楊 青 楊國(guó)兵

(1.滁州學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院，安徽 滁州 239000； 2.安徽滁州技師學(xué)院，安徽 滁州 239000)

1 概述

結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)課，歷來已久，堪稱土木工程類專業(yè)課程的“中流砥柱”，其傳授的知識(shí)點(diǎn)不僅需要理論力學(xué)、材料力學(xué)和高等數(shù)學(xué)做鋪墊，而且為理解和掌握后續(xù)專業(yè)課如鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)抗震等課程搭建了力學(xué)模型與橋梁，在土木類畢業(yè)生今后的職業(yè)崗位群中，作為工程技術(shù)人員分析和處理各種結(jié)構(gòu)問題和施工方案應(yīng)必備的專業(yè)素養(yǎng)之一。當(dāng)下課程改革，應(yīng)用型土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)課時(shí)數(shù)由原來的90縮減為56，削減量達(dá)1/3以上[1]，通常被稱之為“少學(xué)時(shí)”。我們認(rèn)為此舉并不是削弱了該課程在專業(yè)改革中的地位與作用，而是根據(jù)應(yīng)用技術(shù)型培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的整合與教學(xué)方式改進(jìn)提出了更高要求。陽令明等[2]探討了翻轉(zhuǎn)課堂在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的適應(yīng)性，構(gòu)建了教學(xué)應(yīng)用模型；王振波等[3]提出對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行模塊劃分，對(duì)學(xué)生分層次組織進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革“重訓(xùn)練、強(qiáng)應(yīng)用”的多種教學(xué)方法；賈穗子等[4]建立了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的結(jié)合，用“帶斜肋加強(qiáng)型結(jié)點(diǎn)”模型模擬鋼管混凝土框架剛結(jié)點(diǎn)，而直板結(jié)點(diǎn)、槽鋼結(jié)點(diǎn)及角鋼結(jié)點(diǎn)都無法保證剛結(jié)點(diǎn)的屬性，讓學(xué)生參與老師科研課題進(jìn)行探討，從而構(gòu)建將計(jì)算簡(jiǎn)圖中的剛結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)模型應(yīng)用的飛躍；馬艷梅[5]探討了如何利用時(shí)下慕課、雨課堂、超星學(xué)習(xí)等網(wǎng)絡(luò)手段，進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)方式的改革；王磊等[6]討論了通過簡(jiǎn)易材料制作的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型在課堂進(jìn)行演示，讓學(xué)生直觀感受一些較為抽象難以接受或理解的概念，效果明顯；這些學(xué)者都對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)做出了有益且有力的探索。對(duì)于學(xué)時(shí)受到特定限制時(shí)的應(yīng)用型結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)應(yīng)對(duì)措施，目前探討的尚很難見到，筆者擬探討在“少學(xué)時(shí)”控制下，對(duì)應(yīng)用型土木類專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程進(jìn)行有效的教與學(xué)的問題，為教學(xué)改革提供參考。

2 選好教材

選擇區(qū)別于學(xué)術(shù)研究型大學(xué)的應(yīng)用型本科結(jié)構(gòu)力學(xué)教材，具有針對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)這一鮮明特色，此類教材一改理論艱深、內(nèi)容繁雜、形式古板、偏重公式推導(dǎo)之貌而凸顯應(yīng)用特色，學(xué)生易于接受，實(shí)用性強(qiáng)，可完成工程師基本訓(xùn)練，適合培養(yǎng)較強(qiáng)實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才，見表1。選好教材，僅為專業(yè)學(xué)習(xí)提供范本，但此類教材要求的學(xué)時(shí)數(shù)仍遠(yuǎn)超出少學(xué)時(shí)，如何在規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)完成合理的教學(xué)任務(wù)，為后續(xù)專業(yè)課提供進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)，值得仔細(xì)斟酌。

表1 部分應(yīng)用型土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)本科教材一覽表

3 教學(xué)內(nèi)容的整合

手算繪制簡(jiǎn)單靜定與超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖是結(jié)構(gòu)力學(xué)的根基，必須要求學(xué)生熟練掌握。在靜定結(jié)構(gòu)這部分，考慮材料力學(xué)也有涉及，我們把疊加法及控制截面法作內(nèi)力圖作為新的抓手，課堂精講，課下組織采用力學(xué)競(jìng)賽以求達(dá)到熟練掌握。靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算一方面是理解力法典型方程意義的基礎(chǔ)，另一方面也是結(jié)構(gòu)剛度校核的手段，更是服務(wù)于超靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算與結(jié)構(gòu)軟件(如SM Solver和ANSYS)應(yīng)用的前提。圖乘法是解算靜定結(jié)構(gòu)位移的有力工具。力法基本結(jié)構(gòu)的選取，技巧性強(qiáng)，可以發(fā)動(dòng)學(xué)生課后思考，實(shí)施課堂競(jìng)賽法。位移法典型方程的建立與方程系數(shù)的計(jì)算對(duì)于應(yīng)用型學(xué)生是教學(xué)難點(diǎn)，特別是單跨超靜定梁的形常數(shù)與載常數(shù)概念的來歷與運(yùn)用，學(xué)生往往不能吃透，這部分內(nèi)容作為解算超靜定結(jié)構(gòu)的核心，教學(xué)當(dāng)給予時(shí)間保障，否則學(xué)生定會(huì)產(chǎn)生迷茫。漸近法中的剪力分配法，對(duì)水平作用下框架結(jié)構(gòu)手算內(nèi)力十分合適，對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)必不可少，理當(dāng)加強(qiáng)。影響線部分概念可以與之前內(nèi)力圖對(duì)比給予處理，因?yàn)閷W(xué)時(shí)原因，可予略講。矩陣位移法；結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析；結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析；結(jié)構(gòu)的極限分析內(nèi)容，一般來說，因?yàn)樯賹W(xué)時(shí)原因，可予忽略，對(duì)于部分有提升要求的學(xué)生，通過開展力學(xué)講座形式，給予兼顧(不占用學(xué)時(shí))，具體課時(shí)安排見表2。

4 教學(xué)方式反思

毋庸諱言，基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程往往信心不足，因此激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生感受到本課程與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、建筑施工技術(shù)等其他專業(yè)課的清晰的內(nèi)在脈絡(luò)關(guān)系，必然會(huì)引起學(xué)生關(guān)注進(jìn)而產(chǎn)生壓力與動(dòng)力。如果學(xué)院沒有實(shí)施該課程與后續(xù)專業(yè)課的利害關(guān)系及其在畢業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的無可替代作用的后果體現(xiàn)，學(xué)生定然因畏懼而懈怠，那樣即使學(xué)時(shí)再多也無益于教。讓學(xué)生自覺“走出課堂”，融入“施工場(chǎng)地”，不失為一適應(yīng)應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)的可行方案，應(yīng)用型培養(yǎng)的人才不是培養(yǎng)研究性學(xué)者，而是“知其所以然”的技術(shù)型工程師。因此，應(yīng)用型結(jié)構(gòu)力學(xué)教師同時(shí)應(yīng)擔(dān)負(fù)核心專業(yè)基礎(chǔ)課架設(shè)核心專業(yè)課橋梁的策劃師，善于利用當(dāng)今慕課、雨課堂、超星學(xué)習(xí)等網(wǎng)絡(luò)手段，對(duì)學(xué)科發(fā)展前沿典型工程結(jié)構(gòu)實(shí)物，和現(xiàn)代城市高速發(fā)展涌現(xiàn)的各種結(jié)構(gòu)形狀加以分析，積極開展結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)習(xí)通教學(xué)資源平臺(tái)為課程服務(wù)，實(shí)施周邊工程案例的力學(xué)分析(如2018年1月4日合肥公交站臺(tái)因暴雪而坍塌事故，2019年10月12日無錫高架橋側(cè)翻工程事故，2020年3月7日福建泉州酒店整體倒塌事故)。關(guān)注時(shí)事，關(guān)注身邊的結(jié)構(gòu)力學(xué)，興趣加專注，化解“少學(xué)時(shí)”之不足。

表2 少學(xué)時(shí)課程學(xué)時(shí)數(shù)安排表

5 教學(xué)考核的改進(jìn)及效果

期中期末考試只是考察學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)的手段之一,加強(qiáng)過程考核的評(píng)價(jià)方法成為共識(shí)。為此，我們鼓勵(lì)參與國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)(校級(jí))力學(xué)建模大賽的學(xué)生，獲取優(yōu)秀以上等級(jí)可獲取課程學(xué)分，對(duì)利用課時(shí)外積極參與身邊結(jié)構(gòu)類型調(diào)查與分析報(bào)告，或利用結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行模擬分析并得出較為有用結(jié)論的做法同樣參與課程評(píng)分，我們的做法見表3。通過15級(jí)、16級(jí)、17級(jí)教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的激情燃放，活動(dòng)踴躍參加，如我們多次舉辦力學(xué)模型大賽，結(jié)構(gòu)彎矩圖和剪力圖大賽，滁州學(xué)院筆者所任教的班級(jí)參加全國(guó)周培源力學(xué)競(jìng)賽2016年安徽省大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽獲三等獎(jiǎng)7人，2017年第十一屆全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽安徽賽區(qū)獲三等獎(jiǎng)16人，2019年第十二屆全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽中獲三等獎(jiǎng)2人，安徽省第二屆大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽獲三等獎(jiǎng)18人，二等獎(jiǎng)1人。獲獎(jiǎng)率和獲獎(jiǎng)層次均在安徽省同類高校前列。

表3 近3年來結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革綜合考核成績(jī)方案

6 結(jié)語

通過對(duì)應(yīng)用型少學(xué)時(shí)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)探討與實(shí)踐，得出教學(xué)內(nèi)容整合的幾點(diǎn)原則：1)兼顧與專業(yè)課的交叉性；2)對(duì)畢業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利；3)充分理解結(jié)構(gòu)施工圖；4)處理結(jié)構(gòu)問題或理解施工方案；5)利于學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)軟件。應(yīng)用型土木工程的結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)，應(yīng)在應(yīng)用型上大膽改革，大膽創(chuàng)新，寓教于究，化繁瑣為簡(jiǎn)潔，化抽象為具體，化定理、規(guī)則理論為分析問題的方法與崗位的需求，以實(shí)用為原則，唯有以“有用”為原則才能真正接“地氣”，使得“少學(xué)時(shí)”的改革值得推崇。