關(guān)于《結(jié)構(gòu)力學》實驗課程建設(shè)的探討

朱亞林++李端洲

摘 要：《結(jié)構(gòu)力學》課程是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個土木工程課程體系中處于承上啟下的核心地位，擔負著傳授學生結(jié)構(gòu)概念、培養(yǎng)學生專業(yè)分析計算能力和創(chuàng)新意識的責任。但是，傳統(tǒng)《結(jié)構(gòu)力學》課程是沒有實驗內(nèi)容的，這嚴重影響了學生對理論內(nèi)容的理解和掌握。目前關(guān)于結(jié)構(gòu)力學的實驗課程建設(shè)的研究較少，只有少數(shù)高校在嘗試結(jié)構(gòu)力學實驗課程的開設(shè)，應(yīng)相應(yīng)開展實驗課程教學，加強學生對理論內(nèi)容的理解和掌握。該文就《結(jié)構(gòu)力學》實驗課程建設(shè)的問題進行了初步探討，為相關(guān)實驗課程研究提供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學 實驗 建設(shè)

中圖分類號：C642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0147-02

結(jié)構(gòu)力學課程是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。按照卓越工程師人才的培養(yǎng)目標定位和結(jié)構(gòu)力學本身的特點，我們將結(jié)構(gòu)力學內(nèi)容分為基本部分和專題部分?；静糠衷谙刃薜睦碚摿W和材料力學等課程基礎(chǔ)上進一步研究桿件結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律、計算原理和計算方法，了解各類桿件結(jié)構(gòu)的受力性能，為學習結(jié)構(gòu)力學的專題部分和有關(guān)專業(yè)課程以及進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和科學研究打好力學基礎(chǔ)，進而培養(yǎng)學生結(jié)構(gòu)受力分析與計算的能力。結(jié)構(gòu)力學的專題部分是結(jié)構(gòu)力學知識的加深和拓寬，視專業(yè)方向和學時的多少，內(nèi)容的選擇也有不同。如道橋方向?qū)I(yè)，加強“影響線及其應(yīng)用”基本內(nèi)容的教學；建筑工程方向?qū)I(yè)，增加了“分層法”和“剪力分配法”等教學內(nèi)容[1-3]。

《結(jié)構(gòu)力學》在整個土木工程課程體系中處于承上啟下的核心地位，擔負著傳授學生結(jié)構(gòu)概念、培養(yǎng)學生專業(yè)分析計算能力和創(chuàng)新意識的責任。但是，傳統(tǒng)《結(jié)構(gòu)力學》課程是沒有實驗內(nèi)容的，這嚴重影響了學生對理論內(nèi)容的理解和掌握。在2010年，國家級教學名師獎獲得者王煥定教授提出了“實驗結(jié)構(gòu)力學”思想，并將這一教學思想在教育部結(jié)構(gòu)力學及彈性力學課程指導小組會議上以主題報告的形式向國內(nèi)同行做了介紹，獲得了國內(nèi)同行的一致好評并已引起指導小組的重視。

目前關(guān)于結(jié)構(gòu)力學的實驗課程建設(shè)的研究較少，只有少數(shù)高校在嘗試結(jié)構(gòu)力學實驗課程的開設(shè)，如哈爾濱工業(yè)大學，他們成立了實驗結(jié)構(gòu)力學教學研究團隊，開展實驗結(jié)構(gòu)力學課程平臺建設(shè)，主要開展的實驗內(nèi)容有：靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移測量；超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移測量；互等定理的驗證；力法、位移法解超靜定結(jié)構(gòu)方法原理的驗證；機動法畫影響線的驗證；結(jié)構(gòu)的自振特性測定等。具體在實現(xiàn)過程采取的方式如下：不限學時，在一個學期內(nèi)學生自行安排時間完成指定內(nèi)容的實驗；不限模型，學生自行設(shè)計實驗模型和實驗流程，但需完成指定的實驗內(nèi)容；教師只做必要的指導，從頭到尾都由學生自己操作；帶有研究性質(zhì)，學生自行分析實驗失敗或誤差原因，自行提出改進方案措施，直到實驗結(jié)果滿足教師的要求；鼓勵創(chuàng)新實驗，鼓勵學生在完成指定實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出完成自行設(shè)計的實驗內(nèi)容；實驗成績計入課程成績，創(chuàng)新實驗內(nèi)容予以加分鼓勵[4-6]。

針對我校土木工程卓越工程師計劃的實施，目標是培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強的工程技術(shù)人才，不僅具有堅實的理論基礎(chǔ)知識，而且要求進行嚴格的、系統(tǒng)的專業(yè)技能訓練，具有創(chuàng)新能力。因此針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)力學課程教學內(nèi)容，應(yīng)相應(yīng)開展實驗課程教學，加強學生對理論內(nèi)容的理解和掌握，更有助于培養(yǎng)學生專業(yè)分析計算能力和創(chuàng)新意識。為適應(yīng)社會需要，不斷改革創(chuàng)新，是結(jié)構(gòu)力學課程建設(shè)遵循的原則，加強素質(zhì)教育、努力培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力是結(jié)構(gòu)力學課程建設(shè)追求的目標。

在汲取其他高等院校在結(jié)構(gòu)力學實驗課程教學方面的優(yōu)秀經(jīng)驗，結(jié)合自身現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)，制定結(jié)構(gòu)力學實驗課程教學內(nèi)容，自主研發(fā)結(jié)構(gòu)力學實驗教學平臺，著手增加實驗內(nèi)容教學，尤其是增加創(chuàng)新能力實驗環(huán)節(jié)教學，提高實驗教學質(zhì)量，培養(yǎng)優(yōu)秀的創(chuàng)新人才?，F(xiàn)要解決的問題主要有以下幾個方面。

1 自主研發(fā)結(jié)構(gòu)力學實驗教學平臺

在《結(jié)構(gòu)力學》課程理論教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，需自主研發(fā)結(jié)構(gòu)力學實驗教學平臺，該實驗平臺能方便地安裝各種測試儀器儀表、加載裝置；能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)常用各種支承的約束裝置；能實現(xiàn)學生自主設(shè)計實驗模型和實驗方案的要求。學生可以在實驗平臺上操作實驗設(shè)備，從而增強學生的動手能力，同時能提高學生的創(chuàng)新意識。

2 編制相應(yīng)的結(jié)構(gòu)力學課程實驗教學指導書

有了實驗教學平臺，還不能讓學生全部真正理解實驗設(shè)置的目的，必須要做進一步的解釋和理論指導，增強學習效果。參考以往材料力學和理論力學的實驗教學過程，還應(yīng)編制相應(yīng)的實驗教學指導書，它是一個非常有效的方法，讓實驗效果更加明顯地展示在學生面前。

3 培養(yǎng)團隊人才梯隊建設(shè)

在現(xiàn)有教師隊伍中，加強人才梯隊建設(shè)，適應(yīng)形勢發(fā)展，及時捕捉科技前沿信息，跟上節(jié)奏。同時需要不定期派遣結(jié)構(gòu)力學教師參加相關(guān)項目調(diào)研，參加大型國內(nèi)外會議學習，努力提高自身教學科研素質(zhì)，增強創(chuàng)新實踐能力。

總之，以《結(jié)構(gòu)力學》的理論課程為依托，著力開展結(jié)構(gòu)力學實驗課程建設(shè)，既可提高結(jié)構(gòu)力學的教學質(zhì)量，還可使學生深刻理解力學建模只是在一定計算（工具）環(huán)境下的一種近似簡化，使學生更精確地掌握結(jié)構(gòu)在荷載等作用下的真實性態(tài)，促進和完善《結(jié)構(gòu)力學》的課程建設(shè)。一方面，以社會實際需要為載體的卓越工程師人才培養(yǎng)模式研究，通過構(gòu)建以提高學生動手和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心的教學體系，建設(shè)結(jié)構(gòu)力學實驗教學平臺，提高了結(jié)構(gòu)力學實驗教學質(zhì)量；另一方面，改革現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學方法，形成理論教學與實驗相結(jié)合的教學模式，同時更新課程實踐內(nèi)容，激發(fā)學生的學習興趣，進而提高課程的教學效果和教學質(zhì)量。

參考文獻

[1] 龍馭球，包世華.結(jié)構(gòu)力學教程（I）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 龍馭球，包世華.結(jié)構(gòu)力學教程（II）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3] 李廉錕.《結(jié)構(gòu)力學》（上、下冊）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4] 姬慧.《結(jié)構(gòu)力學》課程教學改革的實踐與思考[J].太原大學學報，2001（2）：4-7.

[5] 楊曉丹.《結(jié)構(gòu)力學》實驗新模式的構(gòu)建[J].華東船舶工業(yè)學院學報，2001，1（4）： 89-91.

[6] 廖瑛.工科結(jié)構(gòu)力學學習方法探討[J].高等建筑教育，2002（4）：29-30.endprint