土木工程专业力学系列课程教学改革探讨

土木工程专业力学系列课程教学改革探讨

如何解决在压缩学时的情况下能让学生掌握所学专业所需的力学知识，提高学习力学课程的兴趣，加深对工程结构的认识和理论知识的理解，提高教学质量，是力学系列课程改革的根本目的。

标签：土木工程；力学课程；教学改革

1、引言

力学系列课程作为基础课程，每门力学课程都形成了比较完整的内容体系。由于追求课程自身的完整和完善，导致各门力学课程在内容上出现重复的现象，例如：静定结构平衡问题的求解在理论力学、材料力学和结构力学中均有类似的叙述，桁架的内力计算、刚体体系的虚功原理在理论力学和结构力学中均有相同的阐述，图乘法在材料力学和结构力学中也有相同的阐述等。近年来，由于高等教育大力提倡人文和计算机课程的教育，力学课程的学时减少很多，如果仍按每门力学的教学大纲进行讲授，内容将会有重复，则时间上更加没有保证，将会严重影响教学质量，影响学生对后续课程的学习[1][2]。

力学课程还存在一些内容割裂的现象，例如：刘鸿文主编《材料力学》中规定刚架弯矩图画在受压纤维的一侧，而龙驭球主编《结构力学》中规定刚架弯矩图画在受拉纤维的一侧，导致学生学习的困难。这需要对力学系列课程的教学内容进行统一要求。

省内外很多专家学者和一线教师，结合实践经验，对该课程进行了一系列改革和研究，范围涉及到教学内容、教学方法、考核方法以及教材建设。例如：马崇武等人的《力学与土木工程专业的力学课程教学》结合土木工程专业力学课程教学的现状，提出了将力学教学与实践教学、毕业设计相结合的教学改革方法，以提高教学和学习的效果；丁克伟的《土建类力学课程一体化方案设想》对土建类力学课程的教学体系、教学内容进行深入系统的研究，优化其体系；郝哲的《土木工程专业中的若干力学问题剖析》对各门力学的基本概念、基本原理、相互关系等问题进行了剖析，提高教学和学习效果。在当今这种大力提倡可视化的年代里，一支粉笔一张嘴的教学模式无法满足教与学的要求。

土木工程专业现有的力学系列课程有理论力学、材料力学、结构力学、结构动力学，这些力学课程是土木建筑类专业很重要的技术基础课，其教学效果直接影响到土木工程专业学生对专业课程学习的好坏，进而影响到本专业的人才培养质量。这些决定了力学系列课程在整个课程体系中的基础核心地位。并且力学系列课程也是绝大多数院校土木类硕士研究生入学笔试、复试的必考课程。随着现代科技的发展，新的结构材料不断涌现，新的结构、材料理论也随之不断丰富，而原有的课程内容以及教学方法已不能充分满足要求。要在课程学时减少的情况下，保证教学效果，该课程的改革势在必行[3]。

2、力学素养教育中存在的问题

（1）目前，高等学校的理论课程学时均在不同程度的压缩，力学课程的学时也在相应减少，目前理论力学、材料力学、结构力学仍然是独立按照教学大纲授课，无法有效整合三大力学课程，充分利用有限的学时。

（2）在土木工程专业教育中，教育工作者对力学课程持两种态度。一部分教师认识力学素养是本专业学生应具备的基本素养，所以力学课程学时不应压缩，这与总学时减少相矛盾；另一部分教师认为力学课程学时过多，与培养应用型人才矛盾，更应该重视专业知识的应用教学，但力学素养不够实实在在影响专业课的学习。

（3）力学知识体系丰富且复杂，各知识点与土木工程实际问题的联系密切程度不同。土木工程问题大部分简化为静力学问题来解决，另一部分归结为动态响应问题，这部分内容的解决主要依赖理论力学的动力学部分和结构力学的动力学部分。理论力学中的运动学部分在机械类专业应用更广，土木工程专业学生无法结合实际问题把力学知识融汇贯通。

（3）随着社会发展和科技进步，新的结构和材料的力学理论不断涌现，应用经典的力学理论不能很直接的解释力学现象，所以需要更多的学时去了解专业前沿，这与学时压缩存在矛盾。

（4）教学方法和教学手段单一，力学课程的讲授基本上还是一块黑板、一支粉笔、教师一张嘴的填鸭式的教学模式，学生感觉力学课程的学习很枯燥，学习兴趣下降，教学效果不好。

3、研究力学课程教学改革的手段

（1）调查应用型本科院校学生学习现状，调研兄弟高校的教学大纲和教学方式，掌握当前应用型人才培养方案对该课程的要求，分析存在问题的原因。

（2）修订教学大纲，梳理力学系列课程的重复内容、冗余内容，增加新材料、新结构及新理论，让学生能及时了解学科前沿动态。

（3）根据课程内容，增加理论力学认识模型过程，加深学生对静力学、运动学、动力学内容的理解，增加材料力学大作业环节，做到每人一题，使学生熟练掌握材料的强度、刚度、稳定性理论，优化结构力学结构建模设计性实验环节，让学生能够把理论应用到实际中去。

（4）教学增加互动，适时掌握学生学习知识情况，有效利用多媒体授课方法。对教学目标、教学内容、教学方法、教学手段及考核形式进行改革和实践。

（5）教学过程中，适当照顾考研学生对知识面以及内容深度的要求，并灵活给予辅导。

（6）加强实践教学改革，增设结构建模等开放性和设计性实验项目。定期举办及鼓励并指导学生参加相关竞赛。

4、力学课程体系改革的意义

（1）通过教学内容和方法的改革，提高学生学习力学课程的兴趣，加深对工程结构的认识和理论知识的理解，对学生参加相关的科研和竞赛活动具有重要的指导意义。

（2）将教研成果应用到土木建筑工程学院所属本科专业的结构力学课程教学中，有利于提高学生理论知识的综合应用水平和能力，有利于教学质量的提高。

（3）优化教学内容，反映学科前沿动态，适应社会发展需求，实现可持续发展。

（4）研究出科学的教学方法，提高教学质量，培养学生自学能力；采用先进的教学手段，提高学生学习兴趣。

（5）加强结构建模实训内容的改革，培养学生动手能力和协作精神，提高学生对工程结构的认识和理论知识的理解，提高教学质量。

5、致谢

本工作得到了湖北理工学院校级教学研究项目的资助（项目编号：201222）。

参考文献

[1] 李享荣，张雷.对理论力学教学改革的认识与实践[J].上海理工大学学报（社会科学版），2005.27.

[2] 谢晓梅，理论力学教学实践的几点体会[J].四川教育学院学报，2006.22.

[3] 李学平.力学教学中的创新素质培养[J].长沙铁道学院学报，2009，10（1）：38-39.