面向工程力学专业的结构力学课程改革探讨

黄学伟，李晓玉，刘雯雯

(郑州大学 力学与安全工程学院，郑州 450001)

结构力学是力学专业重要的专业基础课，在工程力学专业的课程教学中处于承上启下的地位，课程的主要任务集中在理论力学和材料力学上，进一步讲述了构件内力分布的规律，注重培养学生的力学应用能力和动手能力。结构力学的传统教学中，教学知识点多，教学难度大，课时在不同程度上被压缩，学生学习兴趣不高，需对结构力学课程的教学环节进行改革，提升教学质量。

1 工程力学专业结构力学教学存在的问题

1.1 学生学习兴趣不高

工程力学专业的学生有一部分是高考调剂过来的，对专业的认同性不高，对课程产生了畏难情绪。结构力学课程一般安排在大三学年，但大三学年专业课较多，学习任务繁重，课程本身难度偏大，不能激起学生的学习动力。

1.2 教学内容滞后

目前，结构力学还是以手算为主，教学内容上主要是理论教学，实验教学匮乏，容易使学生陷入题海战术，忽略了对力学基本原理的掌握，很难与实际工程结合起来。

1.3 现代教学手段的应用具有不确定性

采用多媒体教学课件可将结构力学中的概念、原理直观表现出来，手机上使用雨课堂或学习通便可对课程进行管理，这些资源的合理利用可以增强课堂的吸引力，使学生踊跃参与到课堂教学中。各高校也采用各种平台来开展网络课堂教育，促进了结构力学课程的线上平台建设，但也增加了学生在课堂上通过手机进行娱乐的可能性，增加了学生的不可控性，而且在线课堂看不到学生的学习状态，很难达到线下教学中的互动效果。

1.4 考核方式单一

目前，结构力学的评价考核多以闭卷考试的形式来开展，期末考试试卷多采用经典题型来对学生进行考核和打分，导致学生对结构力学基本原理的理解过于肤浅。

2 工程力学专业结构力学教学改革与探索

2.1 优化教学内容，培养力学思维

工程力学专业的学生应注重力学思维的培养。力学具有数学与工程的双重属性，可以将工程问题简化为数学问题，还可以将数学转换为工程，用来指导工程实践。结构力学主要讲解杆系结构，这些结构在工程中普遍存在，主要培养学生的工程意识。在课堂教学中，应介绍结构中相关的力学理论方法，培养学生发现问题的能力，并将工程问题转化为力学模型。

2.2 改革教学方法，采用多元化教学手段

结构力学传统的教学方式基本都是以教材和板书为主要载体，但这种形式能够承载的信息量有限，再加上缩减学时的现状，很难提高学生的学习效果。随着多媒体教学方法的开展，抽象的教学内容可以生动展示出来，但过多依赖多媒体教学可能会造成上课易懂，下课不会的情况。在课程教学中，需同时兼顾两种教学方式，基于不同的教学内容，可选择合适的教学方式来提高教学质量。

演示实验法：实验教学是工科教学中非常重要的一个环节，但相对于其他力学比较成熟的实验室而言，结构力学实验室还比较缺乏。应增加课堂演示实验，作为课堂教学的良好补充。部分演示实验可采用PPT动画演示和数值模拟试验演示，这些形式便于实施。

工程案例法：一些学生缺乏相关的依托专业背景，对工程实际的认识不够深入，应多利用结构力学的相关知识来解释力学现象，比如以石拱桥为例，鼓励学生用力学原理对拱桥的优劣势进行分析和解释。

实践教学法：传统的结构力学课堂一般多进行关于计算题的解答，并强调解答中的技巧性，但学生往往忽略了这种计算解答与实际工程的关系。在教学中，可以适量增加关于结构模型设计的内容，加深理论与实践的联系。例如，在讲解结构的内力计算时，可以利用硬纸板或竹片作为材料来制作不同类型的桥梁，通过结构力学计算其受力，通过载重试验对比不同类型桥梁的承载能力。

互联网教学法：在教学方式上，网络教育平台发挥了不可替代的作用，课上教学内容可以提前上传到互联网教学平台上，学生可以提前预习。上课结束后，可将讨论交流的重点内容上传到网络教学平台上，以便学生及时进行复习和巩固。教师还可以录制一些附加视频供学生学习，提高课程的深度和广度。

2.3 改革教学考核方式，引入过程考核机制

结构力学传统的考核方式主要依据教材，容易出现重成绩轻过程的问题，即使增加平时成绩的占比，但也仅以课后习题作业和课堂考勤为基础，不能反映出学生在课程学习中的综合能力。结构力学课程需引入过程考核机制，在传统考核的基础上注重过程考核，更好地评价学生在学习中的综合能力。要扩大平时成绩的来源，如结构模型设计、随堂测验、课程大作业等。可将学有余力且对结构力学感兴趣的学生组成小组，以结构力学设计大赛为依托，加强结构力学基本原理在工程实践中的应用，鼓励学生用力学思维进行结构设计。