué)內(nèi)容起點(diǎn)高，既提升了學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)知識的興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力。又如，傳統(tǒng)材料力學(xué)課程按照桿件變形的基本形式劃分章節(jié)，分別介紹各種基本變形的內(nèi)力、應(yīng)力與強(qiáng)度條件、變形與剛度條件等，而新開設(shè)的工程力學(xué)課程將同類內(nèi)容集中，有利于學(xué)生理解和掌握知識點(diǎn)，也利于精簡學(xué)時。工程力學(xué)課程新舊體系部分內(nèi)容對照見表1。

對于結(jié)構(gòu)力學(xué)課程，既要按照該課程的“基本要求”講清基本概念和基本原理，又要根據(jù)各專業(yè)的具體需要介紹相應(yīng)結(jié)構(gòu)及其受力特點(diǎn)。例如，建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生對微觀力學(xué)計算要求較低，而對從宏觀把握力學(xué)基礎(chǔ)知識及基本原理在工程中的具體應(yīng)用要求較高；對于給水排水專業(yè)的學(xué)生則要介紹水工結(jié)構(gòu)的型式及其受力特點(diǎn)；對于材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生則要介紹各結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)與材料選用之間的關(guān)系。

（三）編寫出版了土建類專業(yè)力學(xué)系列課程精品教材

土建類專業(yè)力學(xué)系列課程新教學(xué)體系在2007級和2008級學(xué)生進(jìn)行了教學(xué)實踐，在總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，筆者所在教學(xué)團(tuán)隊對新教學(xué)體系作了完善，并精心組織骨干教師重新編寫、出版了新教學(xué)體系下的《工程力學(xué)》［1］《材料力學(xué)》［2］《結(jié)構(gòu)力學(xué)》［3］《理論力學(xué)》［4］《水力學(xué)》［5］《結(jié)構(gòu)分析中的有限元法》［6］等力學(xué)系列教材。該系列教材著重突出了在有限學(xué)時內(nèi)使學(xué)生既掌握基本的經(jīng)典內(nèi)容，又能了解基礎(chǔ)力學(xué)的工程應(yīng)用以及最新進(jìn)展。新系列教材具有如下突出特點(diǎn)：起點(diǎn)高，例如編寫“力系的簡化與平衡”時，采用從空間到平面、從一般到特殊的形式；引入最新科研成果，滿足行業(yè)規(guī)范；行業(yè)特色鮮明，系列教材主要適用于土建類本科專業(yè)的基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)，其內(nèi)容具有實際土木工程背景，強(qiáng)調(diào)力學(xué)與土木工程的聯(lián)系；體系新穎，例如工程力學(xué)教材將同類內(nèi)容集中編寫有利于學(xué)生理解和掌握，有利于減少篇幅、精簡學(xué)時；示例豐富，與實際工程結(jié)合緊密。該系列教材中，部分教材已列入國家“十一五”規(guī)劃教材，部分教材已列入學(xué)校校級“十一五”規(guī)劃教材，其他教材正在申報國家“十二五”規(guī)劃教材。

三、土建類專業(yè)力學(xué)系列課程教學(xué)改革實踐

學(xué)校從2007級開始，開展了土建類專業(yè)力學(xué)系列課程教學(xué)改革的實踐，所做的主要工作及成績?nèi)缦隆?/p>

一是，對建筑環(huán)境與設(shè)備等9個本科專業(yè)，從2009級開始按照新的教學(xué)體系進(jìn)行了實踐。實踐表明，雖然增加了“空間力系的簡化與平衡應(yīng)用”等教學(xué)內(nèi)容，但從考試情況看，近幾屆工程力學(xué)課程在學(xué)時不變、考試要求不降低的情況下，不及格率明顯降低。

二是，將市級重點(diǎn)教改項目改革成果用于教學(xué)實踐，在學(xué)時不變的前提下，講授了更多、更新、更深的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生掌握的力學(xué)知識面更寬、更牢固，學(xué)生應(yīng)用所學(xué)力學(xué)知識解決實際問題的能力更強(qiáng)。

三是，近3年來，學(xué)院陳朝暉教授牽頭的教改團(tuán)隊以課堂教學(xué)改革為契機(jī)，教材建設(shè)為輔助，轉(zhuǎn)變了建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生對力學(xué)課程的認(rèn)識，并提高了他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

四是，工程力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)課程均出版了網(wǎng)絡(luò)教材，除供學(xué)校網(wǎng)絡(luò)學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)外，還通過精品課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，方便在校學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實踐的開展不僅培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，拓寬了學(xué)生的知識面和學(xué)習(xí)深度，對于提高教學(xué)質(zhì)量大有裨益，成為了課堂教學(xué)的重要輔助。

四、結(jié)語

為了與工程發(fā)展?fàn)顩r及實用性相適應(yīng)，在學(xué)時不斷壓縮的情況下，保持和提高教學(xué)質(zhì)量有必要深入探索土建類專業(yè)力學(xué)系列課程之間的聯(lián)系，刪除重復(fù)部分，將原本各自獨(dú)立建設(shè)的課程為作為一個整體，對其進(jìn)行分解，去粗存精，通過貫通、融合和相互滲透，最終達(dá)到教學(xué)內(nèi)容的整體優(yōu)化。筆者所在的課題組打破原有各自為政的獨(dú)立模塊式教學(xué)體系，建立了既精簡學(xué)時又能保證教學(xué)質(zhì)量的土建類專業(yè)力學(xué)系列課程新教學(xué)體系，并編寫出版了新體系下的系列教材，以適應(yīng)現(xiàn)今教學(xué)改革的趨勢和要求。

土建類專業(yè)力學(xué)系列課程整體優(yōu)化改革是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要教師投入大量精力并突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，需要通過多屆本科教學(xué)的實踐進(jìn)行檢驗。后續(xù)課題組將在新教學(xué)體系的優(yōu)化和完善，系列教材的修訂和補(bǔ)充，實驗教學(xué)改革等方面開展深入研究。お

參考文獻(xiàn)：

［1］劉德華,程光均.工程力學(xué)［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社,2010.

［2］劉德華,黃超.材料力學(xué)［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社,2011.

［3］文國治.結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社,2011.

［4］肖明葵.理論力學(xué)［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社,2010.

［5］肖明葵.水力學(xué)［M］.重慶:重慶大學(xué)出版社,2007.

［6］文國治,李正良.結(jié)構(gòu)分析中的有限元法［M］.武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2010.

お

Research on the whole optimization in mechanics series courses of civil engineering specialty

HUANG Chao, LIU Dehua, CHENG Guangjun,WEN Guozhi, TAN Zhouling, XIAO Mingkui

(College of Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, P. R. China)

Abstract： Mechanics series courses are the important basic courses of civil engineering education. The traditional teaching system is hard to adapt to the current situation that credit hours are decreased. Based on the whole optimization in mechanics series courses of civil engineering education，this paper puts forward the new teaching system of civil series course. The teaching practice shows that the new system is remarkable to improve the quality of teaching effect.

Keywords：civil engineering; mechanics series courses; whole optimization; teacing system; teaching reform

ぃū嗉 梁遠(yuǎn)華）