结构力学教学中的几点建议

摘要：针对结构力学课程内容多、难理解、学习效果不佳等特点，根据多年的工程实践，提出合理选择教学内容、多媒体课件与传统教学方式相结合、加强课后辅导答疑、与工程实际相结合等几点教学建议，旨在与同行切磋，改善教学效果，提高教学质量。

关键词：结构力学；教学；体会

在土木工程专业本科课程中，《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》是学生必修的三门专业基础课，常被称为“三大力学”。是学生普遍反应较难学的课程，而《结构力学》是难中之最。《结构力学》以先学的高等数学、理论力学、材料力学等课程为基础，同时又为钢结构、钢筋混凝土结构、土力学与地基基础、高层建筑结构设计、结构抗震等专业课程的学习作好铺垫，在整个课程体系中处于承上启下的核心地位。学习好该课程，不但为后续课程提供必需的基础知识和计算方法，而且为后面的课程设计、毕业设计的顺利完成提供重要的力学知识储备，目前绝大多数高校有关土木工程下属二级学科的硕士学位方向都以结构力学为研究生入学考试课目。要让学生熟练掌握、灵活运用结构力学知识，除学生自身努力以外，作为教师，必须不断对课程教学方法做不断探索、尝试和改革，以改善教学效果，提高教学质量，尤其对培养学生创造思维的能力和解决工程问题的基本素质有着重大的影响。笔者根据多年工作实践经验，经过不断思考和总结，从以下四个方面提出几点建议：

一、合理选择教学内容，有侧重的进行教学

结构力学课程内容庞杂，要在有限学时内让学生掌握全部教学内容，不切实际，而且会造成学生巨大的学习压力，甚至会产生厌学心理。一般可将其分为两部分，一部分叫基本教学内容，是“大土木”专业（岩土工程方向、道路桥梁工程方向、建筑工程方向的建筑经济管理方向等）课程中必学内容，包括体系的几何组成分析、静定结构的内力和位移计算、静定结构的影响线、力法、位移法、力矩分配法、矩阵位移法和结构动力计算（单自由度和多自由度体系的自由振动和受迫振动）等内容。另一部分叫选学教学内容，可根据专业方向和培养目标的不同，有所侧重。包括无剪力分配法、剪力分配法、分层法、反弯点法、连续梁的内力包络图、超静定结构影响线和结构的极限荷载等内容。选学内容是基本教学内容的深化和延伸，基本教学内容是选学内容学习的基础。

教师对基本内容中的基本概念、原理和方法应讲透、讲精，同时要突出重点，有所取舍，不断总结归纳解题技巧。比如静定结构内力图的绘制，一定让学生熟练掌握绘制内力图的两种方法，截面法和叠加法，截面法在材料力学学习中有所介绍，应简略讲解说明，把更多时间放在叠加法的介绍上，这部分是最让学生迷惑的地方，他们容易在纵坐标的叠加和几何图形叠加上混淆，应下大力气给学生讲细、讲清，归纳绘制方法和技巧，让学生熟练掌握这部分内容，达到融会贯通。这样学生在学习静定结构位移的计算、力学这部分内容时才不感觉到吃力，否则，前面的基础未打好，后面就听不懂，势必影响后续知识的学习。又如，静定桁架内力计算的三种方法是：结点法、截面法和结点法与截面法的联合应用，这部分内容已在理论力学学习中涉及到，不必再浪费大量学时对重复内容进行详细讲解，只要简要回顾复习就行，着重是从几何分析角度讲解桁架的组成、分类和不同类型桁架内力的计算方法和技巧。这样学生也不会因为熟悉而轻视这部分内容学习。总之，教师在教学中一定要严格要求学生熟练掌握重点内容，不能只顾赶进度，而不管学生学习效果。只有学生基础打好了，后续内容的学习才会感觉轻松。

专业方向不同，知识的侧重点也不同。例如，对于桥梁工程方向，无铰拱、两铰拱和对称无铰拱内力计算方法、静定结构和超静定结构的影响线是一个重要内容，它是桥梁工程中拱桥的设计和计算的基础。但对于建筑工程方向来说，其就没有如此重要，只需简要介绍。对于房屋建筑工程方向开设的结构力学，就必须介绍连续梁的内力包络图、剪力分配法，分层法和反弯点法、结构的极限荷载中塑性铰的概念，以便与后续钢筋混凝土、高层建筑结构等课程相衔接，对建筑工程方向的学生来说，这是非常重要的一部分内容，而对于桥梁工程方向来说就不需要过多介绍。

二、完善多媒体课件，与传统教学相结合

目前各高校都在进行结构力学教学改革，建设精品课程，制作适合本校学生和不同专业特点的多媒体课件，多媒体教学已广泛用于结构力学课堂中。 与传统教学方式相比，它有无可比拟的优势。在多媒体授课的课堂上，学生面对的不只是过去的一块黑板、一支粉笔，而是一个个形象生动、妙趣横生、图文并茂的“闪光”世界！它能给学生以视觉和听觉上的信号刺激，使大脑获得多种类、多层面的知识信息，把学生的兴趣和积极性调动起来。比如，在讲授结构的计算简图时，就可以通过课件引入大量的工程实际结构图片，不但能激发学生兴趣，并且能缩短认识时间，加深理解和记忆过程。同时教师不需要大量板书，能节约很多课堂时间，为其它重点内容的讲授留出充裕时间。

但多媒体教学也有一定局限性，利用多媒体教学，教师的思维会被课件所控制，形成老师看电脑屏幕，学生都看投影屏幕，教师不能根据自己的思路、学生的反应情况及时调整讲课速度和内容，自主发挥，师生之间缺少情感交流，不利于知识传授。对结构力学课程这门课来说，需要很多例题来讲解，也就是说会涉及很多推导、分析、计算和绘图过程。用多媒体方法就很难把解题的每一过程、步骤详细、具体的表现出来，而往往是整个公式、图形一起显示或只显示一个计算结果。这样老师只能讲大概的计算思路，学生没有在老师的引导下一步一步解题，理解就不够透彻。有的学生因为教师对讲课节奏控制不好而跟不上教学进度，从而影响对所学内容的吸收，长此下去就会丧失学习的兴趣。

要克服多媒体教学的以上缺点，除了教师应对要讲的内容非常熟悉，像传统教学那样做到“脱稿”，尽量少看屏幕，面对学生讲解，通过学生的表情变化，及时发现问题，随时调整。另外还要不断完善课件内容，对例题和公式的推导过程的制作应仔细、详尽。在动画设置方面，要不断推敲，精益求精。使课件放映出来的效果，能像老师的板书那样，一步一步引导学生，循序渐进，并且注意强调重点，这样的课件才是比较理想的。但课前的准备费时费力，工作量远大于上课时的板书，而且教学效果也不及传统教学效果好，所以采用多媒体授课不能完全替代传统的教学模式，只有将两者有效结合起来，才能相得益彰，收到事半功倍的效果，教学效果才会更佳。