高等農(nóng)業(yè)院校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革探索

黃劍峰　楊松　龍立焱??

摘要：

以高等農(nóng)業(yè)院校水利土建類專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中表現(xiàn)出的解題方法多、學(xué)習(xí)難度大、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差、補(bǔ)考率高等問題，結(jié)合當(dāng)前“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”及“工程教育專業(yè)認(rèn)證”的要求和農(nóng)業(yè)院校工科學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，探索卓越工程師和工程教育專業(yè)認(rèn)證環(huán)境下結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：

結(jié)構(gòu)力學(xué)；農(nóng)業(yè)院校；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642；TU311文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：

10052909（2017）01009303

結(jié)構(gòu)力學(xué)是水利土建類等專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課程，以理論力學(xué)和材料力學(xué)等課程為基礎(chǔ)，要求進(jìn)一步掌握平面桿件結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的基本概念、基本原理和基本方法，了解各類結(jié)構(gòu)的受力性能，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算等方面的能力，為學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程以及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打好力學(xué)基礎(chǔ)。力學(xué)作為水利工程、土木工程等學(xué)科的重要基礎(chǔ)支撐，對(duì)培養(yǎng)合格的水利工程、土木工程專業(yè)技術(shù)人才具有舉足輕重的重要作用，尤其是結(jié)構(gòu)力學(xué)在整個(gè)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中占有重要地位，是工科專業(yè)三大力學(xué)中的最后一門，綜合性強(qiáng)、解題技巧靈活?，F(xiàn)在，很多工科院校都把它作為研究生入學(xué)考試專業(yè)基礎(chǔ)課或復(fù)試必考課，也是注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師等建筑類注冊(cè)考試中的必考課程，學(xué)生要想真正掌握并不容易。學(xué)習(xí)該課程需要學(xué)生有高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)與概率統(tǒng)計(jì)、普通物理、理論力學(xué)、材料力學(xué)等方面的基礎(chǔ)，且該課程的教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的效果和專業(yè)技能的培養(yǎng)。

結(jié)構(gòu)力學(xué)理論力學(xué)、材料力學(xué)聯(lián)系緊密，學(xué)生如果沒有打下扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)，普遍感覺教材內(nèi)容偏深、偏難，學(xué)起來較為枯燥，補(bǔ)考率較高。這對(duì)學(xué)生畢業(yè)找工作影響較大，同時(shí)，也給后面將要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)生產(chǎn)生不良影響。

云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院較早將結(jié)構(gòu)力學(xué)列為學(xué)校一類課程建設(shè)項(xiàng)目，學(xué)校目前涉及該門課程的還有建筑工程學(xué)院。2013年水利學(xué)院土木工程專業(yè)獲得省級(jí)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”建設(shè)項(xiàng)目，同年水利水電工程專業(yè)也獲得了國(guó)家級(jí)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”建設(shè)項(xiàng)目，2015年水利水電工程專業(yè)通過

了教育部工程教育專業(yè)認(rèn)證。在這樣的環(huán)境下結(jié)構(gòu)力學(xué)課程在農(nóng)業(yè)院校土建水利類專業(yè)中的重要性越發(fā)凸顯?！白吭接?jì)劃”的培養(yǎng)特點(diǎn)是行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程，學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，國(guó)家開展工程教育專業(yè)認(rèn)證，旨在進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高等工程教育國(guó)際互認(rèn)并建立與注冊(cè)工程師制度的銜接體系。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心就是要確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評(píng)價(jià)。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求專業(yè)課程體系設(shè)置、師資隊(duì)伍配備、辦學(xué)條件配置等都要圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成這一核心任務(wù)展開，并強(qiáng)調(diào)建立專業(yè)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制和文化以保證專業(yè)教育質(zhì)量和專業(yè)教育活力。中國(guó)于2013年6月加入《華盛頓協(xié)議》，這標(biāo)志著中國(guó)工程教育的質(zhì)量得到了國(guó)際社會(huì)的認(rèn)可。在此背景條件下，對(duì)水利水電工程、土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革已十分必要。

一、課程現(xiàn)狀及存在問題

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程在水利學(xué)院水利水電工程、土木工程、農(nóng)業(yè)水利工程、水土保持工程專業(yè)中開設(shè)，經(jīng)過幾次修改現(xiàn)為64學(xué)時(shí)，在教育部出臺(tái)的《高等學(xué)校理工科非力學(xué)專業(yè)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》中，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)基本要求建議為60～80學(xué)時(shí)

（適合土木水利類專業(yè)），水利學(xué)院處于偏低位，按64學(xué)時(shí)的實(shí)際情況影響線的內(nèi)容無法講授完成，只能完成幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)受力分析、虛功原理和結(jié)構(gòu)位移計(jì)算、力法、位移法和力矩分配法的講解。對(duì)于教學(xué)基本要求中的結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算只能在建筑抗震設(shè)計(jì)課程中適當(dāng)安排學(xué)習(xí)。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)造成結(jié)構(gòu)力學(xué)補(bǔ)考率高、學(xué)生害怕學(xué)習(xí)的原因大致如下：一是擴(kuò)招后師資有限，學(xué)生人數(shù)規(guī)模擴(kuò)大，導(dǎo)致后排學(xué)生聽課效果不佳；二是結(jié)構(gòu)力學(xué)很多題目

解答方法多樣，這就造成很多學(xué)生學(xué)習(xí)起來有困難，加之受往屆學(xué)生的影響，在學(xué)習(xí)之前就有“結(jié)構(gòu)力學(xué)難學(xué)、補(bǔ)考率高”一些先入為主的概念，極大地影響了課程的正常學(xué)習(xí)；三是結(jié)構(gòu)力學(xué)中不同結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算與材料力學(xué)中梁的內(nèi)力計(jì)算聯(lián)系緊密，對(duì)學(xué)生材料力學(xué)的基礎(chǔ)要求較高；四是，學(xué)生突擊和依賴思想嚴(yán)重，把希望寄托在往年的考試試卷真題上，沒有認(rèn)真踏實(shí)地搞清楚知識(shí)點(diǎn)的來龍去脈。

筆者結(jié)合農(nóng)業(yè)院校工科學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)該課程教學(xué)中存在的問題，進(jìn)行教學(xué)改革探索，以期在卓越工程師和工程教育專業(yè)認(rèn)證大背景下能對(duì)課程的教學(xué)質(zhì)量提升和學(xué)生將來就業(yè)及參加全國(guó)建筑類注冊(cè)考試有一定的幫助。

二、課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐

（一）加強(qiáng)專業(yè)入學(xué)教育，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

結(jié)構(gòu)力學(xué)作為水利工程、土木工程等專業(yè)的主干課程，在新生進(jìn)校接受相關(guān)專業(yè)入學(xué)教育時(shí)就應(yīng)該反復(fù)強(qiáng)調(diào)其在整個(gè)學(xué)科體系中的核心作用，特別是結(jié)構(gòu)力學(xué)獨(dú)有的一些特點(diǎn)應(yīng)該在學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)課程時(shí)就應(yīng)引起足夠重視，學(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)學(xué)生將來參加全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽并獲獎(jiǎng)非常重要。要讓剛?cè)胄５男律溃汗た扑鶎W(xué)的力學(xué)是以解決工程實(shí)際問題為目的，

實(shí)踐性很強(qiáng)。將這些信息傳入到大學(xué)新生中必定會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)力學(xué)，特別是結(jié)構(gòu)力學(xué)產(chǎn)生重要影響。

在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程開始時(shí)給學(xué)生介紹參考書《趣味結(jié)構(gòu)力學(xué)》（單建編著，高等教育出版社），該書通過豐富的例題及工程實(shí)例，在闡明結(jié)構(gòu)力學(xué)基本概念和原理的基礎(chǔ)上，揭示了課程的趣味性，旨在激發(fā)土木工程及其它相關(guān)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)的興趣，改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)效率，并且通過結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)，提高分析問題和解決問題的能力和靈活性[2]。此外，在教材中適當(dāng)穿插相關(guān)力學(xué)史、力學(xué)家以及典型力學(xué)工程案例的介紹，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如：結(jié)合2016年2月6日臺(tái)灣南部6.4級(jí)地震中臺(tái)南維冠大樓倒塌案例，說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量對(duì)建筑物抗震能力的重要性，以理論聯(lián)系實(shí)踐貫穿整個(gè)課程教學(xué)，以激發(fā)和提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

（二）合理安排教學(xué)內(nèi)容，授課方式多樣化

課時(shí)少內(nèi)容多仍是當(dāng)前農(nóng)業(yè)院校結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中存在的最大問題

，要在完成基本教學(xué)要求的前提下取得好的教學(xué)效果必須合理安排教學(xué)內(nèi)容，采用多種授課方式。

在內(nèi)容選擇方面，

少花學(xué)時(shí)或者弱化

結(jié)構(gòu)力學(xué)教材中一些與其它課程內(nèi)容重復(fù)的部分[3]，比如靜定平面桁架的內(nèi)容與理論力學(xué)中平面匯交力系中的內(nèi)容幾乎一樣，將省下的學(xué)時(shí)用在加強(qiáng)彎矩圖繪制能力的培養(yǎng)上更有意義。

在平時(shí)教學(xué)中安排一定數(shù)量的習(xí)題討論課，針對(duì)學(xué)生上課能聽懂，課后做作業(yè)無從下手的問題，在習(xí)題討論課時(shí)

以學(xué)生為主，將一些典型例題和易錯(cuò)題讓不同層次的學(xué)生在黑板上完成，其它學(xué)生作點(diǎn)評(píng)，老師作總結(jié)。此外，還要讓學(xué)生通過習(xí)題討論體會(huì)結(jié)構(gòu)力學(xué)一題多解的解題思路。比如幾何組成分析中，通過找出不同的剛片，應(yīng)用不同的幾何組成規(guī)則，很多題都有2種以上的解法；力法求解超靜定結(jié)構(gòu)中選用不同的基本體系，解題方法也可以有多種。

在授課方式上，板書與多媒體教學(xué)并重，教學(xué)過程可以采用案例式教學(xué)、討論式教學(xué)、對(duì)比式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、拓展式教學(xué)、混合式教學(xué)等[4]，如針對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型的內(nèi)力計(jì)算可以引入不同的工程案例。如通過介紹古代趙州橋講拱結(jié)構(gòu)，通過分析輸電塔架講桁架，通過汽車過橋講影響線等。習(xí)題討論課采用討論式教學(xué)，超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算中的力法和位移法采用對(duì)比式教學(xué)；

草繪彎矩圖和圖乘法的講解可采用拓展式教學(xué)；還可以多措并舉，多種教學(xué)方法組合，最終的目的是為了取得最佳的教學(xué)效果。此外，在平時(shí)上課過程中還要穿插對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)方法的講解，

告訴學(xué)生要想真正學(xué)好結(jié)構(gòu)力學(xué)，課堂聽講與課后復(fù)習(xí)消化吸收非常重要。在平時(shí)做題過程中要學(xué)會(huì)總結(jié)歸納，避免題海戰(zhàn)術(shù)，做到精讀、精做、精思。

（三） 改革考核方法，提高教學(xué)效果

傳統(tǒng)考核方法有閉卷考試、開卷考試、半開半閉相結(jié)合考試等形式。水利學(xué)院結(jié)構(gòu)力學(xué)課程考試一直采用閉卷考試，閱卷采用流水作業(yè)，考試題型有選擇、判斷、填空、作圖、計(jì)算等。改革后，將試卷的客觀題控制在20%左右，主觀題占80%，保證每屆考題中主觀題不出現(xiàn)一模一樣的題目，客觀題盡量保證不重復(fù)。這樣較好地規(guī)避了投機(jī)取巧的問題。實(shí)踐表明：對(duì)考試作弊和一些學(xué)習(xí)歪風(fēng)

起到了一定的扭轉(zhuǎn)作用，但首次補(bǔ)考率較高的問題一直存在，后續(xù)重修率很難改觀。

傳統(tǒng)的通過一次卷面考試定成績(jī)的考核方式不能完全反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，甚至?xí)霈F(xiàn)有的學(xué)生考試成績(jī)很高，但實(shí)踐能力很差，在結(jié)構(gòu)大賽時(shí)表現(xiàn)更為突出，因此，改革考核方式迫在眉睫。

首先，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各類結(jié)構(gòu)大賽。對(duì)于在在競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)的學(xué)生，除了有相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)外還考慮在平時(shí)成績(jī)上有所加分。2015年學(xué)院有1位學(xué)生獲得全國(guó)三等獎(jiǎng)、2位學(xué)生獲得全國(guó)優(yōu)秀獎(jiǎng)，沒有獲獎(jiǎng)的學(xué)生只要堅(jiān)持參與者均在評(píng)定最終成績(jī)時(shí)有所考慮。

其次，鼓勵(lì)大家自學(xué)。學(xué)院規(guī)定凡是報(bào)名不上課的學(xué)生，作業(yè)和習(xí)題討論課必須參加，最后期末考試卷面必須75分以上才能通過。這種方式雖然與卓越計(jì)劃的培養(yǎng)要求相吻合，但對(duì)農(nóng)業(yè)院校里的工科學(xué)生還不太切合實(shí)際。大部分學(xué)生基礎(chǔ)較差，全部自學(xué)只針對(duì)極少數(shù)學(xué)生，少數(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)單、難度不大的章節(jié)可以安排學(xué)生自學(xué)。

最后，在教學(xué)中有意安排制作結(jié)構(gòu)模型，一方面可以為參賽做準(zhǔn)備，另一方面也克服了結(jié)構(gòu)力學(xué)理論教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)的問題。增加實(shí)踐環(huán)節(jié)有益于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性的提高，最終使大家在認(rèn)識(shí)有所改變，愿意學(xué)，并且認(rèn)為學(xué)有用。

除此之外，還可嘗試采用多階段考試的方法，每學(xué)完一章進(jìn)行一次測(cè)試，最后綜合每次結(jié)果評(píng)定最終成績(jī)，淡化一考定勝負(fù)的傳統(tǒng)考核影響。期末考可以結(jié)合歷年全國(guó)建筑類注冊(cè)考試中有關(guān)結(jié)構(gòu)力學(xué)的題目，在平時(shí)教學(xué)中可以提醒學(xué)生主動(dòng)去關(guān)注。通過不同的考核方式來全面綜合地考察、評(píng)定學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的掌握和理解情況，從而更好地反饋和指導(dǎo)教學(xué)，不斷提高教學(xué)效果。

三、結(jié)語(yǔ)

在教育部鼓勵(lì)部分地方高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型，卓越工程師教育和工程教育專業(yè)認(rèn)證快速發(fā)展的大背景下，高等農(nóng)業(yè)院校水利土建類專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程改革勢(shì)在必行。首先應(yīng)從大學(xué)新生入學(xué)專業(yè)教育入手強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的重要性，讓學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)習(xí)既有壓力又有動(dòng)力；其次，精選教學(xué)內(nèi)容，合理運(yùn)用多種教學(xué)模式和教學(xué)手段，因材施教；最后完善合理的考核方法，增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，真正使學(xué)生學(xué)有所用。

筆者希望文章能拋磚引玉，對(duì)高等農(nóng)業(yè)院校工科結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)改革提供思路和參考，最終使結(jié)構(gòu)力學(xué)這門課程的教學(xué)真正為水利土建類專業(yè)“卓越工程師”的培養(yǎng)和工程教育專業(yè)認(rèn)證發(fā)揮更大的作用。參考文獻(xiàn)：

[1]教育部高等學(xué)校力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)，高等學(xué)校理工科非力學(xué)專業(yè)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[M].高等教育出版社，2012.

[2]單建，趣味結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].2版.北京：高等教育出版社，2015.

[3]陽(yáng)令明，張儉民.地方院校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革探索[J]. 高等建筑教育， 2016， 25（1）：88-91.

[4]耿翠珍.《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程教學(xué)改革初探[J]. 浙江樹人大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012， 12（3）：44-48.

Abstract：

Structural mechanics courses in hydraulic and civil engineering specialties in agricultural universities show features of more problemsolving methods and learning difficulties， as well as studentspoorer learning enthusiasm and higher makeup rate. Based on this background，combined with the policy of excellent engineer education training plan as well as engineering education professional accreditation requirements and the learning characteristics of engineering students in agricultural universities， this paper explored the way to structural mechanics teaching reform under the environment of excellence engineer training and engineering education professional accreditation.

Keywords： structural mechanics； agricultural universities； teaching reform

（編輯梁遠(yuǎn)華）