劉娟 徐爽 付春 王文武 白雪衛(wèi)

1.遼寧石油化工大學土木工程學院，遼寧 撫順 113001

2.沈陽農(nóng)業(yè)大學工程學院，遼寧 沈陽 110866

結構力學是土木工程及相關專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎課，它既是前續(xù)數(shù)學及力學課程的深化和延伸，又是后續(xù)混凝土、鋼結構設計與原理等專業(yè)課程的基礎，對培養(yǎng)優(yōu)秀的具有深厚力學基礎的建造師起著至關重要的作用。在結構力學課程的教學過程中，一方面要求學生具有扎實的力學基礎理論，另一方面要注意發(fā)揮實踐訓練對學生深刻理解結構力學課程知識具有的重要作用。傳統(tǒng)的結構力學教學模式遵循“教材內(nèi)容—課件制作—課堂講授—作業(yè)解題”的過程，存在偏重理論講解、實踐訓練不足的問題。而近幾年來，隨著高校大學生結構設計競賽次數(shù)的增多，在參賽模型的制作過程中，傳統(tǒng)的結構力學教學模式的弊端逐漸顯示出來，如學生對如何建立力學分析模型不熟練、不會正確運用書本上學過的理論來解決實際工程問題，學生的團隊協(xié)作意識不強。為提高土木工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，適應新時期人才培養(yǎng)的要求，結構力學課程亟須進行調(diào)整與改革，在授課過程中應適當增加相關案例、引入思政元素。

一、應用型人才能力培養(yǎng)及課程思政的必要性

改革開放以來，我國大部分高校提倡培養(yǎng)應用型與創(chuàng)新型人才。所謂應用型人才，是指知識、能力、素質(zhì)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才，能熟練掌握社會生產(chǎn)或社會活動一線的基礎知識和基本技能，既有豐富的理論知識和專業(yè)技能，又能夠理論聯(lián)系實際，是適應新時代發(fā)展需要的高等專業(yè)技術人才。當前我國經(jīng)濟建設及高校轉型急需大批應用型人才。

高等教育是大學生思想和價值取向的定型階段，因此大學專業(yè)課程教學也要適當滲入思政元素，對學生進行正確的引領。所謂的課程思政，即在各門課程的授課過程中，將具有中國特色的政治制度、優(yōu)秀傳統(tǒng)文化等適時融入課堂教學中，積極地引導學生堅定不移地跟黨走，培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、團結協(xié)作、勇攀科學高峰的使命感和責任感。專業(yè)教師在實施課程思政的過程中，要自覺地將知識傳授與價值引領相結合，自覺地將立德樹人根本任務貫穿教育教學全過程。尤其要以案例的形式融入課程思政教育，讓學生在不知不覺中受到啟發(fā)，從而激發(fā)學生的愛國熱情、增強學生的責任心，引導學生樹立遠大理想，為祖國的騰飛做出自己的貢獻。

二、目前結構力學教學過程中存在的問題及原因分析

（一）教學方法、手段及考核評價模式單一

結構力學是一門實踐性很強的課程，但部分教師將其視為純理論課程來開展教學活動，主要關注如何正確完成計算和繪圖，較少涉及與之相關的實際工程問題。同時，還存在教學方法單一、教學案例陳舊、“灌輸式”教學等問題，尤其是一些教師過于依賴多媒體技術，呈現(xiàn)出課件“信息量”大，但學生的“吸收率”低的現(xiàn)象。目前，結構力學的考核以期末考試成績?yōu)橹鲗?，以學生平時成績?yōu)檩o助。平時成績分數(shù)的給定缺少客觀的依據(jù)，而且平時成績并不足以反映學生對本門課程的真實掌握情況。這種評價方式又缺少應用課程理論知識解決工程實踐問題的考核，這與當前應用型改革的基本精神是不吻合的。

（二）學生對書本上的教學案例的認知有限，缺乏直觀的了解

教學過程中筆者發(fā)現(xiàn)，學生對書本上的案例僅僅停留在文字的描述和簡化的平面圖形上，由于知識與經(jīng)驗的不足，學生缺乏對真實結構的想象和深刻的理解。如求解桁架結構時，學生很容易利用結點法及截面法求解桁架桿件的內(nèi)力，但當具體模型擺在面前時，他們卻不能很好地判斷哪些桿件是拉桿或壓桿、哪些桿件產(chǎn)生的內(nèi)力較大，進行具體模型設計時也很難抉擇何處該加固、何處該簡化，結點該如何處理等問題也不能很好地解決，造成結構設計不合理、理論教學嚴重脫離實踐。

（三）教學中缺少完整的、可驗證的、具有實操性的工程案例設計

結構力學課程教材章節(jié)內(nèi)容劃分明確，尤其是超靜定的求解方法分為四個章節(jié)，教材針對每一種方法安排了較多的習題，卻缺少將各個章節(jié)內(nèi)容打通的案例，導致學生思維方式定格?，F(xiàn)實生活中，學生所接觸的模型均為實體結構，其設計涉及的知識面廣，如果學生沒有經(jīng)過綜合訓練，就很難理解如何綜合應用相應的知識點建立對應的力學模型。

事實上，上述結構力學教學過程中出現(xiàn)的問題，在國內(nèi)兄弟院校中都或多或少存在。為進一步培養(yǎng)大學生創(chuàng)新意識、團隊協(xié)同和工程實踐能力，切實提高創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量，構建高校工程教育實踐平臺，浙江大學于2005年組織承辦了第一屆全國大學生結構設計競賽，至今該賽事已連續(xù)舉辦了十一屆，成為全國性九大學科競賽資助項目之一。全國大學生結構設計競賽是由高等學校土木工程學科專業(yè)指導委員會與中國土木工程學會教育工作委員會等聯(lián)合主辦的，要求學生運用白卡紙或竹材、乳膠等材料，設計出符合競賽要求的結構模型。這個比賽具有一定的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性，能將結構力學相關理論與實際工程緊密結合起來。

下面以2019年遼寧省大學生結構設計競賽主題“山地輸電塔模型設計與制作”為例進行介紹。競賽以宏偉而富有特色的高聳構筑物為背景，提出該結構設計的總體模型，分析模型主題與承臺板連接的基本要求，確定對應的材料和工具，并對模型制作時間、模型加載和評判分別進行說明，最后對評分標準進行明確說明。比賽不只是對學生理論知識、實踐動手能力的考核，更是對學生實際應用能力的考核。例如完成模型制作后，要求學生對三個級別的加載情況進行預報。這就需要參賽學生具備理論計算、結構形式選擇、模型做工的能力，尤其是要具備結點處理、對結構在拉壓彎剪扭等的綜合受力情況進行分析的能力。同時，這也是對學生賽前結構選型、模型制作熟練程度、軟件加載模擬情況及現(xiàn)場模型實際加載情況等的檢驗，如果學生沒有扎實的實踐操作能力，就可能會導致加載環(huán)節(jié)的失敗。

競賽題目及要求對當前結構力學本科教學改革工作有著重要啟示。其一，結構力學是一門實踐性很強的課程，教學過程中應營造良好的學習研究氛圍，注重在實踐中鍛煉學生的動手操作能力及創(chuàng)新能力。其二，上課過程中應注重理論聯(lián)系實際，以對結構模型結構是否合理的分析開展教學，將所學理論知識靈活運用到具體實踐中，這才是理論學習的真正目的。其三，應激發(fā)學生學習的主動性，培養(yǎng)其自主創(chuàng)新的意識和能力，避免以“灌輸式”教育的方式來主導結構力學課程，破解教學內(nèi)容呆板、教學方法單一、教學考核機制不合理等一系列問題。

（四）課程實踐過程中，部分學生表現(xiàn)出責任心不強、缺乏團結協(xié)作意識

勇于擔當、團結協(xié)作是當代大學生必須具備的品質(zhì)。一些大學生不同程度地存在誠信意識淡薄、社會責任感缺乏及團結協(xié)作意識不強等問題。例如在結構力學課程設計過程中，可要求學生分小組合作，共同制作結構模型。這就要求學生分工明確、團結協(xié)作，每個人在認真完成本人的模型任務的同時，還要與其他同學的模型進行精細的連接，這樣才能保證整體模型制作符合要求、受力狀態(tài)良好。部分學生缺乏團隊意識，只負責自己所承擔的模型，不顧及自己的模型與其他同學的模型的拼接效果，最終導致小組的整體模型制作不理想，得分較低。這種行為就是責任心欠缺、團隊意識淡薄的表現(xiàn)，很有必要在課程教學過程中通過思政教育加以規(guī)范引導。

三、改進方案

課程組圍繞人才培養(yǎng)方案的修訂與實施，以提高學生綜合素質(zhì)、工程實踐能力、創(chuàng)新能力為目的，以教學方式、考核評價和課程體系的改革為先導，以傳統(tǒng)課堂教學方式為依托，引進結構設計競賽、工程案例教學，力求結構力學課程與工程實踐緊密結合，力求以案例形式滲入思政元素，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，使學生在接受專業(yè)知識的同時，強化思想教育，認清時代責任和歷史使命，形成勤奮刻苦的內(nèi)驅力，進而大大提高專業(yè)課的教學效果，形成注重應用型人才能力培養(yǎng)的教學體系。

（一）以競賽促進結構力學課程案例建設

依據(jù)全國結構設計大賽基本精神，可以嘗試做好以下幾個方面的工作：其一，遵循該門課程實踐性較強的特點，實現(xiàn)對授課內(nèi)容的調(diào)整，適當減少復雜理論公式的推導，對應用性較強的內(nèi)容要重點講解；其二，豐富結構力學課程體系，構建與計算方法對應的教學案例，實現(xiàn)課程案例的不斷豐富；其三，積極關注其他院校相關專業(yè)的發(fā)展狀況，借鑒當前較新穎的案例，將其作為課堂或課下的拓展資源，以激發(fā)學生的學習熱情。

（二）以競賽促進結構力學課程教學方式的改變

從以下幾個方面實現(xiàn)結構力學課程教學方式的改變：其一，課堂授課過程中應避免單一灌輸，采用靈活多樣的教學方法，如小組討論教學法、案例教學法等，促進學生養(yǎng)成獨立思考的習慣。其二，要充分利用多媒體教學資源將復雜理論以生動、形象的方式呈現(xiàn)，使學生盡快掌握知識難點，以實現(xiàn)理論教學的高效性。其三，要把握好理論教學與實踐教學的銜接點。在理論教學之后，應盡量在較短的時間內(nèi)開展與理論知識點對應的實踐教學。以競賽模型為例，可以讓學生建立簡化模型，根據(jù)不同結構類型、不同荷載工況，建立最優(yōu)化結構模型，實現(xiàn)對所學相關理論知識的鞏固以及動手操作能力的全面提升。教師要提升教學效能，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生深入思考、提升學習體驗，最大限度地發(fā)揮課程的價值滲透和價值引領作用。

（三）完善結構力學課程考核評價體系

結構力學課程考核評價應增加結構設計成績的比重?？梢孕?nèi)競賽的形式組織學生按照模型設計條件，以小組為單位開展結構模型設計，包括理論計算書、模型制作及加載等環(huán)節(jié)，依據(jù)最終成績，按一定比例納入學生總體成績中。

（四）通過模型設計競賽打通章節(jié)脈絡，構建完整知識體系

結構設計競賽的主題是“低碳與環(huán)?！?，要求結構設計精巧、制作工藝精湛。設計作品成功與否取決于模型設計過程中的荷重比，也就是利用最少的材料承載最大的重量，這與結構力學的學習任務相吻合。為了響應競賽主題，首先要通過理論分析初定結構模型形式、所用桿件數(shù)量、桿件截面參數(shù)、結點連接方式等，然后通過力學求解軟件計算桿件內(nèi)力及位移測定點位移量，再反復對以上結構形式及各種參數(shù)進行調(diào)整，直到達到最佳效果。這就需要學生對結構力學相應章節(jié)的知識內(nèi)容（包括結構的組成分析、靜定及超靜定結構在靜荷載與動荷載作用下的內(nèi)力及位移計算）融會貫通，科學合理地進行結構模型設計。

（五）在課程實踐過程中逐步融入思政元素，激發(fā)學生的擔當意識、團隊協(xié)作意識和愛國情懷

在教學中，可讓學生先就案例進行分組討論，然后讓各小組團隊提出較合理的結構方案，師生最后評選出最優(yōu)理論方案小組，給予一定的獎勵。這樣能夠促進小組成員竭盡全力為小組榮譽而共同努力。在模型設計的過程中，組員在精心制作自己的模塊的同時，注意與團隊中其他成員密切配合，從而培養(yǎng)了團隊精神。這個過程能激勵學生為了集體目標而奮斗，在潛移默化中實現(xiàn)了思政教育，激發(fā)了當代大學生的擔當意識、團隊協(xié)作意識和愛國情懷。

四、結語

總之，課程組圍繞人才培養(yǎng)方案的修訂與實施，以提高學生綜合素質(zhì)、工程實踐能力、創(chuàng)新能力，激發(fā)學生愛國情懷為目的，以教學方式、考核評價和課程體系的改革為先導，以傳統(tǒng)課堂教學為依托，同時引進結構設計競賽、工程案例教學及課程思政教育，力求將結構力學課程與工程實踐緊密結合，立足競賽、服務競賽，進而構建出名副其實的應用型課程，形成注重應用型人才能力培養(yǎng)的教學體系，在施教過程中潛移默化地滲入思政元素，從而提高結構力學的課程教學質(zhì)量，培養(yǎng)出符合社會要求的新一代大學生。