應(yīng)用型本科院校土木工程專業(yè)力學(xué)課程群的整合與改革

2/2應(yīng)用型本科院校土木工程專業(yè)力學(xué)課程群的整合與改革一、力學(xué)課程群建設(shè)的必要性

（一）應(yīng)用型人才的發(fā)展需要

土木工程行業(yè)的發(fā)展，需要大量適應(yīng)能力強(qiáng)、動(dòng)手能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)能力強(qiáng)、管理能力強(qiáng)，懂技術(shù)，具有良好創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。土木工程行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工程師都應(yīng)具備一定的力學(xué)素養(yǎng)，因此，力學(xué)課程要圍繞行業(yè)應(yīng)用能力的要求設(shè)置理論課和實(shí)踐課。過去，學(xué)生在施工現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，經(jīng)常會(huì)碰到類似腳手架支撐、模板、支護(hù)結(jié)構(gòu)的問題，但是他們往往感到無從下手，因?yàn)檎n堂上學(xué)到的力學(xué)知識(shí)只是停留在課本已有的計(jì)算簡(jiǎn)圖上，而學(xué)生對(duì)這些計(jì)算簡(jiǎn)圖的工程背景了解太少，缺乏一定的想象力，他們無法把實(shí)際結(jié)構(gòu)抽象成力學(xué)簡(jiǎn)圖來解決問題，因此不改變傳統(tǒng)力學(xué)課程教學(xué)模式將嚴(yán)重影響應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

（二）課程群的特點(diǎn)

課程群建設(shè)是課程建設(shè)的改革發(fā)展趨勢(shì)，課程群建設(shè)不同于課程建設(shè)的一個(gè)重要標(biāo)志是課程內(nèi)容和課程體系的改革。課程群建設(shè)立足于課程群的系統(tǒng)性，在對(duì)課程群內(nèi)容重組時(shí)，刪除課程間重復(fù)的內(nèi)容，不強(qiáng)求單門課程內(nèi)容的系統(tǒng)性。力學(xué)課程群的理論知識(shí)為工程實(shí)踐服務(wù)，在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，打破已有的知識(shí)體系，在夯實(shí)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)強(qiáng)調(diào)力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，營(yíng)造工程氛圍，注重培養(yǎng)學(xué)生利用力學(xué)知識(shí)解決工程問題的能力，靈活采用多種考核方式并在實(shí)踐中不斷調(diào)整。

（三）力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

1.力學(xué)課程內(nèi)容重復(fù)

土木工程專業(yè)的力學(xué)類課程主要包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)（通稱三大力學(xué)），因此力學(xué)課程群主要由這三門課程組成。目前各門力學(xué)課程互相封閉，各自為政，往往以單門課程為中心進(jìn)行教學(xué)，自成體系，對(duì)知識(shí)的相互滲透和銜接考慮得不夠充分，在力求各課程自身完整的同時(shí)造成不同力學(xué)課程內(nèi)容的大量重復(fù)，并且隨著課時(shí)的減少，教師授課壓力加大，教學(xué)缺乏靈活性。

2.考核方式

傳統(tǒng)力學(xué)課程考核方式主要是根據(jù)期末考試來確定學(xué)生成績(jī)，考核形式為閉卷考試，教學(xué)成果評(píng)價(jià)方法和手段相對(duì)單一?？荚噧?nèi)容以課本、作業(yè)和課堂例題為主，試卷題型往往千篇一律，缺乏創(chuàng)新和思考性的綜合題。這樣的考核機(jī)制不僅不能準(zhǔn)確全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，而且也不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。理想的考核方式應(yīng)以學(xué)生為本，既要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，又要注重過程評(píng)價(jià)。

冷捷，等應(yīng)用型本科院校土木工程專業(yè)力學(xué)課程群的整合與改革

3.實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)

實(shí)驗(yàn)課多以驗(yàn)證性試驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)過程比較簡(jiǎn)單，學(xué)生只需按指導(dǎo)書的操作步驟按部就班即可完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由于力學(xué)實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)趯W(xué)業(yè)成績(jī)中所占比例較少，學(xué)生對(duì)此也并不重視，部分學(xué)生甚至不參加開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課、不完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；大多數(shù)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性也不高，往往只將自己作為一位圍觀者來對(duì)待，這有違實(shí)驗(yàn)課設(shè)置的初衷，不利于學(xué)生解決實(shí)際問題能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、力學(xué)課程群的整合與改革

（一）教學(xué)內(nèi)容的整合

“少學(xué)時(shí)、新內(nèi)容、高水平、好效果”是力學(xué)課程改革的方向。具體而言，不同力學(xué)課程有不同的整合方式。

理論力學(xué)課程中，首先應(yīng)加強(qiáng)靜力學(xué)部分的學(xué)習(xí)。其中，物系的受力分析和約束反力的求解為后續(xù)的材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)，可以避免后續(xù)課程中梁的支座反力計(jì)算部分內(nèi)容的重復(fù)講解。在概念講解上，側(cè)重剛體、力矩、力偶、主矢和主矩等大學(xué)物理課程中未過多涉及的基本概念，讓學(xué)生嚴(yán)格區(qū)分受力圖和計(jì)算簡(jiǎn)圖，避免學(xué)生在后續(xù)材料力學(xué)課程中求解構(gòu)件內(nèi)力時(shí)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論。另外，應(yīng)重點(diǎn)講解物系的平衡條件和平衡方程，讓學(xué)生能夠熟練地建立平衡方程并順利求解約束力。對(duì)于平面簡(jiǎn)單桁架的內(nèi)容，由于在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中會(huì)詳細(xì)講解，可以適當(dāng)考慮只介紹概念，計(jì)算略講或不講，節(jié)約學(xué)時(shí)用于平面力系平衡的講解。其次，對(duì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)部分，點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛體的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)與大學(xué)物理重復(fù)，可以作針對(duì)性復(fù)習(xí)，將節(jié)省的學(xué)時(shí)重點(diǎn)講解點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)和剛體的平面運(yùn)動(dòng)。最后，在動(dòng)力學(xué)中，由于三大定理（動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理和動(dòng)能定理）知識(shí)與大學(xué)物理課程內(nèi)容交叉甚多，可以略講理論，注重學(xué)生綜合分析能力和解決實(shí)際工程問題能力的培養(yǎng)。

材料力學(xué)課程中，以外力—內(nèi)力—應(yīng)力—變形—強(qiáng)度—?jiǎng)偠葹橹骶€，圍繞內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)力狀態(tài)、位移和變形、強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定這些基本概念、理論和方法來作介紹，目前學(xué)院材料力學(xué)課程教學(xué)模式就是由一般到特殊，采用的教材按照九大概念群的理念編排，內(nèi)容精練，概念清楚，改變以往教學(xué)體系中多次分散講解的內(nèi)容，節(jié)約了授課時(shí)間，可適當(dāng)結(jié)合生活中的試驗(yàn)進(jìn)行講解。如講解截面形狀對(duì)梁剛度影響時(shí)，可用一張紙舉例；講應(yīng)力時(shí)可以釘板上的氣球?yàn)槔?。這樣可使力學(xué)趣味性增強(qiáng)，同時(shí)基本概念的講解也更加透徹。此外，注重課程之間的接轉(zhuǎn)聯(lián)系，避免課程間內(nèi)容的重復(fù)。例如，材料力學(xué)課程中利用撓曲線方程的積分法計(jì)算位移的內(nèi)容可以略講，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)力學(xué)課程中用單位荷載法計(jì)算結(jié)構(gòu)位移簡(jiǎn)單而且適用性更強(qiáng)；材料力學(xué)課程中超靜定梁的計(jì)算與結(jié)構(gòu)力學(xué)課程多有重復(fù)，同時(shí)在能量法和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等內(nèi)容方面也有較多重復(fù)；剛架的內(nèi)力圖的繪制在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中有更詳細(xì)的講述。因此，可將這部分內(nèi)容適當(dāng)刪減。

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)部分的課堂教學(xué)，即在學(xué)好理論力學(xué)課程中的靜力學(xué)和材料力學(xué)（尤其是梁的內(nèi)力圖繪制）的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移計(jì)算內(nèi)容的課時(shí)，讓學(xué)生熟練掌握靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖的繪制和位移的計(jì)算，為學(xué)習(xí)后面的章節(jié)打好基礎(chǔ)；可以刪去一些理論性較強(qiáng)而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力影響不大的內(nèi)容，如虛功原理的證明，結(jié)構(gòu)在間接荷載作用下的影響線、極限荷載等，弱化拱、組合結(jié)構(gòu)的計(jì)算，矩陣位移法的嚴(yán)格推演，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析等。結(jié)構(gòu)力學(xué)的探討可適當(dāng)結(jié)合工程實(shí)際和專業(yè)實(shí)際，但不宜引入復(fù)雜的專業(yè)問題或工程問題。在講述結(jié)構(gòu)的受力分析時(shí)，要充分結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器和PKPM軟件，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)建模能力和使用常用結(jié)構(gòu)軟件的能力。

（二）利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建立立體化教學(xué)模式

搭建課程網(wǎng)站，上傳教學(xué)大綱、課件、學(xué)習(xí)指導(dǎo)和習(xí)題庫(kù)等，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教師還可在線與學(xué)生進(jìn)行交流，網(wǎng)上答疑，學(xué)生可以在網(wǎng)上測(cè)試，這樣既增強(qiáng)了教學(xué)的凝聚力和吸引力，又切實(shí)提高了教學(xué)的實(shí)效性。

（三）考核方式的改革

考核成績(jī)由過程考核、實(shí)驗(yàn)考核和期末試卷考核綜合給出，加大平時(shí)成績(jī)的比重，平時(shí)成績(jī)應(yīng)多樣化并且進(jìn)行量化。

1.考勤和隨堂練習(xí)結(jié)合

由于學(xué)院力學(xué)課程一般都是大班上課，學(xué)生多，點(diǎn)名考勤要浪費(fèi)不少時(shí)間。為了不影響教學(xué)進(jìn)度，計(jì)劃以隨堂練習(xí)的形式達(dá)到考勤的目的。在課堂上預(yù)留時(shí)間作為隨堂練習(xí)，隨堂練習(xí)的題目不易太多，要小而精，并針對(duì)教學(xué)重點(diǎn)。

2.章節(jié)考核

在每章結(jié)束后，隨堂進(jìn)行每章基本內(nèi)容的測(cè)試，以半開卷方式進(jìn)行，學(xué)生可參考筆記，但是不參考教材，給予一定時(shí)間完成每章基本知識(shí)點(diǎn)的測(cè)試，隨堂上交。此外，期中考試由學(xué)生干部自行組卷，試卷內(nèi)容為課堂所講例題、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)習(xí)題和作業(yè)的一些重要題型，組完卷交教師審核，然后組織閉卷測(cè)試，這樣可以減少學(xué)生對(duì)力學(xué)考試的恐懼感，調(diào)動(dòng)復(fù)習(xí)的積極性。

3.平時(shí)作業(yè)

課后作業(yè)選擇比較典型且有針對(duì)性的題目，最好與實(shí)際相結(jié)合，對(duì)本次課及以往知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練，夯實(shí)所學(xué)內(nèi)容，切勿無意義的重復(fù)。在此基礎(chǔ)上，可補(bǔ)充一些有難度的綜合性題目作為附加作業(yè)，以一定的實(shí)際工程或生活實(shí)例為前提，讓他們感知結(jié)構(gòu)概念，了解力學(xué)其實(shí)并不是枯燥無味的。此類題目學(xué)生可選作。

4.實(shí)驗(yàn)考核

主要是對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力及科學(xué)研究意識(shí)、能力進(jìn)行評(píng)定，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的學(xué)習(xí)態(tài)度、積極主動(dòng)的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。實(shí)驗(yàn)成績(jī)?yōu)橐黄狈駴Q制，明確規(guī)定學(xué)生只要未參加任何一次實(shí)驗(yàn)課，就取消其考試資格，最終考試成績(jī)核定為不及格。在傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，開設(shè)具有科研性質(zhì)的設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不僅能提高教師自身的業(yè)務(wù)水平，同時(shí)能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。如疊合梁實(shí)驗(yàn)、壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)、電測(cè)法綜合性實(shí)驗(yàn)等等，或讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，開拓學(xué)生的工程實(shí)踐思路，最后可根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況給定附加分成績(jī)。

5.期末考核

期末考試的內(nèi)容覆蓋教學(xué)大綱范圍，突出重點(diǎn)、涉及難點(diǎn)，試題要難易適中，著眼于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和理解。試題應(yīng)設(shè)置一定難度的附加題，給出附加分，考察學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合解決問題的能力，同時(shí)也可為力學(xué)競(jìng)賽選手選拔作參考。

（四）鼓勵(lì)學(xué)生參加競(jìng)賽和開設(shè)力學(xué)選修課

舉辦材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的校內(nèi)彎矩圖繪制競(jìng)賽，強(qiáng)化訓(xùn)練彎矩圖繪制的技巧；以理論力學(xué)和材料力學(xué)部分專題內(nèi)容為基礎(chǔ)，組織學(xué)生參加周培源力學(xué)競(jìng)賽，并進(jìn)行有針對(duì)性的輔導(dǎo)。內(nèi)容包括模型簡(jiǎn)化問題、能量法、材料塑性的極限分析、動(dòng)荷載和交變應(yīng)力等，屬于廣度和深度方面的拓展與延伸；積極組織學(xué)生參加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型設(shè)計(jì)與制作，利用有限元軟件建立模型解決力學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)力學(xué)知識(shí)加以應(yīng)用，充分鍛煉其實(shí)際應(yīng)用能力，在歷年的江蘇省結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽中學(xué)院均獲得三等獎(jiǎng)以上優(yōu)異的成績(jī)。設(shè)立力學(xué)專題選修課程，屬于提高性的內(nèi)容，主要針對(duì)參加考研的學(xué)生，為其將