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土木工程師培養(yǎng)的結構力學教學論文
土木工程是工程學科中的基礎專業(yè)，其內(nèi)容涵蓋建筑、橋梁、地下空間等方向，是我國基礎設施建設最重要的行業(yè)。如何順應國際高等教育的發(fā)展趨勢與工科高等教育的發(fā)展需求，在未來10年內(nèi)成功實施土木工程行業(yè)的“卓越工程師”計劃，培養(yǎng)大批高質(zhì)量土木工程技術人才，已成為目前土木工程教育亟待解決的問題［1］。結構力學是土木工程的專業(yè)基礎課程。其理論由實際工程抽象、簡化、概括、總結，并用于指導實踐［2］。其課程任務是掌握平面桿系結構的計算原理和計算方法，為學習后續(xù)專業(yè)課程以及進行結構設計與科學研究打好堅實的基礎。本文將從土木工程專業(yè)結構力學課程教學特點，結合教學過程中學生的學習情況談幾點想法。
1結構力學課程特點
1)概念抽象、理論性強。理論力學、材料力學與結構力學，是土木工程的專業(yè)基礎課。其中理論力學與材料力學又是結構力學的先修課程。由于結構力學課程較抽象，其理論體系龐大，知識點多，學習難度大。2)教學內(nèi)容多，課時緊張。“結構力學”的教學內(nèi)容可分為結構力學基礎和結構力學專題(如圖1所示)，總學時約為60～80［3］(部分高校僅為45課時)。教學內(nèi)容偏多，課時偏少。因此，教師通常加快教學進度，致使部分知識點無法展開，學生課后很難及時消化。這可能是目前各高校在結構力學教學過程中普遍存在的問題。3)理論復雜，計算繁瑣。結構力學涉及到很多復雜的理論。例如，在結構力學基礎部分中，涉及到的虛功原理、力法、位移法、力矩分配法;在結構力學專題部分中，涉及到的極限荷載、彈性穩(wěn)定、動力學均屬于理論復雜的部分。理論復雜則難以理解和把握，課堂例題和課后作業(yè)的講解與計算就顯得繁瑣，不利于學生對各知識點的掌握。4)地位重要，起基礎作用。結構力學的學習情況將影響專業(yè)課的開展。以土木工程專業(yè)為例，專業(yè)課主要有混凝土結構基本原理、混凝土結構設計、鋼結構、砌體結構、結構抗震設計、橋梁結構以及基礎工程等主干課程，及相關的課程設計和畢業(yè)設計。如果學生結構力學基礎薄弱，后續(xù)課程都受到影響。而且，對學生而言，能否建立正確的結構力學概念，對畢業(yè)以后從事結構設計，結構施工、教學培訓等工作而言，都有舉足輕重的影響�？梢娊Y構力學的課程學習最終會影響到學生的專業(yè)素質(zhì)。
2教學過程中的改革設想
1)建立力學概念，邀請名師講座，夯實力學基礎。建立正確、清晰的力學概念，是學好結構力學的首要前提。在理論力學和材料力學的學習過程中，就應該注重學生力學概念的建立，打好力學基礎。如果可以做到這一點，學生在學習結構力學的時候，就會有信心學習更復雜的概念和理論。
2)強調(diào)課程地位，建立討論小組，分析典型案例。在授課過程中，要強調(diào)結構力學對后續(xù)專業(yè)課、課程設計，畢業(yè)設計的影響。結構力學的課程學習不僅會影響到在校學習，最終會影響工作后的專業(yè)發(fā)展，增強學生的學習意識。為學好這門課，要求全體師生共同努力，成立課后討論小組。通過小組討論交流，激發(fā)學生的興趣，促進其對課程的學習。
3)細化教學大綱，突出教學重點，加強課后練習�！敖Y構力學”的教學內(nèi)容偏多，課時偏少已是普遍問題。在課時沒有增加的前提下，如何保證教學質(zhì)量就成了教學過程中需要面對的問題。在教學過程中，教學進度的設定和安排以教學大綱為標準。各院校都會按照專業(yè)要求結合實際情況制定結構力學教學大綱。在制定結構力學教學大綱的過程中就要考慮課程的特點，將大綱逐項細化，把每個知識點劃分到相應的課時。同時在重點內(nèi)容處，必須設置典型例題，以突出重點。值得一提的是，在教學過程中，必須把握由淺入深、由簡到難的規(guī)律，設置典型例題必須簡單易懂，且具有代表性。只有這樣學生才能在有限的課時中學習到最核心的知識點。
4)引入工程概念，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。為提高學生對結構力學概念的應用和工程實踐能力，在課外學習中引入結構模型設計及制作，鼓勵學生參加建模大賽。例如，針對移動荷載作用下結構的受力特性，要求學生利用木材、有機玻璃或者塑料等簡易材料設計和制作橋梁結構(或吊車梁)，并通過手拉小車施加移動荷載，觀察模型的變形與應力變化。通過試驗，讓學生感受動力荷載對結構的影響，初步了解如何通過結構力學知識合理的設計工程結構。就模型試驗而言，目前引入的結構模型試驗仍以教師命題式為主，開展形式和范圍有一定局限性，還不能充分鍛煉工程實踐能力與概念應用。在今后的教學改革中，應著重構建“結構力學”研究學習實踐平臺，針對教學內(nèi)容設計多個模擬工程實踐項目，甚至由學生自行設計創(chuàng)新實踐項目，供學生自主選題并可隨時開展研學活動，使學生對力學概念有更直接的了解，并與工程實踐相結合，從而真正實現(xiàn)工程思維能力與創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。
3結語
本文分析了土木工程專業(yè)結構力學課程的特點，提出了在教學過程中的幾點改革設想�？傊�，結構力學的課程學習很重要。必須要求學生和任課教師從思想上，行動上與教學大綱統(tǒng)一起來;課堂和課外不間斷地抓好結構力學的教與學，才能較好地完成“結構力學”課程教學任務。
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