关于结构力学综合实践能力培养的教学改革方案研究
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摘要：针对目前结构力学课程面临的课时量减少、理论性过强、缺乏实践性的课程现状以及社会人才类型需求的变化情况，从教学方法、教学内容、考核方式、教学大纲四大方面提出了相应的改革意见及实施方案，为本课程的改革提供思路和方向。
关键词：结构力学;教学方法;教学内容;实践;改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）19-0113-02
在所有专业课中课时量最多，且占学分最高。它以高等数学、线性代数和微分方程等数学课程，以及材料力学、理论力学等力学课程为基础，在各门专业课程的学习中起着承上启下的作用，在土木工程系列的结构、房建、桥梁、水利、道路以及地下工程等各专业的学习中都占有重要地位。随着科技的不断进步，整个社会对土建类人才的综合能力有着越来越高的要求。然而各种新型专业课程的增加，使得许多传统专业基础课程的课时量明显减少，对于结构力学此类核心课程，课时量的缩减必然加大了教学难度。如何在不影响教学质量的情况下完成教学任务，并且对以往教学过程中出现的学生工程实践能力较差等问题进行改革完善，则是当下急需解决的问题。就上述存在的各项问题，从以下几个方面探讨结构力学课程的改革方法。
一、教学方法的改进与创新
1.多媒体软件与传统板书教学的结合方式。传统结构力学课程多以板书的形式进行课堂教学。很多教师认为结构力学课程理论知识抽象难懂，计算复杂，倘若用PPT教学很容易造成课程进度过快，使得学生没有足够的时间进行思考和消化。但是随着课时量的不断缩减，如果继续以传统方式进行教学，必然无法完成教学内容。因此，PPT与板书相结合的方式才应是当下最合理的课程教学方式。通过运用幻灯片播放相应的工程实际应用图片，可以使学生更加直观的了解相关知识点在实际工程中的应用情况。此外，动态演示的功能，还可以让学生更为直观的了解结构的受力方式及变形过程，从而增加学生的学习兴趣，降低学习难度。因此，通过节省画图和理论定义板书的时间，使得教学时间更为充裕，而具体计算则继续沿用板书形式进行讲解，使课堂时间的有效利用尽量达到最优化。近几年来，多媒体教学平台也一直在全国各高校进行推广和普及工作。通过网络教学平台的融入，可以使我们的课程更加信息化。例如，上课点名、提交作业、优秀作业展示、查看共享的教学资料等，均可在网络平台上进行，不仅便捷环保，而且增加了师生间的互动，是一种很有前景的教学媒介。
2.计算机软件的引入与应用。随着信息化时代的迅速发展，各个领域都已离不开计算机技术的引入与应用，结构力学课程同样也不例外。计算机的应用可以省去大量烦琐的计算过程，不仅节省了时间和精力，而且计算结果准确度高，因此在具体实际工程当中应用极广。目前，很多课本中都提到了结构力学求解器，学习如何使用结构力学求解器对具体实例进行计算，可以增强学生的实际操作能力。但这并不表示书本中的各种计算方法失去了学习的意义，手工计算是计算机计算最好的校核方法，由于实际工程当中，大多数结构都相当复杂，需考虑因素较多，因而计算机得出的计算结果有时会脱离实际，这时就需要通过手工计算对计算机计算结果进行校核，从而得出最终的正确结果。因此，对于实际大型工程问题的计算，计算机的引入是必不可少的，而手工计算则是最为基本的计算方法，只有两者配合使用，才能真正解决各种现代化实际工程问题。
二、教学内容的适时改革
1.精简重复知识点，增加实用性章节内容。为了顺应国家培养综合型实践类人才的新时代目标，各高校不断加入各类新兴的专业课程使得传统课程的课时量不断减少，因此，如何高效的利用现有课时是目前的一大难题。以往的专业课程中，有些课程会出现知识点重复的现象，这种情况不仅造成了课时的浪费，而且很多知识点又因课时量不足而无法讲授。例如，材料力学中，对静定梁弯矩图和剪力图的做法已经给出了十分详细的讲解，因而在结构力学中相关内力图的做法可以一带而过，只需讲明两者不同之处即可。位移矩阵法这一章主要介绍计算机对结构体系进行内力位移计算的具体方法，这一部分在学生往后的实际工作中没有很大的用途，因此可以忽略不上。目前由于结构力学课程在众多高校中普遍存在课时量不足的现象，因此大多高校都没有把动力学相关内容列入课程大纲中，然而这一章却是考研学子必考的内容，很多工作岗位也会用到本章知识。于是，通过舍去其他课程中重复的内容不讲，节省出更多的课时来讲授对于学生更为有意义的知识章节，也应当是对本课程进行改革的重要举措之一。
2.理论与实践相结合的教学形式。目前，大多数高校仅开设结构力学理论课程，且课时量都进行了一定缩减，使得学生在学习过程中感到非常枯燥乏味，难学难懂，本应是在实际工程当中应用非常广泛的课程，却在教学过程中严重脱离实际，这是当下这门课程的教学水平处于瓶颈状态的关键所在。对于目前各高校普遍存在的此类问题，可通过增设结构力学实践课程及结构力学课程设计来达到改善教学质量的目的。实际上，本课程对实验室场地，实验设施，实验材料等方面的要求并不高，无需大型设备，只需一定空间的场所，并采购一些制作模型所需的实验材料和工具即可，所需费用不大，对场所要求较低，相对来说属于易实施，花费低的教学改革方案。通过增设相关实验课程，可以使得学生有机会通过亲自动手制作模型，进行相关受力分析及位移计算，从而更加熟练的掌握结构的力学计算方法，增强学生创新实践能力，也可为在校期间参与结构大赛等大型竞赛活动打下非常坚实的基础，培养出更加符合新形势新要求的新型综合性人才。
三、改进课程期末考核方式
对于结构力学这种理论知识繁多，计算量极大的专业基础课程，尤其是书本中的计算公式数量很大，学生们往往在最后的备考阶段把大量的精力用在了公式的死记硬背上，而这与我们培养分析能力强的综合实践型人才的目标是相违背的。学习这门课的目的是为了让学生学会杆件与刚架的内力位移计算方法，并且在往后的工作中能够灵活运用，而计算公式只是计算的工具，不应作为考核的重点要求之一，考核内容应当主要体现在考察学生的计算能力和知识运用能力上。因此，应当把实践课成绩、平时作业成绩和最终考试成绩按一定百分比进行分配作为最终的考试成绩，并且期末考试可采用半开卷考试方式进行。“半开卷”考试的主要作用是增强学生归纳总结所学知识的能力，强化学生的理论分析能力和解决实际问题的能力。而这正好符合结构力学这门课程的教学目标。
四、针对专业特点制定相应的教学大纲及授课计划
结构力学作为一门核心基础课程，学习此课程的专业涉及广泛，随着科技的发展，除了传统的土木方向专业需学习此门课程之外，现在越来越多的高校里，机械类专业、工程管理专业等课程的教学计划中也见到了结构力学的身影。但针对不同专业的实际特点，结构力学课程的学习侧重点也应当不同，因此对于不同的专业，结构力学的课程大纲及授课计划也应当有所不同。例如，对于传统土建类专业，梁、桁架及刚架的内力计算及内力图的绘制应当是本门课程学习的重点，而对于道路和桥梁专业的学生，影响线的绘制则应当同样作为重点内容加大课时篇幅。机械类专业由于专业特性，应当把平时很多高校都没有加入课程计划的动力学部分作为重点内容讲授，而减少关于梁和桁架的受力分析部分。只有这样因地制宜，灵活变通，才能培养出更多专业能力强的新时代人才。
五、结语
新时代的发展以培养高素质、能力强的实践性人才为目标，因此，只有通过对结构力学这门基础核心课程的教学方法、教学内容、考核方式、教学大纲进行上述改革，才能培养出满足当今飞速发展的社会需求的复合型高水平人才。
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