土木工程专业结构力学课的教学实践与分析

　　摘要：
　　根据结构力学课的特点，提出采取结合生活实例、专业课程及工程实例等的教学方法，从激发学生的学习兴趣、建设多科集一的综合性课程及加强实践性教学环节几方面出发，对培养学生自主发现问题、综合分析问题及解决实际工程问题能力的培养进行了探索。对提高学生的创新思维能力和实践应用能力，具有良好的效果。
　　
　　关键词：结构力学；教学实践；应用能力；创新能力
　　
　　结构力学是土木工程专业重要的技术基础课程之一，是为工程结构设计和施工服务的工具．经过百余年的发展，结构力学在理论方面的研究日趋完善，在教学过程中逐步形成了一套固有的教学方法、教学内容和课程体系．然而，通过近几年的教学研究发现，传统的教学模式重理论、轻应用，忽视了对学生学习的主动性和实践、创新能力的培养．针对上述现象，我们在结构力学课的教学过程中实行了以培养学生能力为中心的教学模式，即按照土木工程专业的要求，理论联系实际，强调结构力学课程内容的综合性、实用性，注重对学生自主发现问题、综合分析问题、解决实际工程问题能力的培养．在教学方法上，采取结合生活实例、专业课程及工程实例等的方法，增大力学与实用性知识及结构工程中问题的联系，从分析工程实例人手，到解决实际工程计算为止；由完成工程实例的教学活动，到学习结构力学中的基本方法、基本理论，并为进一步学习打下良好的基础．力争培养具有较为宽厚、扎实的专业基础知识，并能够适应时代发展、具有较强社会竞争力的高素质工程技术人才．
　　
　　1 结合生活实例，培养学生自主发现问题的能力
　　
　　结构力学课程理论性、逻辑性较强，概念抽象，公式推导过程复杂，导致较多学生对该课程产生畏难情绪，学生学习兴趣低，学习的主动性差，更谈不上主动发现生活中的力学问题．为了激发学生的学习兴趣，培养学生自主发现问题的能力，在教学过程中我们采用了结合生活实例的教学方法，引导学生将实际生活中的现象与结构力学中的相关问题联系起来，通过对实际问题的分析，发现并提炼出其中的力学问题，进而应用力学原理分析计算，再返回去解决实际问题．例如，讲几何不变体系组成规则时，我们以生活中最常见的例子提问：
　　
　　“电线杆为什么要加一斜撑?如果不加，会出现什么问题?”，并引导学生联想所遇到的同类问题，要求学生举出同类问题的例子，在此基础上，再引导学生舍弃掉各问题的实际意义，找出各问题的力学共性，如各杆是否可看作刚片?各杆件又是如何联结的?这样引导学生逐步思考，最后即可得出三刚片法则，由此进一步得出其它法则．又如讲结构计算简图时，首先结合学生所在教室及整个建筑物，提出“如何给出我们所在教室及整个建筑物的结构计算简图”这一问题，然后让学生对教室及整个建筑物进行讨论分析，并逐步引导学生观察整个建筑物横向、纵向特征，忽略次要因素，抓住主要矛盾，即可对整个结构体系进行简化．接着再讨论“各构件间是怎样联系的”等等一系列问题，直至最后得出整个建筑物的计算简图，同时也得出了计算简图的定义，该定义及其上述分析过程一旦清楚了，我们对其它一些更为复杂建筑物计算简图的选取也就不难理解了．教学过程中，对其它一些重要力学问题同样可采用类似上述方法进行讲授．通过实际生活现象引出力学问题，有助于激发学生的学习兴趣，培养学生自主发现问题的创新思维能力，同时也调动了学生学习的主动性和积极性．
　　
　　2 结合专业课程，培养学生综合分析问题的能力
　　
　　目前土木工程专业结构力学课程的教学内容，大多还是采用了力学学科的教学内容与教学体系，忽视了与本专业后续专业课程之间的联系，致使学生耗费大量的时间与精力学习了结构力学，在后续课程中应用起来却感到困难．因此，在教学中，我们提出采用与专业课程相结合的方法，尽量加强应用性与实践性，培养学生综合分析问题的能力．例如，讲解计算简图分析时，可结合结构课程的内容，以某栋砖墙承重的办公楼为例，分析承重砖墙在竖向荷载作用下与水平荷载(风荷载)作用下的计算简图的问题．在竖向荷载作用下可以分层看作为竖向简支梁，而在水平荷载作用下又要看作为竖向连续梁．同一种构件在不同情况下作为两种受力特点完全不同的构件，这是一种抽象的理想模型，反映了构件受力时的主要特点及结构的特点．这样结构力学课程融人结构课中，与后续的结构课程发生有机联系，使学生能够综合运用结构力学及专业课知识，对实际问题进行分析研究，进而加强学生的应用意识．同样，也应该将结构力学知识与钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构等课程中的相关内容结合起来，建设具有相关性或融合性的多科集一的综合性课程，培养学生综合分析问题的能力．将结构力学课程内容与相关专业课程以及当代发展的相关新理论、新技术、新内容结合起来，打破原有的学科体系，建设多科集一的综合性课程，不但能够培养学生具有宽口径、具备多元化的知识结构，同时也提高了学生的应用意识及解决实际工程问题的能力．
　　
　　3 结合工程实例，培养学生解决实际问题的能力
　　
　　在教学过程中，我们发现传统的教学模式过分地强调力学内容的完整性及力学理论内部的论证与计算，重理论，轻应用，忽视了利用结构力学知识解决实际问题．致使学生遇到实际问题时，总感到束手无策．他们不知道怎样把实际问题转化为结构力学问题，也不知道怎样去利用结构力学知识和方法解决所遇到的工程技术问题．这是不符合实际情况的，因为结构力学中计算理论和计算方法的价值，正是以其在结构设计中解决实际问题的有效程度来衡量的．因此，为了解决结构力学教学与实际工程相脱离的问题，在教学过程中应注意加强实践性教学环节．如讲完斜梁内力图计算后，应让学生对楼梯梁进行分析，确定其计算简图，并进行内力计算．此时，应组织学生参观建筑工程中的楼梯类型，认识梁板楼梯的受力特点、梯段板作为斜梁分析的方法．讲完排架内力计算后，应让学生对单层厂房排架结构进行分析，确定计算简图，计算所承受荷载，进行内力分析计算．此时，组织学生参观大型单层厂房，了解厂房承重结构体系，从中简化出其计算简图，讲述简化原则与构造措施及排架的概念．结合工程实例，加强实践性教学环节，能够培养学生解决实际工程问题的能力；同时，反过来又使学生所学的结构力学知识得到巩固和强化．因此，结合工程实例，加强实践教学是结构力学教学的一个重要环节．
　　
　　4 结语
　　
　　重视结构力学的应用性与实践性教学，加强对学生自主发现问题、综合分析问题、解决实际工程问题能力的培养，激发学生学习的主动性，是高等教育培养目标及结构力学自身特点所决定的，也是结构力学在建筑工程中的应用前景所决定的，相关问题的研究也是我们应该长期深入研究的课题．