结构力学教学中创新能力培养

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摘要：

大学生创新能力的培养是我国教育改革的一个重要目标，对于我校土木工程专业的大学生，创新能力较低，提高学生的创新能力势在必行。文章通过对结构力学的课程改革，采用启发式教学、系统化教学、多样化教学和项目式教学等多种教学手段，来达到激发学生的学习兴趣和创新意识，提高学生创新能力的目的。

关键词：创新能力；结构力学；课程改革

创新能力是社会进步的能源、是经济发展的动力。目前社会技术、经济发展的程度，与其说是由于人才基本素质的提高，不如说是人才的创造力的提高所致。1919年，教育学家陶行知先生把“创造思想”引入近现代教育领域，指出培养学生的创新能力是一个国家富强和民族兴亡的关键。1998年，同志关于“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”的讲话，奠定了我国教育改革的基础。同年，教育部将大学生创新能力的培养作为教育改革的重要目标，在教育界引发了一次对创新能力的内涵、创新能力培养的影响因素以及方式方法的大讨论。2010年提出的“卓越工程师教育培养计划”也把强化培养大学生的创新能力作为一项重要指标。对于土木工程专业的大学生，创新能力是较低的，该专业属应用性专业，大量的实际工作使土木专业的学生创新意识、创新思维受到抑制。许多学生在大学期间，没有明确的定位及奋斗目标，往往仅满足于毕业后能考取研究生或是找个相对好一点的工作，这使得大学生缺乏创新意识和创新欲望。在长期的固定思维模式培养下，大学生缺乏创新兴趣，在接受教育阶段，没有很好地开发创新思维能力。另外，部分学生虽然有一定的创新兴趣，也希望在学习和实践过程中产生新思想或提出新理论，但他们对创新想法实施能力不够，主动作用发挥不足，投身实践的勇气和能力欠缺。在学生创新过程中，暴露出了这样一些问题：专业基本功不扎实，面对一个哪怕很小的实际工程问题都束手无策；解决问题思维模式固定，缺乏发散性思维；设计计算手段单一，缺乏电算能力等。针对这些问题，在结构力学教学过程中，我们采取了以下改革措施，以保护学生的创新能力并使之不断提高。

一、启发式教学，激发学生兴趣

兴趣是最好的老师，但是对土木工程专业的学生来说，结构力学是一门重要又相当难学的课程。学习结构力学是一部分学生的噩梦，根本无乐趣可言。然而，结构力学其实是一门相当有趣的课程，其趣味性来自于研究对象的多样性、研究内容的系统性、研究方法的逻辑性、解题思路的灵活性和贴近工程的实践性。这种趣味性，仅靠学生自己是很难发现的。所以在教学过程中，我们改变了过去仅是教师单方面讲授、填鸭式教学模式为主的教学方式，转变为激发学生对结构力学知识学习的主动追求、自主学习上来，通过教师与学生课堂互动，课后通过QQ、微信等软件课后辅导，学生讲题、看谁解题方法多等方式把课程的趣味发掘出来，调动学生的学习兴趣，让学生积极参与教学过程，以使学生从被动学习转变为主动学习，激发学生独立思考和创新的意识，培养他们在自主的基础上增强创新能力。结构力学课程具有知识面广、涵盖范围大、前后知识环环相扣、联系紧密，具有严密的科学性和逻辑性的特点。这要求教师在课前必须进行精心准备与设计，合理组织教学内容，认真梳理教学程序，设计好教学环节。在课堂讲授中，根据每堂课的知识重点和内在关系，围绕关键性问题，不断地通过提问，由浅入深地引导学生去思考、讨论并解决，达到学习知识，培养创新能力的目的。例如，在讲解多跨静定梁的影响线时，先引导学生回忆、复习多跨静定梁在固定荷载作用下的内力分析，然后再讨论固定荷载和移动荷载作用下受力的不同，使学生自然而然地从固定荷载作用下的内力图过渡到移动荷载作用下的影响线，并对内力图和影响线进行比较，得到它们之间的异同并加深印象。

二、系统化教学，培养学生系统思维能力

结构力学是一门逻辑性、系统性非常强的课程，在结构力学教学过程中，要注意不同专业方向的性质，进行系统化教学，积极引导学生对已学过的知识体系进行全面的、系统的整理、总结和概括，以形成对整个力学知识体系的认识。通过这种认识，把学到的东西举一反三、活学活用，应用于解决实际工程问题中来，提高学生的系统思维能力、解决实际问题的能力。在学习结构力学课程之前，学生已经学习了理论力学和材料力学的基础知识，因此较易形成系统化的思维模式。例如，在整个力学课程的计算方法，归根结底就是三个条件（平衡条件、几何条件、物理条件）的运用问题，只是满足的次序和方式不同而已。根据这一点，在授课过程中，就可以引导学生对各种不同方法在其计算过程中如何实现三个条件的要求进行系统的总结和分析，以形成系统的全面的认识。

三、多样化教学，培养学生发散思维能力

结构力学课程的解题方法非常灵活，绝大多数问题的解决方法都不止一种。在学习过程中，学生普遍遇到的问题是听课容易做题难。因此，教师应结合学生的这一共同问题采用多样化的教学方式进行课堂教学。这就需要教师课堂讲授要精练，留下足够的习题课时间，通过习题课、分析讨论课、课后作业讲解等多种方式，并进行角色互换，请学生走上讲台，为学生创造一个活跃的、能主动参与的课堂环境，充分调动学生学习的积极性，引导学生对同一问题采用不同的方法去解决，培养学生发散思维能力。另外，有发还要有收，在学生讨论、发散的过程中，还要发挥教师的作用，引导学生进行对各种不同方法进行比较、分析和总结，培养学生的综合分析能力。例如，在讲授平面体系的几何组成分析时，三个基本组成规则非常简单，但是同一道题可以应用不同的组成规则、不同的思路去分析。因此，怎么去正确、灵活地应用组成规则进行分析，对初学的学生来说却很难。所以，在这一章要安排习题课，鼓励学生积极思考、讨论，并请学生到黑板上做题、讲题。在此过程中，发现每位学生的解题思路都不一样，出现的错误也各不相同，做完以后马上进行评讲，分析错误的原因，及时澄清模糊概念，纠正错误，从而使学生对三个基本组成规则的异同有更深的认识，并能更好地掌握什么情况下采用什么规则更为简便。这样，学生会在质疑、释疑中增长知识、启发思维，激发了学习兴趣，并且培养了创新的能力，同时也使学生在知识掌握、问题探索、语言表达和归纳总结等方面的能力得到了充分锻炼。

四、项目式教学，提高学生综合素质

培养学生创新能力，无论是培养的目的、方式方法，还是最终结果，都需要实践来验证。结构力学课程源于工程实践又应用于工程实践，故在教学过程中要坚持理论联系实际，通过项目式教学，培养学生的创新性、项目构思设计及实施能力，使学生思维、意识更加贴近工程实践，有了实际项目，就会促使学生查阅相关资料、咨询相应的专业课教师，提高了学生查阅文献的能力及交流能力，全面提升了学生的综合素质。项目主要包括两种方式，即力学模型制作试验和实际工程力学分析。在讲课过程中，结合课程内容，鼓励学生动手制作结构模型，以便对所学内容有一个直观的认识。例如在讲授平面体系的几何组成分析时，预制一系列长、短不同的两端有圆孔的杆件及螺栓，鼓励学生制作与教材例题、习题相同的模型，观察其几何构造性质，以验证几何不变体系的基本组成规则、掌握体系瞬变与常变的特殊条件。另外，积极开展第二课堂活动，鼓励并指导学生参加各级各类结构设计大赛，鼓励学生参加老师的相关科研项目；联合专业实验教师，组织学生参加结构实验和检测，引导学生将所学结构力学基本理论知识运用到实验过程中，从而提高分析和解决工程问题的能力。除此之外，还开设了结构力学电算实习的课程，加强学生电算能力，并将其应用于结构设计和结构实验检测中，以更好地服务于工程实际。结构力学是土木工程专业一门非常重要的专业基础课，学生不仅要能掌握本课程的学习，还应将本课程与后续的专业课如结构设计原理、钢筋混凝土结构设计、桥梁工程、高层建筑等课程结合起来，而且应具备将结构力学知识转化为解决实际问题的能力。这就要求授课教师加强自身的知识积累和工程实践经验，在授课过程中采用启发式教学、系统化教学、多样化教学和项目式教学等多种教学方法，激发学生的自主学习兴趣和创新思维，提升学生的创新能力和解决问题的综合能力。

参考文献：

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［4］李廉锟.结构力学（第五版）［Z］.北京：高等教育出版社，2010：7.

［5］寇素霞.结构力学［Z］.北京：清华大学出版社，2014：6.

作者：寇素霞 张爱民 左宏亮 王钧 单位：东北林业大学