基于教学型学校《结构力学》教学方法的探讨

摘 要：从学校结构力学课程教学改革实践出发，通过巩固基础、强化应用、增设实践以及以赛促学四部分分类教学方法提高结构力学教学效果。

关键词：结构力学；教学方法；改革

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.248

0 引言

结构力学课程是木工程专业重要的一门专业基础课，既传承了古典力学的源远流长，又经历了结构工程与电脑技术的日新月异， 利用高数的计算手段，续成理论力学的理论基础，沿袭了材料力学的部分计算方法，又为钢筋混凝土、钢结构、高层建筑结构等课程做了理论铺垫，同时为走上工作岗位的学生进行施工建造、检测加固提供重要的指导意义。其教学质量的好坏自接影响到土木工程专业本科生专业学习与工作，是土木专业本科生培养质量的一块试金石。因此，针对课程内容和特点以及学生的自身特点，探讨能够理论联系实践，有利学生掌握的教学方法和手段成为必然。

1 结构力学课程教学特点

高层次学校在结构力学教学内容上，由传统结构力学逐渐分化为传统力学、计算结构力学、定性结构力学三大部分，其核心知识点也注定拓展了计算机的大范围应用。而针对教学型高校，结构力学在教学上应与结构力学学科核心知识点的应用密切相关。基于此，在教学改革中提出了四部分分类教学理念。

1.1 巩固“双基”

双基教学就是基本知识和基本技能的掌握。结构力学“双基”教学内容主要包括结构的几何构造分析、静定结构和超静定结构的内力、位移计算以及动力计算等基础问题。基本知识就是要理解这部分内容的基本概念、基本理论。基本技能就是要掌握计算静定结构和超静定结构的内力和位移等的计算方法。例如我们在讲授力法计算超静定结构内力的时候，首先要求学生理解什么是超静定结构、什么是超静定次数以及力法的基本未知量、基本体系和基本结构的区别，在此基础上建立力法基本方程的原理就是基本体系沿着多余未知力的方向上的位移与原结构相同，这是基本理论方面的学习。理解了这些基本理论，利用先期学过的知识求解力法方程的过程就是所要掌握的基本技能[1]。这种相对较为固定的课堂教学模式，能让学生很容易的明白理解这些理论知识的最终目的是自己掌握了求解某种结构内力的技能。在课堂讲授的每个环节都有一定的目的和基本要求。此部分必修内容赋予更多的学时来加强和巩固，严格按照我院制定的教学大纲上课。而影响线、渐进法求解超静定结构、矩阵位移法则在配合实际应用中得到较好的理解，为钢混、高层、抗震等专业课的学习夯实了基础。

1.2 强化应用

在土木工程专业的毕业设计中多方面利用结构力学的理论知识和方法，部分同学在结构设计部分运用到力矩分配法计算竖向荷载作用下的结构内力，结构力学的渐进法及其他算法简述一章，在课堂讲授过程中结合实际案例强化渐进法的实际应用。例如学生上课的教学楼可以简化为六层的刚架结构，怎么确定刚架各杆的转动刚度、杆端分配系数和传递系数、怎么进行锁住、放松结点来最终计算出各杆的杆端内力，强化知识的实际应用，有利于学生的主动掌握。在土木工程专业本科生教学过程中，在严格按照教学大纲要求的基础上，在课堂教学中拓展了知识内容，针对不同的知识点适量的增加了各类高校的历年考研真题的讲解，既满足了部分学生考研的需求，又扩大了学生对结构力学宽向的理解[2]。

1.3 增加实践

建工学院人才培养方案中结构力学教学为96学时，分别在第四、五两个学期讲授，以前全部为理论教学，而新修订的大纲中理论教学88学时，新增实践教学8学时。以往的结构力学课程授课过程着重强调了理论知识点的掌握这一基础，而将知识点应用到工程实际没有得到很好的重视。借于学校结构力学课程改革建设的契机，提高学生实际动手能力，学院购进三十多万元的结构力学实验设备，用以开设结构方面课程的实验。介于此，近几年来在结构力学授课过程中增设了四个实验，每个实验2个学时，主要集中在用基础理论知识计算静定、超静定结构的内力、位移，用力学模型、结构变化和实验数据直观的指导学生梳理所学的传统力学的经典理论。另一方面，20世纪中叶能量原理和方法得到突破性进展，使结构计算同计算机紧密结合，以有限元为雏形的矩阵位移法为基础的大型工程计算软件PKPM、ANSYS等，在土木建筑工程界得以广泛应用[3]。因此，涉及到结构力学中的矩阵位移法在教学中更偏重于实践应用。矩阵位移法是电子计算机和传统力学原理相结合的产物它是以传统力学为理论基础、以矩阵作为数学表达形式、以电子计算机作为计算手段的三位一体方法。在结构力学的实践教学环节，安排了2个学时让学生利用计算机通过矩阵位移法的学习编程运行，加深了矩阵位移法的理解，同时也提高了学生的实践能力，电算提高了结构力学解决问题的能力。此外，集中培训所用教材提供的结构力学求解器软件的应用，通过求解器软件的学习，学生能够求解大型、复杂的结构力学问题，能够在毕业设计中熟练运用求解器求解所设计结构的内力，用以和手算相对比分析，提高设计质量，为以后走向工作岗位迈出坚实的一步。

1.4 以赛促学

近几年，围绕以结构为中心的各类大赛开展的如火如荼，上到国家级竞赛平台，下到省、市、学校级的竞赛，不但激发了学生学习结构力学的浓厚兴趣，而且增强了学生开发创造能力，极大地提高了学生理论联系实践解决实际问题的动手能力，有效提高人才培养质量。教师的教学改革尝试依托结构设计竞赛加强理论教学与实践教学相结合。学校每年举办一次结构设计大赛，从选题、选型到设计成作品，每个环节都会运用结构力学所学的知识，老师认真指导，学生仔细求知，通过竞赛来促进理论教学的提高。

2 结论

教学型学校的结构力学讲授更偏重于学生能够把所学到的知识运用到实践中，弱化研究创新，更注重提高其实际运用能力，教学方法的不断改进其重要目的就是能够适应时代的需求，因校因生的不同而不断发展完善，使学生能够正确理解所学知识，构建明晰的结构计算方法，在反复运用中融会贯通，力求达到正确、熟练、灵活运用的水平。

参考文献：

[1]龙驭球，包世华.结构力学[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]魏科丰，陈凯，孔来稳.独立学院结构力学课程分类教学的探索与实践[J].四川建材，2013（05）：246-247.

[3]徐士代.教研型高校结构力学课程建设探析[J].高等建筑教育，2010（03）：75-78.

作者简介：冯秀梅（1973-），女，山东青岛人，副教授，研究方向：结构工程。