趙威 董建華

摘 要：針對結構力學教學過程中存在的相關問題進行了深入的探討，從教學的角度出發(fā)，以學生的反饋為基礎，提出了從教學課時安排，教學內容，教學方法以及考核方式等方面的教學改革相關措施。

關鍵詞：結構力學；教學方法；教學內容

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）19-0131-03

Abstract： As for the related problems in the teaching process of the subject of Structural Mechanics， the teaching approaches and contents are discussed. From the perspective of teaching and on the basis of the feedback of students， the relevant measures of teaching reform are put forward from the aspects of teaching time arrangement， teaching content， teaching methods and assessment methods.

Keywords： structural mechanics； teaching methods； teaching content

一、概述

在土木，水利，交通等專業(yè)課中結構力學占有極其重要的位置，雖然各個學校的培養(yǎng)計劃不同，每個專業(yè)的側重點不同，但都把它作為最重要的一門專業(yè)基礎課之一，它是走向專業(yè)教學前的一門核心課程。它以高等數(shù)學，理論力學，材料力學以及計算機技術為基礎，以“力法”“位移法”為主要方法，全面而系統(tǒng)的闡述了桿系結構體系在荷載，溫度變化，支座移動等外界因素下引起的內力分布和變形情況。我國的結構力學教材不下百種之多，配套的練習更是千變萬化，其運用廣泛程度非一般專業(yè)課程可比。因此，經典的結構力學學習是非常重要的。然而，在現(xiàn)今的教學理念大的框架下，結構力學的教學也在不斷的改革，不斷發(fā)展。雖然教學大綱更加重視學生對于知識的運用，以及解決實際問題的能力，并也提出的實踐環(huán)節(jié)，但是在教學過程中作者仍然發(fā)現(xiàn)很多問題。通過對教學工作的深入思考，以對學生調研的反饋為基礎，本文對于結構力學教學中存在的主要問題進行探討，旨在提升教學質量，獲得更好的教學效果。

二、結構力學教學中存在的若干問題

（一）基礎部分不夠扎實

在本科教學中對于是否應該讓大學生承擔過重的課業(yè)的壓力這個問題，每個老師都有自己的觀點，一直在探討而沒有結論。其中有些教師認為應該以授課為主，充分發(fā)揮課堂時間，課后盡量減輕學生的作業(yè)壓力。相反，有些教師則認為，授課只是引導學生和啟發(fā)學生學習，而學生對課程的大部分學習應該在課后完成。在這兩種思想的背后，導致了學生對結構力學這門課程的學習不夠投入。

結構力學這門課是比較特殊的，既要重視理論，更要不斷實踐。首先，學習力學主要是學習概念，概念上清楚是深入學習的基礎。這里的概念包括力學物理量的含義以及對基本原理的理解，而《結構力學》這門課程更是要求對概念有深刻的理解。在課堂上，為了增加互動，作者偶爾會提出一些簡單而富有迷惑性的問題，學生們會給出各種各樣的答案，而大部分答案都是錯誤的。這充分說明了學生在學習概念時只是流于表面，而沒有真正理解。同時，不可否認的是，《結構力學》的學習需要大量的練習作為輔助。這門課程所研究的對象是桿系結構。桿系結構的特點是在形式上富于變化，每變化一種形式可能計算的方法都不太一樣。這需要充分的練習積累經驗才能很好的掌握，而大部分同學在課堂上聽懂后，不重視課后的復習和練習，面對題目經常會表現(xiàn)出“眼高手低”，能大致給出計算方法，卻算不出正確結果，這就需要充分的練習，有了量的積累才能真正學會學懂這門課程。因此，針對結構力學這兩個特點，對于結構力學的教學應該是兩種意見相結合，在教學過程夯實基礎就顯得格外重要。這里面的基礎包括兩方面：一是如何讓學生深刻理解概念，二是如何讓學生積累經驗。對于第一點，作者認為，讓學生概念清晰，教師首先要概念清晰，授課時的邏輯性，條理性要十分清晰，能夠將多本教材對同一概念的描述綜合起來，給出一個全面的解釋。同時將概念結合工程應用，再把概念從工程中抽離出來，這樣非常有助于學生的理解。針對第二點，作業(yè)的布置是必要的，但并非一定要過量，需要教師在授課之前對習題有充分的了解和掌握?？赡芙處熞恳坏懒曨}都要去做一遍，但并不是每一個習題都需要學生去做，挑出最有代表性的算例讓學生們去做，然后針對問題集中講解，把每一道題深度挖掘拓展，讓學生們把每一個知識點吃透，同一道題提倡多種思路，多種方法，反復練習，這樣既達到量的積累，又比題海戰(zhàn)術效果要好得多。當然，現(xiàn)在是個多元化的社會，每個人有不同的追求。但是，如果真的要從事土木工程專業(yè)，花在這專業(yè)上的時間是非常有必要的。

（二）綜合運用的訓練不夠多

結構力學的課程都是分單元或者章節(jié)的，每個單元后面都有課后習題。講完一個章節(jié)會布置其后的課后習題，當然，學生做題時會很自然的想到：這些題應該用本章節(jié)的知識來解決。然而，結束一個學期的學習后，隨便從一個章節(jié)中選擇一題，或者將兩部分章節(jié)內容出一道綜合題，學生可能就會無從下手了，究其原因是綜合訓練不夠多。在中學階段，教師的辦法是通過大量的綜合練習與模擬考試來解決這個問題，這個辦法在大學里可能無法實現(xiàn)，但是可以改進后推廣。在大學里面，綜合訓練的形式更多的應該是大作業(yè)或者課程設計來體現(xiàn)。作者是非常提倡布置大作業(yè)的，首先，大作業(yè)不能夠互相抄襲，因為留給每個人的問題不同，更能反映學生學習的真實情況。另外，大作業(yè)的完成是需要學生將學過的知識綜合掌握并運用，而不是簡簡單單機械性的照搬書中的算例就能完成的。體現(xiàn)了學生的綜合素質，特別能夠提高學生綜合運用的能力，不但能夠將各個章節(jié)內容聯(lián)系起來，還能與其他課程相聯(lián)系，比如數(shù)學，計算機應用等等，同時能夠鍛煉學生解決實際問題的能力。就目前而言，作者認為，恰當?shù)牟贾么笞鳂I(yè)是學習《結構力學》最好的方法。但從大多數(shù)高校的目前情況來說，大作業(yè)與課程設計的安排明顯不夠。

教師授課過程中也應該重視綜合性。同濟大學朱慈勉老師的結構力學就非常重視這一點。在介紹每章內容之前會先“開飛機”，即宏觀的角度來講解這章是干什么的，通過這一章學的內容可以解決什么問題或者達到什么目的，這樣學生學習就有目的性；同時對知識難點都是通過生動的類比、肢體語言甚至講段子來幫助學生理解，猶如變形的不是一個冷冰冰的桿件，而是他身體的一部分。學生在這種夸張的表現(xiàn)下一邊笑著一邊記住了很多東西。作者認為，《結構力學》這門課在授課過程中，教師應該前后結合，講前面內容的時候有鋪墊，講后面內容的時候有回應。這樣的方法能夠使得學生在學習的過程中就前后連貫，不會將知識支離破碎，而有一個整體性，系統(tǒng)系，綜合運用起來自然就回好很多。同時在講課不能過于偏重于對解題的規(guī)律（例如位移法里的順時針轉角引起順時針彎矩）的強調，往往忽略掉對基本原理或概念的深化，導致可能學生只會運用所謂的力學知識來解講過的題，然而這種力學知識更多的是基本原理或概念的一種應用，一種組合表現(xiàn)。

（三）課時安排不得當

結構力學作為三大力學的最后一門，它所要解決的問題應該是理論力學和材料力學解決不了的問題。對于現(xiàn)有結構力學教材而言，為了與前面的課程銜接，其內容安排大體是這樣的：先介紹靜定結構的內力計算，位移計算，然后介紹用力法，位移法解超靜定結構。其中靜定部分的內力計算的授課課時以及習題課學時總和在20學時左右，課時安排占據(jù)了幾乎整門課程學時的三分之一。位移計算一般為8學時，力法解超靜定問題大致需要10學時。這三部分內容占據(jù)了整個學時的將近三分之二，從學時上來說這部分內容是《結構力學》這門課程的重點。但實際情況是，由于靜定結構的內力計算，位移計算的部分內容以及力法解超靜定的思想在前序課程《材料力學》中都已經學習過，材力成績好同學對于此部分內容的掌握已經很好，而《結構力學》一半以上的課程實際上是重復了《材料力學》的內容，這部分內容授課時只是在知識運用層面上逐步加寬加深，而本質上沒有新的概念和方法的出現(xiàn)。相反，對于位移法，作者認為是結構力學中的新思想，而且是極其重要的思想。因為這一思想將貫穿后續(xù)《結構力學》課程中的眾多方法，比如力矩分配法，矩陣位移法，甚至能夠與高等力學中有限單元法相聯(lián)系（其基本思想是一致的）。作者覺得這部分內容是結構力學的重中之重，而且也是學生學習這門課程的難點以及新問題。而對于位移法這部分內容的學時安排只有6-8個學時，占總學時（結構力學上64學時）的不足八分之一。通過學生的反饋和對學生考核，作者明顯的感覺到學生對結構力學靜定部分內容的掌握遠遠好于對超靜定部分內容的掌握，對力法的掌握要遠遠好于對位移法的掌握，用學生的一句話來說就是“我對力法已經很熟悉了，位移法卻連基本思想都不是很清楚，對于這兩種方法的理解程度完全不在一個層面上”。作者認為這樣的學習效果不能夠與結構力學這門課程的高度和重要程度相匹配，應該適當?shù)恼{整學時安排，在不能夠提高整體學時的條件下，分配給位移法更多的學時，這樣的安排才更為合理。

（四）對學生的考核不夠嚴格

由于以上三個問題的存在，導致在期末考試的把關上，也顯得不夠嚴格。因為學習的基礎不扎實，缺乏知識綜合運用能力，以及學時的安排不夠合理，導致學生的期末考核效果很不理想。有的時候，老師覺得考卷很簡單，因為所有的內容都是課堂上講過的，所有的題型原型都是課件上給出的，甚至很多題目都是出自書后習題，但是最后卷面分數(shù)還會有50%以上的人不及格，授課老師面對這樣的問題無法解決，只能將考試題越出越簡單，不斷增加平時成績的百分比，考試也很難反映真實水平。這個問題的存在有老師的原因，也有學生的原因。課堂的教學可以看出一個老師的態(tài)度和水平；而平時的作業(yè)可以看出一個學生的態(tài)度和水平。大學的結力老師分兩種，一種是搞力學的，一種是搞工程的。搞力學的更注重的是對概念原理的理解，搞工程的人更注重對工程中實際結構的強調，作者認為，兩方面應該結合，即結構力學考試應該弱化計算，但是著重考察概念和實際應用。首先，這種考試是你沒法靠突擊來得分的，因為只機械地記住了方法考察概念時用不上，其次，既考察了概念的理解又考察了綜合運用能力，把理論和實踐更好的結合。這就要求教師在課堂上授課時要把握方向，本質的問題還是作業(yè)的布置。課后作業(yè)的布置是反映教師水平的另一個標準，作業(yè)布置得合理能夠使學生引起足夠的重視，能高效的掌握知識和概念，而且能夠理論聯(lián)系實際，又起到考核學生的作用。曾經在國外作為訪學，我也了解到，國外的學生作業(yè)量是遠遠超過國內，同時對待作業(yè)的重視程度（我們不說認真程度）也是要遠高于國內。經常會看見同學為了完成老師的大作業(yè)，借閱了大量書籍，在圖書館通宵不眠。從這樣的過程中學生掌握了概念，夯實了基礎，提高了綜合運用能力，其實也就通過了這門課程的考核，分擔了最終考試的壓力。

作者通過對教學的調研和學生的反饋還發(fā)現(xiàn)：學生認為課堂小測是一個很好的方式，但需要學習一段時間，對新掌握的知識消化吸收后測驗，非常很有助于對知識的掌握和綜合運用；增加課堂的互動環(huán)節(jié)，多進行演示實驗等方式也能夠激發(fā)學生對枯燥力學的學習興趣；此外，老師的授課風格，肢體語言和表達方式等等都會對學生的學習產生影響。

三、結束語

結構力學是土木工程以及相關專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，在各個高校所占有的學時都是最多的。即便如此，作者仍然感覺的授課學時的緊張，對于教師來說，很多內容不能夠展開，對于學生來說，理解并加以練習的時間不夠。當然，這個問題可能不單單在結構力學教育中存在，應該是所有課程教育中都有類似的問題。但作為一門考研的專業(yè)課程，其重要性不言而喻，對于現(xiàn)在結構力學的授課效果，大部分學生是不夠滿意的。結構力學是一門成熟的學科，但授課過程可能仍然存在著問題，這樣的問題需要在今后的教學工作中不斷探討，不斷優(yōu)化，才能最終達到這門課程本身所能企及的高度。

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