结构力学教学方法探讨

李惠平

【摘要】结构力学是土木工程专业中的专业基础课程。本文结合多年教学实践，总结了结构力学教学及学生学习过程中的问题，探讨了提高教学效果的途径。

【关键词】结构力学 教学方法

【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）07-0243-01

一、结构力学的重要性

结构力学是土木工程及相关专业非常重要的一门专业基础课，它是后续专业课程如混凝土结构、钢结构、建筑结构、基础工程、桥梁工程、结构抗震原理与设计等课程的理论基础。结构力学的学习效果直接影响这些后续专业课的掌握，在专业培养中起着核心作用。学好结构力学，对将来参加工作，不管是工程设计、工程施工还是项目管理类型的工作都大有裨益，可以大大提高学生在实际工程中分析问题和解决问题的能力。另外，考取国家注册结构工程师、建造师或者进一步深造都涉及到结构力学。因此这门课程的教学质量直接影响着本科生的培养质量。

二、结构力学的特点及教学过程中存在的问题

高等数学、线性代数、理论力学及材料力学等课程是结构力学的前序课程。这些前序课程理论性都很强，可以说是大一大二期间最难啃的几门课，掌握的程度直接影响到结构力学的学习。结构力学课程本身理论严密、逻辑性强，概念抽象，有大量的方程、公式，这些方程公式在实际题目里的应用非常灵活。课程前后知识点之间有着千丝万缕的联系，譬如单跨梁的内力计算是多跨梁乃至于刚架结构的基础，静定结构的位移计算以静定结构内力分析作基础，力法解决超静定结构问题依赖于静定结构内力和位移计算，位移法中单杆转角位移方程需要用力法得到，动力计算涉及到静定和超静定结构内立及位移计算。结构力学的这些特征造成了教与学的困难。

在现在的培养模式下，结构力学教学集中于课堂讲解，导致很多学生感觉结构力学枯燥无味，晦涩难懂，常觉得“理论易懂，题目不会”，也易导致重理论，轻实践的通病。

通过多年的教学实践发现，很多学生反映该课程难学，考试的成绩也显示，不及格率在20%～25%，重修多次不能通过的大有人在。这种情况严重影响了后续课程的学习，甚至影响学生整体的专业培养，因此，非常有必要通过改进教学方法来提高结构力学课程的教学质量。

三、教学方式的改进与实践

（一）将生活实例引入教学，激发学生学习兴趣

在教学过程中，结合生活实例启发式教学，引导学生将身边现象和结构力学晦涩的概念联系起来，帮助学生理解抽象的力学概念，提高学习兴趣。譬如在介绍结构几何构造的自由度概念时，可以引用足球比赛场景，把足球比作一个点，用它在球场的运动形式帮助学生理解“一个质点在平面内有两个自由度”的概念。通过引入日常生活中的实例，可以加深学生对抽象力学概念的理解。

（二）理论与实践结合， 提高学生解决实际问题的能力

結构力学的教学目的是让学生了解各类实际结构的内力特征，并能准确确定其内力及变形。在教学过程中，面对的分析对象通常是各类实际结构的计算简图，这就使得学生对课上学习的知识难于和实际结构联系起来。在教学过程中，通过介绍身边常见的建筑结构，与课堂上学习的结构简图相对照。譬如在学习桁架结构时，带学生到学校体育馆观察屋架结构，帮助学生理解桁架结构计算简图的由来，理解此类结构的构造特征和受力特点。

我们每年组织学生参加结构设计大赛，在此过程中，学生需要根据大赛要求分组设计并制作一个结构模型，综合承载力、变形和自重三方面因素确定各组成绩。在参赛过程中，学生们灵活应用在课堂上学到的知识，同时通过动手制作结构模型，更能加深对结构构造特点的理解。通过这样的活动，培养了学生独立思考、团队协作的能力，提高了动手能力，激发了学生们的创造性和自主学习的能力，提高了学生分析和解决实际问题的能力，增强了对课程的感性认识和学习兴趣。

（三）采用合理的教学方法，提升教学效果

结构力学概念多，知识点多且各知识点之间前后连贯，很多基本理论和基本方法需要前序内容作支撑。由于结构力学这个特点，使得不少学生中间某一阶段没掌握好影响了后续内容的学习，致使学习困难甚至放弃学习。笔者基于长期的教学经验，认为在教学过程中采用合理的教学方法，对提升教学效果很有帮助。

1.向学生灌输全局观。

结构力学每部分之间融会贯通是一个整体，如多跨静定梁、静定刚架的内力分析是建立在单跨梁内力分析熟练掌握的基础上；结构的位移计算又是基于结构内力分析的准确和熟练；超静定结构的学习又离不开静定结构的内力和位移计算等，这个概念一开始就要灌输给学生，让学生时刻意识到每部分都很重要，都不可忽视。

2.培养学生自主学习的能力。

常言说，授之于鱼，莫如授之于渔。只有掌握了基本原理、基本方法，并能融会贯通解决各类结构分析问题才算学好了结构力学。为此在课堂上要着重把基本概念、基本方法讲解透彻，通过简单的例题让学生深刻理解基本概念并熟练掌握基本方法。在此基础上，循序渐进地利用由易到难的例题引导学生自主分析解决问题，鼓励学生提出解决问题的新思路新方法，使学生分析能力、计算能力和创新能力得到发展。

3.加强互动教学。

不少学生反映在结构力学的学习中，经常会感觉理论概念都懂，但不会做题。这实际上是没有真正理解基本概念，没有真正掌握基本方法。为此可以采用课堂分组讨论，典型题目让学生上台讲解等形式，这样不仅能活跃课堂气氛，还可以让学生在讲解的过程中多思考，发现自己的问题所在。

4.及时反馈，调整教学。

适时安排阶段考核，督促学生学好每阶段的课业内容，避免中途“掉链子”。通过课后作业、课堂讨论、答疑辅导等方式，收集学生学习效果的信息，根据这些信息了解课堂教学中需要加强教学的内容，适时得以补充，提高教学效果。

四、结语

结构力学是无论对教师还是学生都是一门难度很大的课程，需要我们不断探索教学方式，改革教学方法，提高教学效果。这是一个艰巨的任务，需要力学教师的共同努力及学校领导的大力支持，为培养合格的科学技术人才做出贡献。

参考文献：

[1]李国华，罗健，董军，等. 结构力学教学方法研究[J].高等建筑教育，2012（1）：81-83.

[2]赵延林，高红梅，李长风，等. 面向工程的结构力学课程教学模式研究[J].山西建筑，2014（5）：244-246.