应用型人才培养目标下“结构力学”课程建设改革与实践

【摘 要】“结构力学”课程在土木工程专业课程体系中，处于承上启下的核心位置。本文以结构力学与其他课程的具体联系以及在本科毕业设计中具体应用为切入点，探讨了高校结构力学课程体系的建设改革的必要性，提出了结构力学课程教学内容的调整与优化，探讨了教学手段、教学方法的改革思路与做法，给出了结构力学与后续课程之间的紧密联系性，在毕业设计中的重要作用，提出了提高教学质量的建议与思考。

【关键词】结构力学；课程建设；毕业设计；教学质量

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）35-0084-02

“结构力学”是土木工程专业一门重要的专业基础课，是该专业的一门主干课、必修课，在本专业课程体系中具有举足轻重的地位。本课程是在学习理论力学、材料力学的基础上，进一步掌握平面静定结构和超静定结构的内力和位移的计算原理和方法，影响线、包络图的做法和应用，结构的动力学特性等，为后续专业课程的学习以及结构设计和科学研究打好力学基础，提供力学思想，培养学生的结构分析和平面结构的内力位移计算等方面的能力，在课程体系中处于承上启下的核心地位，所以常被称为“敲门砖”“入门石”。

一、结构力学课程的现状

1. 学生心理畏惧结构力学课程

“结构力学”课程基本都是在大学本科的第六个学期进行开设，对于学生的基本要求是具有一定的高等数学、材料力学以及理论力学的知识。现阶段，很多学生由于力学知识基础较差，对于“结构力学”课程的学习相对比较困难，逐渐产生畏惧心理，最终出现怕学的状态。

2. 课程教学与工程实践相脱节

对于“结构力学”学习的主要目的是为工程设计相关专业的课程奠定基础的，为其提供一定的计算方法以及理论知识，所以在“结构力学”的计算例题中需要和工程的实际情况联系起来，不仅仅需要重视力学计算的原理以及结果，更重要的是对于力学在实际工程中的应用。否则学生很容易出现学习的知识无用的心理，逐渐认为“结构力学”在以后的工作过程中应用不够广泛，最终出现放弃或者是不重视“结构力学”的学习。

3. 教学方式、教学手段单一

随着现代教育理念的变革，大学很多课程基本都是通过多媒体进行教学，具体来讲，可以做到将视频、音频、文本、图片以及动画结合起来。但是通过多媒体教学形式对大学生来说过于单一，对学生学习“结构力学”的效果造成影响，学生的理解速度普遍跟不上教师多媒体播放的速度。这种情况下，教师的黑板板书就变得必不可少，可以适当地加入一定的板书来帮助学生理解，逐渐改变填鸭式的教学形式，教师应该重视学生在教学活动中的主体地位，在“结构力学”的教学过程中培养学生的主动性以及自觉性，帮助学生增强工程计算分析能力。

二、“结构力学”与前导、后续课程的联系

“理论力学”“材料力学”“结构力学”，俗称“三大力学”。对于先导课程“理论力学”“材料力学”，为“结构力学”铺垫最基本的力学知识。如“理论力学”中振动的知识点，与“结构力学”中结构的动力计算部分联系紧密；“材料力学”中梁的内力计算、内力图的概念以及作图、截面法的选取、列平衡方程的等，在“结构力学”中直接用于静定梁的内力计算部分。

“结构力学”的课程学习为后续专业课程——“土力学与地基基础”“混凝土结构设计”“钢结构原理”“钢结构设计”“建筑结构实验”“砌体结构”等提供力学分析原理或者计算方法。在“混凝土结构设计原理”中正截面受弯、斜截面受剪计算、配筋计算、截面设计中用到的内力值以及“钢结构设计”中梁柱设计时用到的内力值，钢结构厂房的内力值，就是直接用结构力学中的力法、位移法、力矩分配法等解题方法求解出来的；“混凝土结构设计”中多层框架和“钢结构设计”中钢结构框架中涉及的内力计算中用到的迭代法、力矩二次分配法、D值法等原理就是“结构力学”中力矩分配法、分层法、反弯点法等；梁的刚度验算，也就是挠度验算，与简支梁承受集中荷载、均布荷载时跨中的最大挠度值直接相关；混凝土结构中的包络图即为“结构力学”中的包络图；“钢结构”中平面结构计算就简化为了桁架结构的内力计算，采用结点法、截面法等；“钢结构”中吊车作用时，求解柱内力时，可利用“结构力学”中影响线的做法以及应用；“钢结构”中张弦梁结构中用合理拱轴线确定张弦梁起拱高度和内力值就是该门课程中三铰拱相关知识点的直接应用或延伸；钢结构和混凝土结构构件刚度设计时，挠度计算就是“结构力学”中的位移计算知识点等等。

三、“结构力学”在毕业设计中的作用

毕业设计在土木工程专业的教学中，是最后一个极为重要的教学环节，也是培养学生综合应用能力的重要环节。而“结构力学”课程在毕业设计过程中，占有极其重要的位置。在毕业设计中，尤其是结构设计部分，大概经历截面选取—荷载统计—内力分析计算—截面复核—配筋计算等几大块。其中从荷载统计到内力分析都是用“结构力学”的知识点来完成。

在建筑工程的设计过程中，结构设计是非常重要的一个阶段，结构设计具体来讲就是主要对工程结构实际受力以及传力规律的研究，属于固体力学的一部分，将“结构力学”相关的知识应用于建筑工程设计过程中具有非常重要的意义。比如，通过“结构力学”的学习，可以掌握建筑结构在外荷载作用下的一些规律，其中包括：应力、位移以及应变等，除此之外，还可以通过“结构力学”的学习来对不同种类以及材料的工程结构进行分析。“结构力学”为工程的设计提供一定的分析以及计算的方法，有效地推動了我国工程的发展。

四、“结构力学”课程建设改革

虽然“结构力学”课程的学习效果如何将直接影响着后续专业课的学习成绩以及毕业设计是否能够顺利进行，但是“结构力学”自形成至今，其课程内容、教材体系、教学手段等却一直周而复始，即使有所调整，也是变化甚微。

一般情况下，就“结构力学”的课程内容体系大概包括四部分：第一部分，平面体系的几何组成分析——主要目的是确定静定结构还是超静定结构，为后期结构计算选择计算原理和方法；第二部分，静定结构的内力计算和位移计算——主要是掌握静定结构的平衡方程的应用，内力图的作图技巧，利用图乘求静定解结构（超静定结构）的位移；第三部分，超静定结构的内力计算——主要掌握用力法、位移法、力矩分配法、分层法、反弯点法等方法计算超静定结构的弯矩，继而求解其余内力；第四部分，结构动力计算——主要掌握结构的动力特性等。

本文，结合结构力学与其他课程的具体联系以及在本科毕业设计中的具体应用，对该课程提出了以下改革方面。

1. 知识点的充实

原有“结构力学”课程的知识点不变，但在以“结构力学”为中心的教学基础之上，对于与后续课程中相联系的知识，增加讲解或提及知识点在后续课程中是如何应用，或在什么地方要用此知识点等。做到课程之间知识点的相互渗透和良好的自然衔接，避免知识点的断层不连续，以利于后续课程的学习过程中，能更加容易地进入新知识点的学习。

2. 上机操作的增加

对于土木工程专业的学生而言，掌握CAD制图，会PKPM、BIM等若干种软件进行结构布置，内力计算，是现代社会的基本要求，所以计算机能力也是当下学生的一种基本技能。在此，根据分层法原理，利用已有excel小程序，计算一榀框架内力。熟悉程序中各数据的含义，力矩分配法的分配传递过程、分层法的计算程序等，同时为后期毕业设计中的内力计算分析提供一种方法或手段。

3. 专业知识的引入

在学习近似法之后，适当引入荷载统计知识点的学习，使学生明白荷载的由来及计算过程，熟悉一下荷载规范，为后期毕业设计工作顺利入手，同时也可激发学生的学习兴趣。

4. 授课方式的改变

部分知识采取“半自学”方式，如分层法、反弯点法。首先，简单介绍相关知识点、注意事项，余下时间学生自学，同时伴随课上课下答疑。最后以手算一榀框架内力的作业形式检验学习效果，进行考评，进一步培养学生后期学习和工作中自我学习的能力。

在“结构力学”的课程建设改革中，根据本专业的培养目标以及各学科间的联系，进行适合专业培养目标和学生的建设改革，避免盲目进行，避免知識点的重复和跳跃。通过认真研究，切实实践，才能取得较好的成绩，改善学生的学习效果，提高专业素养。

参考文献：

[1] 肖良丽.结构力学在土木工程专业毕业设计中的作用[J].建筑结构，2008，（38）.

[2] 唐丽云，齐良锋，张淑云，肖前慧.培养应用型高等工程技术人才 加强“结构力学”课程建设[J].陕西教育（高教版），2012，（11）：52.

[3] 蔡东升，刘荣桂等.土木工程大类专业结构力学教学探讨[J].高等建筑教育，2012，（4）.

[4] 吕恒林，宋明志，周淑春等. 结构力学课程教学的几点建议[J]. 理工高教研究，2007，（1）.

（编辑：王春兰）

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