结构力学教学改革分析

结构力学教学改革分析

杨期柱

（邵阳学院，城乡建设学院，湖南邵阳 422000）

摘要：本文结合当前结构力学课程教学情况，明确结构力学教学改革的具体发展目标，提出当前结构力学教学过程中出现的一些问题，并提出相应的发展优化对策。旨在于通过此次研究分析，为结构力学的教学改革指明科学的发展方向，更好地为土木工程服务。

关键词：结构力学；土木工程；教学改革

引言

结构力学是土木工程专业非常重要的一门课程，是理论力学和材料力学等一些课程的深化，同时也是后续进阶型课程，例如钢结构原理、混凝土结构原理这些专业课程的基础。整体来看，结构力学课程在土木工程专业学科中发挥的是一种承上启下的作用。从课程本身的特性来看，结构力学课程具有很强的抽象性，课程每个章节之间的联系非常密切。这也导致学生在学习结构力学课程时往往感觉到非常枯燥，同时课程本身的难度也比较大，这些因素就为课程教学带来了非常大的挑战。从目前各个高校教学的实际情况来看，在课程考核上存在明显的挂科率偏高的问题，部分院校也针对结构力学的教学情况进行了相应的教学改革。下文中笔者也将结合结构力学教学的实际情况，对教学改革的具体措施进行分析。

一、结构力学教学改革的主要目标探析

现阶段，随着高等教育体系改革的逐渐深化，高校需要结合自身的发展情况，向研究型本科或应用型本科的方向进行发展。若想从根源上实现高校体系改革的目标，就需要结合实际情况稳步推进教学改革。在社会经济全面发展的情况下，基础设施建设持续加快，对于土建类人才的质量和需求量都有着相当幅度的提升。此外，在城市化进程稳步推进的情况下，房屋、道路以及桥梁的承载力要求显著增加，其结构形式也表现出明显的复杂性。通过计算机进行辅助设计，以及使用有限元分析软件，目前已成为土木工程建设过程中必备的工具。在传统化的结构力学课程教学当中，对于学生计算能力的培养要求是比较高的，但是在当前信息化时代背景下，计算工作更多是由计算机进行完成，如果单纯具备计算能力，而缺乏创新理念的话，是无法满足企业与社会发展的切实需求的。大多数土木工程专业的毕业生都需要亲临一线，这种情况可能会导致很多学生对于结构力学这门偏学术的课程重视程度不足，认为这门课程对于日后工作所产生的影响不大，进而出现学习兴趣下降的情况，一旦在工作中遇到土木结构类问题的时候，缺少必要的解决问题能力。鉴于此，结构力学课程未来的教学改革方向要实现理论和实践并重，重点培养学生将结构力学先进理论知识运用到工作实际中的能力，这也是当前公认的结构力学课程改革方向。

二、当前结构力学课程教学过程中存在的主要问题

1.教学内容比较冗长散乱

从一些高校结构力学课程的具体培养方案来看，很多教学内容都显得非常冗长和散乱，例如桁架杆内力计算的教学内容，该部分教学内容与理论力学是存在一定重合的，同时在理论力学课程中属于重点讲授的内容，但是在结构力学当中再次出现，很多教师就照搬照抄地重新讲授一次，同时这两次讲授的内容又无法进行合理有效的衔接，这样一来就造成很多学生在学习的时候处于一个比较懵的状态，散乱冗长的教学内容不仅无法对学生的学习产生有效帮助，甚至会适得其反。再例如关于矩阵位移法的教学，这部分知识在实际工作中应用的比较少，但是很多教师按照教学大纲的说明，将这个章节当做重点内容进行讲解，从而大量地浪费了教学时间，学生也投入了无谓的精力。教学内容的散乱与冗长，是当前结构力学课程教学中非常重要的一个问题。

2.学生难以理解课程内容

结构力学本身就是一门抽象性非常强的学科，其实质就是对结构在具体效应当中的响应情况进行精确计算，主要的计算内容有内力计算和位移计算。这些知识在理解上确实存在一些困难，对于学生来说晦涩难懂。例如内力计算，由于内力并不是一个实体，看不见也摸不到，整个的学习内容非常抽象，学生对于这一部分内容的感性理解也不是很深，在学习的过程中经常会与变形等相近的概念进行混淆，最终导致知识点的掌握程度不是很清晰。此外，学生第一次接触到结构力学这门课程时，大量抽象、晦涩的内容会让学生在学习过程中产生较强的畏惧心理，而且很多学生本身的学习目的并不是很明确，对于如何系统学习，使用既定力学模型进行问题分析等方面的内容完全一知半解，导致学生学习了理论知识，却不能应用到实际场景中，实际上处于“假学习”的状态。如果长时间保持这种学习状态的话，学生本身对于结构力学这门课程的兴趣就会一点一点流失，学生自始至终都无法彻底理解这门课程的重要性以及对未来实际工作所产生的具体影响。

3.缺少必要的实践教学项目

结构力学课程本身的理论性是比较强的，同时理论内容也比较充实复杂。教师在教学过程中为了增强学生的学习印象，教学重点往往都会放在理论教学层面，从而忽视了实践教学。这样就导致学生系统地掌握了结构力学相关知识之后，熟知静定结构和内力计算的相关内容，但是在工作中知识的实际运用水平依然处于较低的层次。实践教学的缺失，一直以来都是高校结构力学课程教学的一个比较大的顽疾。尤其对于很多应用型本科院校来说，实践能力本身就是学生优势能力重要的体现方面，然而在教学安排和教学环境的限制下，实践教学内容严重不足，这就大大地削弱了学生本身的实践能力，结构力学课程的价值也就无法全面发挥出来。

三、推进结构力学教学改革的发展路径探析

1.对课程内容进行合理的调整

在学科不断发展的情况下，结构力学课程的总体课时有所缩减，但是学生通过课程学习需要掌握的内容是基本没有变化的。如果想让学生在既定的学习时间内高效完成教学目标，就需要对教学内容进行科学合理的调整。例如，静定平面桁架内力计算这部分的教学内容在理论力学中已经学习过了，因此在结构力学中进行重点复习就可以了，没必要详细进行讲解。再比如材料力学中的静定梁、静定钢架的内力计算以及绘制内力图的内容，教师也只需要将大体的知识框架梳理一下即可，不需要浪费大量的课堂时间进行讲解。此外，在专业技术水平不断发展的情况下，有很多理论在当前技术环境下已经不是那么重要了，但这部分知识内容在教材中依然有所保留。例如像比较经典的弯矩分配法、剪力分配法等等，都是以手算为基础的方法，目前的应用价值已经比较小了。这种情况下，教师在制定教学任务和教学计划的时候，就可以对这些教学内容进行适当地调整，在计算机技术和工程软件技术得到广泛应用的情况下，这些教学内容应适当进行删减。

2.补充课程教学内容，增加实践教学比重

结合学科发展的实际需求，对于重点知识内容的认识是非常重要的。例如像静定结构影响线的计算，在实际工作中的应用比较广泛，应当对这一部分内容进行全面补充，使学生对这一知识点的认知更加充分。还有像位移法、矩阵位移法在当前的工程结构分析技术当中应用价值都非常大，因而在教学过程中需要将这部分内容作为重点进行讲解。除了理论内容的补充之外，实践教学内容的补充也是必不可少的。结构力学课程的性质就决定了其科学的教学模式必定是理论与实践的结合。通过大量的实践教学，可以帮助学生对概念理论的全面理解。具体来看，院校方面需要为学生构建良好的实践教学空间，例如像开放性的实验平台，让学生亲自动手，通过实验的方巩固知识理解。

参考文献：

[1] 张立卿, 严云, 黄宏,等. 结构力学教学改革的几项措施[J]. 西部素质教育, 2021.

[2] 朱红光, 房缘铖, 易成. 从学生角度出发探索《结构力学》的教学改革[J]. 科教导刊:电子版, 2021.

[3] 马艳梅. 《结构力学》教学中存在的问题及改革探讨——以北京科技大学天津学院为例[J]. 居舍, 2020(4):2.