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摘要：“结构力学”是工业与民用建筑、桥梁与渡河工程等专业的一门专业基础必修课。针对该课程的教学现状，作者基于多年工作的实践经验，分析“结构力学2-2”课程的教学性质及教学中存在的问题，并提出了该课程教学的一系列改革措施。以“结构设计竞赛”方式促进结构力学教学内容的开展，对深入和促进应用型本科结构力学课程的教学改革具有非常重要的现实意义，对土木、道桥等专业应用型人才的培养也提供了理论基础研究。
关键词：结构力学；结构设计竞赛；应用型；教学改革
本文引用格式：钮鹏等.以“结构设计竞赛”形式促进应用型本科的结构力学课程教学改革[J].教育现代化，2019，6（83）：59-61.
Promoting the Teaching Reform of Structural Mechanics for Applied Undergraduates in the form of Structural Design Competition
NIU Peng，WANG Xiao-chu，HE Li-xia，ZHANG Li-li
(1.School of Architecture and Civil Engineering,Shenyang University,Shenyang，Liaoning；2.Pollution Environmental Governance and Key Laboratory of Regional Ecological Security，Shenyang，Liaoning)
Abstract:“Structural mechanics”is a required course for many majors,such as industry and civil building,bridge and river-crossing engineering.In view of the present situation of this course,based on the author's practical experience for many years,the teaching characteristics and problems are analyzed in this paper and a series of reform measures in the course of Structural Mechanics are put forward.It has a very important practical significance for deepening and promoting the teaching reform of applied undergraduate structural mechanics course by“structural design competition”,and it provides a theoretical basis of the study for cultivation of civil engineering,bridge and other professional applied talents.
Key words:Structural Mechanics；structural design competition；application-oriented；teaching reform
结构力学是土木工程及桥梁与渡河工程专业的一门专业基础课，它是学好其他专业课的基础。结构力学是基础课和专业课的纽带，学好这门课有助于其他专业课程的理解和掌握，同时也可为后续课程提供必要的基础知识。这门课在土木工程以及桥梁与渡河工程专业培养中占据着特别重要的地位。结构力学课程往往集中于课堂内教学，存在重理论而轻实践，学生学完就忘，内容难以理解的现象[1]。从《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中提出的目标定位来看，专业基础课要结合专业，注重能力培养。实现课内教学与课外实训，理论与实践相统一的训练。
新时代的发展对工程技术人员提出了更高要求。
为了适应社会需求，各个高校均切合实际，将能力培养和素质培养摆在了首位，制定了具有深度的教学改革方针与计划。作为沈阳大学教授这门课的老师，同样要求学生不仅会解题，还要吃透其中的道理，要真正意义的去理解结构力学与其他课程之间关系，要学会联系实际工程，掌握计算方法。本文就“结构力学”课程在教与学方面存在着不可避免的一些问题和难度，讨论在实际授课中所运用的授课技巧及教学方法等问题并提出几点建议和意见。
一“结构力学”课程的教学现状存在的问题
通过多年教授我校“结构力学2-2”课程，并观察、追踪多名学生对结构力学影响线，矩阵位移法等知识的学习与应用情况，总结和归纳经验，研究和分析该课程教学所反映出的一些问题，主要表现在以下几个方面：
（一）内容多，学时少
由于教学计划的安排，我院土木系和道路桥系的“结构力学2-2”授课学时由原来的40学时均削减到了32学时，讲授学时减少，其中4学时的上机实践课保持不变，授课内容相对压缩和减少。授课对象为大学三年级学生，他们在学习了64学时的结构力学2-1后，已掌握材料的基本力学性能。对于杆件的平衡、强度和刚度问题，也具有明确的基本概念，能对简单的工程问题进行必要的定性分析。接下来的结构力学2-2课程里，学生需要学习矩阵位移法及影响线，极限荷载，动力学等更多工程应用与实践的知识。但由于28学时的理论教学的限制，并不能将几章知识面面俱到。为保证授课质量，只能挑出部分章节进行讲授。学生学的具体应用知识不多，导致部分想考研的学生需要自学一些内容来应对后续的升学深造考试。
（二）教学模式不变，课堂互动性不积极
结构力学是三大力学中最难学的一门课程，学生自学难度系数较高。结构力学知识点抽象难懂，不同于其他专业课那样在实际工程中看得到摸得着，教师在授课过程当中除了板书，更多的是喜欢利用多媒体辅助教学。由于多媒体内容多，公式推演显示过快，教师讲学生听的模式下，学生的互动不积极，热情度不高。
（三）教材的选择单一
对知识的讲解，每本书都会有不同的看法。然而学生手中的教材很多年未变。有些教材虽然满足于少学时的要求进行排版，但却忽略了一些内容的连贯性和承接性，跳跃性大，造成学生看不懂，教师还需额外补充连接内容。
（四）与后续专业课联系不紧密
由于学时限制，不能在课堂上全部展示结构力学的实际应用，使得力学知识孤立，较为枯燥，造成只有形式没有内容的一门学科。
（五）上机和试验课程相对较少
结构力学2-1完全是理论教学，而结构力学2-2也只有4个学时的上机训练，上机实训中，缺少结构力学2-2的上机操作内容，无助于学生理解影响线的应用等内容。甚至在毕业的学生中还存在有分不清静定和超静定结构的现象。
二 教学改革措施
以竞赛促教学，以教学带动竞赛，两者相辅相成，共同作用，将教与学，学与用发挥极致。针对教学上存在的一系列问题，我们需要思考几个方面。
（一）增加上机编程等实践环节
目前，我学院结构力学2-2的4学时上机编程实训主要利用清华大学版的结构力学求解器来进行。当不能改变学时，有必要增加实训内容。在给出固定题目下，要求学生每人自己设计一种结构形式，以及荷载类型，荷载大小和约束情况，且不能出现雷同结构。上机计算结果要饱满，所有能表现结果的图和数据一并提取，最后要求手动计算来验证结果。除了引导学生利用求解器来学习外，还应向学生推广ANSYS，MIDAS等专业分析软件进行结构内力计算，且对计算结果具有初步的分析能力，为真正成为一名应用型人才打下坚实基础。
在不能增加课时的情况下，我院结构力学小组收集、整理和设计了一套适合我学院学生的上机编程题目。学生自主组队，根据掌握程度不同，组长分配不同难度系数的试题，集体研究并给出结果，作为上机实训的课堂表现分数计入个人最后的上机成绩中。
（二）结合实际典型工程布置任务清单
在教学过程中，学生只会对已经简化的模型进行求解。而在实际工程中，只能利用所学知识自己辨别和思考如何将实际结构工程进行简化。教师可为学生提供实际工程照片，引导学生进行简化和分析，对不同约束设置和简化方法进行比较对比。提高学生感观接受能力，不再局限于纸上谈兵，锻炼学生理论联系实际的动手动脑能力[3]。
（三）展开结构设计竞赛，引导学生深度思考
大学生结构设计大赛已经开展了很多年，已被教育部列为大学生九大科技竞赛之一，是一项充满挑战智力和体力的一项科技竞赛。它需要学生发挥其掌握的综合知识和开拓创新能力来解决结构受力问题。我学院应辽宁省教育厅号召，多次参加省里举办的结构设计大赛，成绩突出，并在2015年和2016年成功举办了两届辽宁省大学生结构设计大赛，同样取得了较好的成绩，并获得了参加国赛的资格。结构力学竞赛的积极作用在于其内容具有趣味性和概念性[2]，方式具有激励性和交流性等特点，与大学生的思路活跃和参与求胜的心理特点相匹配。有助于激活学生的学习热情和思维方式，培养潜意识的思维意识和实际动手的操作能力。
有效且不过度的竞赛活动，在一定程度上会促进教与学齐头并进，教学相长。教师可将校赛或省赛的参赛模型置于课堂中，对几何形式，受力特点进行部分讲解，既带动了学生的好奇心又对竞赛形式进行了普及，对力学知识一直处于迷茫和难以接受状态的学生，也是一种很好的心理暗示。教师应提倡让学生经常参与结构设计，经常让他们上赛场，经常让他们去面对竞争对手，在赛场上他们会找到学习力学的快乐和学习力学的理由，充分发挥学生理解能力，识图能力，分析问题的能力以及解决实际问题的能力。
（四）定期举办绘制弯矩图和影响线大赛
除了手动制作模型外，我们有必要定期举办绘制弯矩图和影响线大赛。在制图大赛中，不限制参赛的年级和专业，在规定的时间内，要求学生将30道弯矩图或20道影响线做出来，正确率高者取胜并获得一定数量的奖品。通过这种活动意在鼓励学生不断钻研，提高学生的绘图能力和制图技巧，增强学生克服困难的勇气，同时也激发学生的自主学习能力，增强学生对结构力学的学习兴趣。
（五）教师轮课形式互评及网络精品资源课的引入
为了让同学们领略不同老师的授课风格，结构力学教研室教师可通过轮调，制作精品课程课件、出版适合少学时的教材和练习手册、引入网络共享精品资源课的方式进行教学[6]。老师授课互听互评，对学生授课期内知识掌握程度和学习热情评分，学生同样对老师的授课方式，讲解水平进行打分，促进双方及时反馈信息，学有所用，教有所方。
三 考评机制
以结构设计竞赛为主导的教学方法，对学生综合能力和学习兴趣的提高起着重要的作用。新的教学方式以学生为主体，强调学生在专业基础课中的主导作用，突出学生在教与学中的重要性。转变教学方式，激发学生的上课热情与兴趣，积极面对抽象难学的内容。将具体的结构设计模型制作引入教学和考试中来，将制作过程和比赛结果纳入到考评中去。以往的考核是以卷面考试为主，辅助以上机编程练习。新的教学方式要求以全新的考核方式来考量学生对力学问题的理解，考查学生对结构模型制作的效果和动手动脑的创新程度。
（一）分数构成形式
教学过程中为学生布置相关的结构设计的任务，提供制作材料和工具，教师对制作过程进行介绍，辅导以及对模型成果进行点评总结，提出不足与改进意见。除了上机考试外，平时的练习，作业，以及项目的完成情况都要按照百分比进行组合给分。若表现突出，例如获得相关课程的比赛获奖，可以给予额外的加分鼓励[4,5]。
（二）课程考核过程化，分层化，考评化
课程的过程化就是采用过程考核与结果考核相加。过程考核包括30%的平时考勤成绩、课上表现和答题成绩。课程结束后，采用结果考核，即70%的上机考试成绩，模型制作成绩以及最后的卷面成绩。
针对布置的竞赛任务内容，难易程度进行分类分层，掌握程度不同的学生获得的任务不尽相同。每个任务均有基础分，模型分，答辩分及加载分。任务按照难度给分，学生可根据自身接受能力自行选择任务。每个任务的评价兼顾到制作模型的质量和速度，有效激发学生的竞争意识。
四 结语
为了适应新的教学模式，我们有必要增加实训的内容和深度，利用结构设计竞赛和制弯矩图等比赛来推动学生的学习热情，将比赛分数计入到期末最终成绩中，让学生们在枯燥的学习内容中获得感观上的理解和理性上的认识，激发他们的创新创造能力，帮助学生排除对力学课程潜意识的心理压力，为培养应用型人才提供一定的理论基础研究。
参考文献
[1]韩衍群.土木工程专业《结构力学》教学改革探讨[J].长沙铁道学院学报(社会科学版)，2014，15(04)：147-148.
[2]魏德敏，王勇.以竞赛促进“结构力学”课程教学改革[J].理工高教研究，2007(01)：105-106.
[3]刘勇兵，洪一红.以实际工程项目为背景的结构力学教学改革研究[J].浙江建筑，2016，33(12)：47-49.
[4]钮鹏，王晓初，周乐，等.地方高校转型发展背景下基于任务驱动模式的CAD教学改革——以沈阳大学“工程制图与CAD”课程为例[J].沈阳大学学报(社会科学版)，2017，19(01)：5-8.
[5]钮鹏，王晓初，杨春峰.“工程制图与CAD”课程教学改革与实践[J].沈阳大学学报(社会科学版)，2014，16(01)：77-79.
[6]付果，彭旭龙.“结构力学”课程教学改革与实践探讨[J].中国电力教育，2013(10)：88-89.
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