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摘要：文章从整合教学内容，优化课时分配；以专业为导向，创新教学设计；掌控课堂节奏，综合运用教学方法；构建互动机制，帮助学生掌握知识；灵活布置作业，巩固课堂内容；建立多元化考评体系六个方面阐述了结构力学课程教学改进路径。
关键词：结构力学课程；建筑工程；多媒体教学
结构力学课程作为建筑工程方向的专业基础课，是学生由基础课程学习转向专业课程学习的必修环节。该课程的先修课程包括高等数学、线性代数、理论力学等基础课程和基础理论课程[1-3]。与此同时，结构力学课程又是混凝土结构设计原理等专业课程的基础，在整个专业体系中具有承上启下的枢纽作用。结构力学课程教学效果直接影响着后续混凝土结构设计原理、钢结构等主干课程的教学效果[4-5]。结构力学课程的特点是重基础概念、定理及定义，每一章节内容紧密连接、环环相扣，逻辑性强，同时与工程实践结合较紧密，相关工程结构类型较多，题型求解方法灵活多变且过程较为烦琐[6]。另外，力学基础是否牢固对学生未来从事结构设计或现场施工等实践工作有直接影响[7-10]。由此可知，该课程既可为专业课程提供基础理论，也可为实践教学提供理论计算依据。
结构力学课程理论性较强、知识点多，学习起来很容易感到枯燥乏味，尤其是如何更好地将理论在实践中进行应用是极为重要的内容[11-13]。这对教学工作提出了较高要求，故如何提高教学质量，改善学生的学习效果成为结构力学课程教学的重点[14-15]。然而当前结构力学课程教学有如下不足之处：①教学内容未进行整合优化，各部分学时分配较为平均，不能突出专业结构特点；②授课时教师仅就书本上的例子进行了讲解，缺乏与所学专业课程的联系，这对学生在后续专业学习过程中灵活运用基础知识比较不利；③在授课过程中，教师对课堂节奏把握不准，题目讲解针对性不强，对于现代化教学方法的运用不充分；④师生之间的互动比较一般，不能很好地调动学生的学习兴趣，体现不出学生“学”的主体地位；⑤作业布置形式单一，缺乏良好的类型设计，对学生自主学习不利；⑥考评体系单一，无法从多方面体现出学生对知识点的掌握状况。基于此，笔者拟结合这些年的教学经验，针对结构力学课程教学提出一些改进路径。
一、整合教学内容，优化课时分配
结构力学课程教学首先要保证基本力学内容框架，然后根据专业特点和相应的人才培养目标进行针对性教学，形成满足专业需求的教学内容架构。同时，灵活分配课时，一方面要考虑到静定结构的分析是学习结构力学课程的基础，如后续课程（位移法与力法等课程）的学习都需要学生熟练绘制静定结构弯矩图，因为通过绘制弯矩图能强化学生对基本力学概念的理解，另一方面要对部分学习难度较大而专业应用面较小的知识点进行适当缩减，这些节省下来的课时可用于讲解课程中的重要内容，以便学生熟练掌握实用性较强的知识点，如图乘法。
二、以专业为导向，创新教学设计
结构力学课程是土木工程、水利水电和环境工程等专业共同的专业基础课，但每个专业讲授的内容侧重点不同，这就需要教师根据不同的专业方向有针对性地创新教学设计。即教师要通过合理规划授课内容，引导学生循序渐进地进入课程学习，让学生在学习过程中逐渐将其与自己所学专业联系起来。同时，教师要根据教学大纲，突出教学重点、把握教学难点，水到渠成地引导学生学习专业知识。结构力学课程教学着重培养学生分析问题的能力、计算复杂结构的能力、判断基本结构问题的能力和自学未知课程的能力，故教师还要结合专业方向选用合适的教学素材，必要时相关内容须配备相应的图片和视频文件，以避免讲解时无专业背景的素材。这样有利于引导学生向专业方向发展，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。
三、掌控课堂节奏，综合运用教学方法
（一）掌控课堂节奏
结构力学课程理论性强，如果单纯进行计算理论讲解，很容易使学生感到枯燥，进而不易于理解。故为了激发学生的学习积极性，教师需要用诙谐的语言生动地表述课程内容，将生活中的实际工程案例融入结构力学课堂教学，帮助学生理解所学内容。课程讲解过程中教师要运用通俗易懂的语言将重要的基础理论表述出来，尤其需要将实际工程与结构力学基本理论相结合。将抽象概念与实际工程联系的过程能够使学生理解专业概念，提高学生的学习积极性。同时，采用实际案例导入教学法可以启发学生将抽象的概念与实际工程结构相联系，促进学生对结构力学相关问题的进一步思考，提高学生分析与解决问题的能力。
教师应把握课堂授课时间，准确地讲授知识点，既要清晰讲述基本理论，也要恰当举例，避免啰嗦。每个知识点都要配有适量的练习题，以加深学生对问题的理解。同时，通过典型题目讲解，学生能清晰地理解所学知识点，遇到类似问题也能够举一反三。对于似是而非、易于混淆的知识点，要配有针对性的题目加以强化训练，且对于一些知识点可以变换工程背景进行多角度举例，如不同种类荷载对于结构作用产生的弯矩图是不同的，但这些图形也有规律可循。另外，要将知识点进行分类，当学生彻底消化一个知识点后再讲解下一个知识点，这样可避免知识点讲解过于集中，导致学生难以消化的问题。概言之，结构力学课堂教学要以学生为中心带动师生互动，每一个知识点的讲解都要采用启发式提问，引导学生联系实际工程案例，且要调动学生回答问题的积极性，使教学呈现良性循环。教学循环路线如图1所示。
（二）综合运用教学方法
随着科技的发展进步，运用多媒体教学能够促进学生吸收所学知识。众所周知，传统教学运用板书教授课程。相比多媒体教学，板书教学虽然有一定的优点，如结构清晰、速度适中，但不足之处也非常明显。因此，结构力学课程运用多媒体教学，采用色彩鲜艳的图片、视频，能够让学生对工程理论产生感性认识，避免单纯抽象地理解工程结构问题。例如，结构力学课程绪论部分可以引入必要的工程实例图片，针对各种类型结构进行详细介绍，使学生在脑海中构建出相应概念；展示工程结构相关图片与动画，这对于学生绘制结构力学中静定钢架等内力图有重要的示范效应；对于塑性铰和结构振型等概念，运用多媒体教学也同样具有优势，像通过动影像的表达，可以使学生清晰地理解学习内容；在矩阵位移法教学中可运用多媒体将海量公式进行图片展示，这样可减少教师板书时间，使其投入更多精力透彻讲解原理、概念及其应用。概言之，通过多媒体教学，学生可以直观看到模型、图表，实现了短时间内板书所无法实现的功能。同时，运用多媒体教学进行大班上课，可以节约教学资源、缓解教育资源紧张的状况。另外，多媒体课件图形大、文字工整、表达清晰，可提高授课效率。结构力学课程综合运用教学方法路线如图2所示。
四、构建互动机制，帮助学生掌握知识
结构力学课程教学中，师生之间纵向的教与学并不足以实现学生对知识的良好掌握，还需要构建师生、生生互动机制，以便教师及时掌握学生的学习动态，解答学生的学习疑惑。因此，学生应以团队为单位、以工程结构项目为引导，在教师的帮助下形成联动小组，构建师生、生生之间紧密互动的机制。例如，教师可根据工程实际情况精选一批建筑结构，然后在学生中成立项目小组，每个小组可以选择一个建筑结构类型进行相关模型制作。当完成模型制作后，每个小组要在教师协助下进行模拟加载并验证模型是否可靠。同时，所有小组需要在课堂上讲述本组模型的构造、力学原理及加载成功与失败的经验总结，以便通过实际动手制作促进对结构力学专业知识的掌握。概言之，通过构建师生、生生互动机制，小组成员之间通过分工协作、互相帮助，并与教师积极沟通形成互动，既补充了学生知识的短板，又锻炼了学生的合作能力及团队协作精神。
通过举办这类活动，学生还可以认识到结构力学理论知识是如何运用在实践中的，进而从多方面帮助学生掌握知识。即在这类活动中，教师可以对学生讲授结构力学知识在前沿科学中的应用，探讨日常生活中常见工程项目中蕴含的结构力学原理。例如，对于复杂工程结构的计算，多数教师采用计算机并运用结构力学的知识进行求解，因此通过讲解计算机程序，教师可以将抽象问题具体化，使学生可以在脑海中构建清晰的计算模型，而且可以将当前广泛使用的结构设计程序介绍给学生使用，如PKPM、MIDAS等[16]。这样能够使学生通过软件对教材中的案例和工程实践问题进行建模及受力分析。与此同时，教师也可以从另一角度教会学生跳出“计算”范畴来考虑结构问题。但需要强调的是，跳出“计算”范畴，不是完全没有“计算”。例如，复杂的工程结构可以分解为简单的结构形式，故教师可以引导学生运用概念结构力学理论，通过对简单结构的近似力学计算，以位移趋势判断为主要方法，建立工程问题的结构模型，这样能够加深学生对结构概念的理解。
五、灵活布置作业，巩固课堂内容
结构力学课程是逻辑性很强的计算类学科课程，学生只有通过诸多练习才能熟练运用基本原理，而作业的布置恰好是学生掌握知识的关键环节。通过完成作业，学生可以掌握和巩固当天所学内容，且教师通过批改作业可以掌握学生知识学习的不足之处，并对学生所犯的共性问题和有代表性的问题进行针对性讲解。概言之，确保学生高质量地完成作业是教师在结构力学课程教学中必不可少的环节。但由于学生个体素质不同，作业抄袭是结构力学课程教学中长期存在的现象，其严重影响了学生知识学习的积极性，同时也干扰了教师对正常教学效果的判断。而灵活布置作业可以减少作业抄袭现象，即在作业题目适当的位置处可以让学生自由选择一些内容，确保学生所做作业题目不完全相同。另外，可以将自主性很强的题目布置为课下练习，且不一定需要学生给出确切答案，但需要学生给出清晰的解题方法并理解所用原理和概念。此外，学生可以和高年级学生组成梯队，让高年级学生协助指导以解决题目，从而使学生之间形成“传帮带”的好风气。
为了让学生更好地巩固学习到的课堂内容，教师可以举办课下活动沙龙。即请企业在职工程师、已毕业并从事相关行业工作的校友、在读高年级学生与正在学习课程的学生共同探讨结构力学在学习和工作中的应用与心得。其中，企业在职工程师应通过大量的工程实践案例和相关图像，从工程角度向学生讲解结构力学理论在工程中的应用，这样通过真实工程案例的讲解，能够加深学生对结构力学理论应用于工程实际的直观认识，且学生在与工程师互动时也提升了对结构力学的学习兴趣。学生与已毕业并从事相关行业工作的校友积极交流，可以学习到如何入手结构力学相关领域的工作。
必要的时候，教师可以组织学生到工程现场学习，让工程师选择一些比较典型的工程项目进行讲解，使学生对结构力学在建筑工程中的应用有更为直观深入的了解。工程项目的选择包括多种形式，如高层建筑、桥梁、隧道等，也可以分析不同用途的建筑，如剧院、办公楼、商城等。概言之，通过工程现场学习，学生可深入体会结构力学在工程中的应用，进而巩固课堂内容。
六、建立多元化考评体系
考评是结构力学课程教学中重要的环节，教师通过考评可以了解学生对所学知识的掌握程度，进而有针对性地加强教学过程中的薄弱环节。以往的课程考评重视考试成绩，而实践表明，这样的考评方式在学生培养方面并不科学，极易形成考前突击复习等现象，导致学生对课程本身不重视，而单纯重视考试考点以期获取较高分数等不良后果。经过长期教学，笔者认为结构力学课程考评应重平时考查而轻考试，即使学生功夫下在平时。同时，学生作业完成情况、平时课程项目完成情况及各种实践项目参与情况等都可以作为评价学生的指标。换言之，教师要改进考试方式，完善平时考查方式。即降低期末考试成绩在考评中所占比重，增加平时各种作业、课题在考评中所占分量，建立多元化评价体系。
（一）改进考试方式
若想从多个角度考查学生对结构力学课程知识结构的掌握程度，就需要改进传统的考试方式。分析传统结构力学课程考试方式可知，卷面成绩只能反映学生结构力学理论知识点的掌握情况，而提升学生的工程结构受力分析能力才是结构力学课程的教学目标，因此应着重考核学生解决实际工程问题的能力。笔者认为，可以采用虚拟案例分析法考核学生对工程实际问题的解决能力，即让学生分析某真实工程案例（如受力分析等）并给出相应的具体解决方案，并通过专家讨论分析解决方案的可行性，以此为据，给出相应考评结果。
（二）完善平时考查方式
平时考查在结构力学整个课程考核评价体系中具有重要地位。笔者认为，可以将平时考查方式分为课程预习检查、随堂测验、课后作业、课程项目、趣味竞赛五个部分。平时考查方式及目标要求如表1所示。
结构力学课程平时考查步骤如下。①每堂课开课之前，教师先在学习通等APP上发布课前预习资料（包括图片、视频和文字材料），让学生提前预习课程知识点，要求学生在预习结束至上课前，回答APP上发布的课程预习题，教师则可以通过软件上显示的习题回答结果直接了解学生对知识点的预习情况。②教师分析学生在课前预习时没有掌握好哪些知识点，据此设置随堂测验习题，并在课堂讲解知识点后让学生现场答题，最后分析答题结果，由此可知学生课堂学习过程中对课前预习未掌握的知识点是否已经掌握。③课后作业可以采用主客观题相结合的形式，客观题用于考查学生基础知识点掌握情况，主观题则用于考查学生对知识的应用情况。④结合工程实际情况设计结构力学课程项目，学生以小组为单位实施，过程包括论证、开题、项目分析计算、实物模型制作与验证、撰写总结分析报告。⑤教师可以举办结构力学趣味竞赛，竞赛分为知识竞赛和模型竞赛两部分，其中知识竞赛部分可设定抢答环节，以加深学生对知识的理解；模型竞赛则注重提高学生的动手能力，激发学生的创新思维。
综上所述，针对结构力学课程特点，笔者认为教师应以促进学生职业发展为根本，以调动学生学习兴趣为路径，通过整合教学内容、创新教学设计、改进教学方法、构建互动机制及建立考评体系等路径对课程教学加以改进。未来，笔者期望形成从以教师“教”为中心转变为以学生“学”为中心的教学体系，因为教学体系的转变能够从本质上提升结构力学课程教学效果，并对同类型课程产生示范效应。
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