赵延林 高红梅 李长风 韩 雪 张春玉
(黑龙江科技大学建筑工程学院，黑龙江哈尔滨 150022)
0 引言
结构力学课程是土木工程专业一门重要的专业基础课。一方面它以高等数学、理论力学、材料力学等课程为基础，另一方面，它又是钢结构、混凝土结构等后续专业课程的理论基础，而且在课程设计、毕业设计的过程中也要反复用到结构力学的知识［1，2］。因此，结构力学在整个专业体系中处于承上启下的核心地位。
以经典结构力学为核心，以应用型人才培养为宗旨，突出学生的工程实践能力，从教学内容、教学方法、教学手段及能力培养等多方面，对结构力学课程进行了新一轮的规划设计，形成了面向工程的结构力学课程新的教学模式，提高了土木工程专业学生面向工程实际的力学分析与计算能力，缩短了学生的就业适应期，强化了学生的市场竞争力。
1 课程建设目标
在原有人才培养模式下，结构力学课程的建设工作主要集中在课程的教学阶段，没有实现力学课程的纵深化与全程化建设，教学中存在着“重理论、轻实践”的通病。依据国家和黑龙江省的《中长期教育改革和发展规划纲要》，按照教学服务型功能定位和应用型人才培养目标定位，课程建设要把服务专业作为建设的指导原则，专业基础课要结合专业，注重职业能力。要实现由教材体系向以专业为核心的能力体系转变，由以传授知识为主线和单一的课堂教学为主向以培养能力为主线，理论与实践、课内与课外培养一体化转化。
为此，结构力学课程建设的基本目标是形成适合于应用型人才培养的新型教学模式，其具体建设目标包括:
1)依据应用型人才培养目标及市场需求，调整结构力学课程的教学内容，侧重实际应用能力的培养。在基本理论教学的基础上，加强学生工程实用计算方法的教学与指导工作，形成面向工程的结构力学课程教学内容体系。
2)结合课堂教学，依托实物教学与多媒体教学，把实际工程搬进课堂，实现课堂实践性教学环节建设，进一步完善结构力学课程的教学方法与教学手段。
3)通过对力学求解器的教学，使学生有效掌握一种或多种电算计算方法，提高其工程电算化能力。
4)理论与实用分开，改革课程的考核办法。将原有的一次性考核改为多层次、多方面的综合性考核，注重学生解决实际工程问题能力的培养。
2 具体建设措施
2.1 优化教学内容
为适应应用型人才培养的需要，结构力学课程教学应定位于在掌握基本力学原理的基础上，学会处理工程实际问题的分析和计算方法。具体在本课程内容上，就是掌握静定结构的内力、位移计算方法，掌握用力法、位移法计算超静定结构的基本原理，熟练掌握一种实用的工程手算方法(渐进法)，能使用计算机进行结构计算，能对结构的受力进行初步的定性分析［2，3］。
因此，在教学内容上应该围绕以下几个方面加以优化。
1)将理论力学、材料力学、结构力学的基本内容贯通起来，删去一些理论性较强而对培养学生应用能力作用不大的内容。
2)对于经典内容，着重于介绍基本概念、基本原理与基本方法;在基本计算方法方面，注重加强工程实用计算方法的训练。
3)对于简单结构，要求学生能进行手算，这有利于学生对基本概念、基本原理与基本方法的理解和掌握;对于较复杂的结构，要求学生能运用学过的基本原理和方法对其进行定性分析，然后应用现代计算机技术对其进行内力及变形计算。
4)突出电算能力的培养。现代结构力学的发展方向是在经典结构力学的基础上，以电算取代手算，因此，计算机技术在力学分析领域的广泛应用已成为一种必然的趋势。在教学中，我们注重引导学生应用结构力学电算求解器、pkpm结构设计软件等电算手段进行结构内力计算。
5)突出工程应用。把实际工程分析与理论联系在一起，可以激发学生的学习兴趣，提高他们的学习热情，也有利于训练他们的创造性思维能力。
2.2 优化教学方法
结构力学有较强的理论性和实践性，是一门难学的课程，学生常有“理论易懂，题目难解”的反映［4，5］。这可以说是本课程的难点问题。为了解决这个问题，改进教学方法，突出重点环节，培养学生的自学能力，以达到最优化的教学效果。
1)强调结构力学课程在数学—力学—结构工程课程体系中的桥梁地位和关键作用，使学生认识到学习本课程的重要性，从而提高学生学习的自觉性和积极性。
2)注重课堂教学内容的逻辑性和科学性，教学内容以基本概念、基本原理和基本方法为主，突出重点，分散难点，培养学生综合分析问题的能力。
3)能坚持理论联系实际，教学方法适宜、先进、灵活，注意培养学生的能力和学习方法。我们采用的主要教学方法包括启发式教学、提问式教学、讨论式教学与案例式教学，收到了良好的教学效果。如启发式教学方法在继承和发扬传统的教学法的同时，有效地调动学生学习的积极性，增强学生学习的兴趣，促进学生积极思考，激发学生的潜能。
4)加强习题课的综合训练。通过较简单的基本题型的讲解，帮助学生深化理解基本概念、基本原理与基本方法。选择一些具有代表性的、学生易出错的习题，分析错因，讨论解题思路、方法和原理，具体求解过程留给学生，使学生逐步掌握解题的基本方法，进一步深化学生对基本概念、基本原理与基本方法的理解。对于复杂的结构，我们只应用学过的基本原理、基本方法来引导学生进行定性分析，使学生只掌握复杂结构的分析方法，不要求学生进行手算，引导学生应用结构力学电算求解器进行相应的计算，这样，使学生既掌握了结构力学的经典分析方法，又提高了其电算能力。
5)培养良好的学习方法。积极帮助学生养成良好的学习方法，具备以下几方面的能力。
a.分析能力:在结构力学课程中要培养多方面的分析能力。例如:选择结构计算简图的能力，进行力系平衡分析和变形几何分析的能力，选择计算方法的能力等。
b.计算能力:培养学生具有对各种结构进行计算或确定计算步骤的能力，具有对计算结果进行定量校核或定性判断的能力，初步具有使用结构计算程序的能力。
c.自学能力:消化已学的知识、摄取新的知识。
d.表达能力:既要有形式上的整洁，更要有内容上的清晰;作题要步骤分明、思路清楚，图形简明、数据准确。
2.3 优化教学手段
改进教学手段是提高教学质量的重要环节，是课程建设基本内容之一，目的是采用现代科技，使课程达到最佳的教学效果。根据不同的教学内容，采用不同的教学手段。
1)传统的教学手段。
对于教学内容中的重点和难点问题，如基本原理和基本方法的推导等，采用板书方式，引导学生思考，参与具体推导过程，加深理解。
2)多媒体课件演示。
多媒体课件可以展示传统课堂教学所无法表达的内容，可以把实际工程搬到课堂上，真正做到理论与实际相结合，充分提高学生分析实际问题、解决实际问题的能力［4，5］。
3)动态模拟演示。
各种结构的荷载传递路线、各种结构的受力变形、动态响应等内容，用传统的教学手段较难表述清楚。用动态模拟表达，生动、直观、易于理解，可以获得其他方法无法取得的效果，大大节约授课学时。
4)自学和讨论。
对于非重点、难点和描述性等内容，要求学生通过阅读教材、做思考题和习题来完成。自学效果通过讨论、提问、批改作业等方式予以检查。
5)网络平台教学。
通过网络教学平台，可以为学生提供各种学习参考资料，为学生的自主学习提供了方便条件;同时，通过网络教学平台，可以实时实现教师与学生的交流互动，及时帮助学生解决在学习中所遇到的困难。
2.4 改革考核方法
为适应新的教学模式的要求，我们对传统的考试方法进行了改革，本着“重平实、重应用”的原则，将原有的一次性考核改为多层次、多方面的考核，具体内容包括:
1)加强日常教学管理，对学生的课堂出勤率、回答问题情况及作业完成情况进行考核。
2)对学生进行阶段性知识掌握情况考核，对每章内容进行小测验，考核与反馈学生对所学知识的掌握情况，从而为下一步的教学工作奠定基础。
3)注重学生实用能力的培养，对部分工程实用性较强的内容，采取布置大作业的形式进行考核。
4)期末考试只对基本理论部分进行考核。
3 课程建设效果
结合我校土木工程专业2007级～2010级结构力学课程的教学，经过四年的实践与探索，目前已基本形成了一套较成熟的面向工程的结构力学课程新型教学模式。该教学模式不仅使学生具备了较扎实的基础力学知识，而且提高了学生的结构分析能力、工程适用手算能力与电算能力。其教学效果主要表现为:
1)在经典结构力学教学中，三表生考试一次及格率达90%，二表生考试一次及格率达97%;
2)在高层建筑结构等课程设计中，87%的学生能够较灵活地应用工程实用手算法对工程结构进行内力分析与计算;
3)在毕业设计中，85%的学生能够较灵活地应用工程实用手算法对工程结构进行内力分析与计算，75%的学生能够利用结构力学求解器进行结构内力分析与计算;
4)学生对课程评价满意率达100%，课程组教师的教学效果优良率达100%;
5)有20%的学生能够在课题组教师的指导下参加科技创新活动，每年大学生科研立项近20余项，并有多名学生在省结构设计大赛中获奖。
4 结语
面向工程的结构力学课程新型教学模式，体现了以专业为核心，以知识为基础，以能力为主线，以项目为载体，以“用”导“学”，以“用”促“学”的基本原则，突出了学生解决工程实际问题能力的培养，有效解决土木工程专业结构力学课程教学中存在的“重理论、轻实践”的通病，真正实现新形势下结构力学课程“厚实基础、服务专业、强化应用”的培养目标。
［1］蔡东升，刘荣桂.土木工程大类专业结构力学教学探讨［J］.高等建筑教育，2012，21(4):62-65.
［2］周 臻，陆金钰，尹凌峰，等.面向卓越土木工程师培养的结构力学教学改革与实践［J］.高等建筑教育，2012，21(4):74-77.
［3］何春林，龚成中.教学型本科结构力学课程体系设置探讨［J］.高等建筑教育，2008，17(5):58-60.
［4］李国华，罗 健.结构力学教学方法研究［J］.高等建筑教育，2012，26(1):81-83.
［5］耿淑伟.结构力学课堂教学探讨［J］.高等建筑教育，2013，22(1):79-81.
［6］袁 健，丁 科.结合专业课程知识的结构力学教学方式探讨［J］.高等建筑教育，2011，20(2):56-58.
