结构力学课程趣味性挖掘与教学融入

    李 勇，李 林 

（塔里木大学 水利与建筑工程学院，新疆 阿拉尔 843300）

[摘 要]结构力学课程具有概念公式多、计算方法多、逻辑性强、学时长、难度大以及与工程联系紧密等特点，学生学习起来比较吃力，学习主动性、积极性差。开展结构力学课程趣味性挖掘与教学融入对于提高学生学习结构力学的积极性以及结构力学课程教学效果至关重要。该文从“教师教学水平提升、教学内容理论联系实际、课程思政引领、巧用课堂提问、线上微课资源创建以及课外实践模式探索”等6个方面探讨了结构力学趣味性建设的主要途径，以期为提高结构力学课程教学效果提供一些有益的参考和建议。

[关键词]结构力学；趣味性；教学融入；教学效果

[中图分类号] G642.0  [文献标识码]A    [文章编号]    

[基金项目]2019年度塔里木大学省级一流本科专业建设项目“农业水利工程一流专业建设”（YLZYSJ202004）

[作者简介]李勇（1989-），男，河南信阳人，硕士，塔里木大学水利与建筑工程学院讲师，主要从事结构力学教学与节水灌溉科研工作；李林（1976-），男，四川内江人，硕士，塔里木大学水利与建筑工程学院水利工程系党总支书记，教授（通讯作者），主要从事钢筋混凝土结构课程教学与水资源系统优化研究工作。

引言

结构力学是土木、水利类专业一门重要的专业基础课，该课程主要研究各类杆件结构的组成规律，静定和超静定结构在外力和其他因素作用下的内力、位移计算原理和方法以及结构的稳定性和在动力荷载作用下的反应^[1]。结构力学前导课程包括高等数学、理论力学、材料力学等基础课，后续课程包括钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构、基础工程、隧道工程和桥梁工程等专业课。作为联系基础课和专业课的重要纽带，结构力学具有概念公式多、计算方法多、逻辑性强、学时长、难度大以及与工程联系紧密等特点^[2-3]，学生学习起来比较吃力，学习主动性、积极性差。如何提高学生学习结构力学课程的主动性和积极性，进而提高结构力学课程教学效果，多年来一直困扰着结构力学教育工作者。兴趣是最好的老师，一门课程如果能够有效激发学生的学习兴趣，那么达到预期的教学效果就是顺其自然的事情。因此，本文拟通过挖掘结构力学课程趣味性元素探讨提升学生学习结构力学积极性与结构力学教学效果的有效途径。

一、结构力学课程趣味性建设的可行性

力学类课程教学内容主要以概念讲解、公式推导和例题计算为主，理论复杂、思维抽象，学习起来相对比较枯燥。结构力学更因学时多、作业多、难度大，学生学习起来更觉乏味。但结构力学不仅有枯燥的一面，也包含很多趣味性的元素。课程里有许多思政元素、名人故事，可以通过挖掘思政元素，讲好结构力学故事，激发学生学好结构力学的自信心和兴趣。同时，结构力学课程的理论源于实践，可以通过理论联系实际增加结构力学课程的趣味性。结构力学还是一门充满美感的课程，如结构的对称之美、解题方法的对偶之美、解题方法背后蕴含的哲理性之美等，可以通过各种例题和结构的讲解帮助学生发现结构力学之美，激发学生学习结构力学的兴趣。可以看出，结构力学课程趣味性元素丰富，开展结构力学课程趣味性建设是可行性的。

二、结构力学课程趣味性提升途径探索

1.教师教学水平提升

教师教学水平是影响学生对该门课程兴趣的主要因素。同一门课程，不同的老师讲授，结果可能千差万别。教师水平高，讲起课来行云流水，深入浅出，课堂45分钟对老师和学生而言都是一种享受。教师不用心备课，上课就是照本宣科，那么课堂45分钟对老师和学生而言都是一种折磨。打铁还需自身硬，为了提高学生学习结构力学的兴趣，结构力学教师需要不断锤炼自身的教学水平，提升课堂教学呈现效果，让每一个45分钟的课堂教学都精彩纷呈，让课堂成为吸引学生的舞台。

为了提升教学水平，教师需要在以下几个方面加强锻炼。一是端正教学态度。教学是一项神圣的工作，使命光荣，责任重大。教师需要认识到教学工作的重要性和神圣性，用心做好教书育人工作。二是提升专业素养。常言道，要给学生一碗水,自己要有一桶水的水平。教师应树立终身学习观，不断提高自身专业知识水平和专业技能。三是加强教学基本功锻炼。扎实的教学基本功是教师安身立命的根本，教师需要不断夯实教学基本功，练就过硬育人本领。四是热爱所授课程。教师在课堂上的一言一行都会对学生产生潜移默化的影响，教师授课过程中对课程表现出来的热爱之情也一定会点燃学生的学习热情。

2.教学内容理论联系实际

教学内容的趣味性是激发学生学习兴趣的有效办法，理论联系实际是增强结构力学课程内容趣味性的有效途径。结构力学与工程实践联系紧密，生活中到处可见结构力学的影子。教学过程中可以通过增加工程实例的讲解提高学生对结构受力的感官认识，激发学生对结构受力的思考，进而提高学生学习结构力学的兴趣。比如在讲解拱结构的受力特点之前，可以首先引入大家都非常熟悉的拱结构赵州桥。赵州桥建于隋朝，距今已有1400多年的历史。当年建筑材料并不丰富，施工水平并不先进，是什么原因让赵州桥成为跨越千年的奇迹？待学生思考过后，再通过对拱结构进行受力分析揭开拱结构耐久性的神秘面纱。通过在拱结构的教学过程中引入赵州桥案例，一方面加深了学生对拱结构受力特点的认识，另一方面，也培养了学生的文化自信。而且，当学生发现结构力学与生活实际联系紧密并且可以直接用来解决实际问题时，学生的学习兴趣与学习效果也自然得到提高^[3]。

3.课程思政引领

课程思政是指通过挖掘课程中蕴含的思想政治教育元素并将其融入到教学过程中，进而实现思想政治教育与知识体系教育的有机统一^[4]。结构力学课程思政元素丰富，课程里有许多催人奋进的正能量故事。图乘法是求解梁和刚架位移的重要方法，相较于传统的积分法计算位移，图乘法不需要列出实际荷载与虚设单位荷载状态下的结构内力表达式以及积分运算就能求出结构的位移，具有计算过程简洁、计算结果精度高的特点。但这个方法的发明者维热沙金（Vereshagin）当时仅是莫斯科铁路运输学院的一名学生。其实图乘法的推导过程并不复杂，只是简单的几何关系转换和材料力学知识点面积矩的简单应用。这个故事可以告诉我们的同学们，有志不在年高，只要潜心研究、积极探索，我们也一样可以有重大发现。榜样的力量是无穷的，通过将这样的事例融入教学过程中，无疑既激励着学生的学习意志，又激发着学生进一步发现和创新的兴趣，同时也增加了课程的趣味性。

结构力学的很多解题方法与哲学中辩证统一的思想相通，结构力学与哲学的内在联系使其具有实施课程思政的独特优势^[5]。力法是求解超静定结构的基本方法。力法求解超静定结构的主要思路是将超静定结构转化为静定结构进行求解。通过辨别超静定结构和静定结构的区别进而将多余未知力作为基本未知量，进而集中精力解决这个基本未知量，基本未知量解决了，超静定结构的求解问题就转化为静定结构的求解问题。力法集中精力解决主要矛盾的思想同样也适用于解决我们学习、生活和工作中遇到的困难和问题。结构力学课程暗含丰富的人生哲理，这些思想不仅可以帮助学生加深对结构力学课程的理解，也有助于学生形成良好的人生观、世界观和价值观。因此，有必要大力挖掘结构力学课程的思政元素并进行教学融入，在提高学生学习兴趣的同时达到立德树人的教学效果。

4.巧用课堂提问

课堂提问作为课堂教学中的重要环节，是引导学生积极思考,促进学生身心回归课堂的有效途径。合理、恰当的提问是激发学生学习兴趣与提高学生课堂参与度的有效办法。对于很多学生，尤其是学习困难的学生，老师的提问其实还意味着关注和关怀，这种提问对于提高学生课堂存在感，帮助他们重塑学习信心至关重要。但提问也要注意技巧，不能过于频繁，不能过于随意，不能浮于表面，不能为了提问而提问。有的老师上课全程都在提问，这样会造成学生大脑一直处于紧张的状态，不利于学生集中精力学习。有的提问则随意性较大，不能紧扣课堂教学内容，容易影响课堂教学的连贯性，进而影响学生对所学内容的整体把握。课堂提问应该少而精，每一次提问都应该精心设计并发挥相应的作用，而不是简单的走个形式。为了提高课堂提问的效果，需要在以下几个方面加以注意：（1）精心设计问题，让学生在回答问题中掌握课程重点内容；（2）尊重学生的回答，对于学生的回答无论对错都要及时做出评价，且以鼓励性评价为主；（3）营造宽松的提问环境，确保学生都能畅所欲言，积极参与到课堂活动中来；（4）留给学生一定的思考时间，适当的思考时间对于提高学生回答的准确性和创造性至关重要，而回答的准确率进而又会影响学生的学习兴趣和积极性；（5）提问的时机要恰当，提问最好在学生的精力不集中或者一个内容刚讲完的时候进行，这样既能有效提高学生课堂参与度又不影响教学的连贯性^[6]。

5.线上微课资源创建

微课是“微型视频网络课程”的简称，以微型教学视频为主要载体，针对某个学科知识点或教学环节而设计开发的一种情景化、支持多种学习方式的在线视频课程资源^[7]。微课具有时间短、内容精以及趣味性强等特点，将结构力学课程的核心知识点录成短视频放到网上，可以帮助学生利用碎片化时间进行针对性的结构力学课程学习。对于学习困难的学生，微课资源也是其课后学习巩固的重要资源。开展结构力学微课资源创建，对于扩展结构力学课程学习途径，提高学生学习结构力学课程的灵活性，增强结构力学课程的趣味性，具有重要的支撑作用。但由于结构力学课程具有学时长、难度大等特点，结构力学微课资源创建工作量较大，录制过程也可能会出现短时间内无法讲明白一个知识点的情况。为了保证结构力学微课资源创建效果，应在以下几个方面加以注意：（1）筛选核心知识点进行录制，结构力学微课创建不能面面俱到，而应该做到以点带面说明问题；（2）单个知识点录制时间不宜过长，可以通过提高语速等方式控制录制时间；（3）发挥团队作用，做好微课录制工作分工；（4）融入工程实例视频以增加微课的趣味性；（5）根据学生学习反馈及时对微课内容进行补充更新。

6.课外实践模式探索

美国心理学家班杜拉指出，缺乏自身经历的他人引导和替代经历，都不如参与者的自身经历对个体的自我效能感的影响大^[8]。参与式教学法能够加强学生的内在激励，有利于提高学生的学习自觉性和积极性^[9]。课外实践活动是学生主动参与教学的重要载体，课外实践活动的有效开展对于提高学生学习积极性和学习兴趣具有重要的作用。结构力学是一门理论性较强的学科，适合开展的课外实践活动相对较少，笔者结合自身多年的教学经验认为应在以下几个方面加强探索：（1）创新课后作业形式与内容，将完成一个结构设计、制作和分析作为课后大作业，引导学生在自制结构的过程中增强对结构受力特点与工程性质的感受；（2）以赛促教、以赛促学，鼓励学生积极参加力学竞赛及结构设计大赛，帮助学生在比赛中理解力学概念及规律的本质含义及其工程应用的价值；（3）积极组织认识性实习活动，带领学生参观工地和当地标志性建筑，引导学生实地感受理论与实际的差异性与一致性。

结语

开展结构力学课程趣味性挖掘与教学融入对于提高学生学习结构力学的积极性以及结构力学课程教学效果至关重要。本文针对结构力学课程趣味性建设的可行性与趣味性提升途径进行了探讨，并提出可通过教师教学水平提升、教学内容理论联系实际、课程思政引领、巧用课堂提问、线上微课资源创建以及课外实践模式探索等策略提升结构力学课程的趣味性。但以上策略只是笔者在教学中的一些感悟，思考的还不够深入和全面，在具体教学融入过程中，还需根据学生学情、专业特点等进行适当的补充和调整。同时，结构力学课程趣味性元素丰富，本文只是进行了初步的探索，在今后的教学过程中，还需要进一步的挖掘与研究。

参考文献

[1]龙驭球,包世华,袁驷.结构力学1,基本教程[M].北京:高等教育出版社, 2012.

[2]杨丽红,樊涛,吴国辉,等.研究型教学在结构力学课程教学中的应用[J].中国现代教育装备,2016(5):29-31.

[3]邱继生,任建喜,侯俊峰.如何提高结构力学的趣味性[J].技术与创新管理,2011,32(1):94-96.

[4]中共教育部党组关于印发《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》的通知:教党〔2017〕62号［A/OL］.(2017-12-05)［2022-05-10］.http://www.moe.gov.cn/srcsite/A12/s7060/201712/t20171206_320698.html.

[5]秦本东,蔺新艳,孟海平,等.新时代背景下结构力学课程思政的教学探索[J].大学教育,2021(6):54-57.

[6]廖首鹏.如何提升初中数学课堂提问的有效性[J].西部素质教育,2018,4(9):253.

[7]万宁.基于微课“翻转课堂”教学在结构力学教学中的应用初探[J].当代教育实践与教学研究,2019(4):68-69.

[8]姜波.参与式教学法的教学模式研究[J].黑龙江高教研究,2017(1):165-167.

[9]娄祖安.参与式教学法的涵义及特征[J].科技信息,2009(25):405+423.

Interest Mining and Teaching Integration of Structural Mechanics Course

LI Yong, LI Lin

（College of Water Conservancy and Architecture Engineering, Tarim University, Alaer, XinJiang 843300, China）

Abstract:Structural mechanics course is characterized by many concepts and formulas, many calculation methods, strong logic, long class hours, high difficulty and close connection with engineering. Therefore, it is difficult for students to learn, and their learning initiative and enthusiasm are poor. Developing the interest mining and teaching integration of structural mechanics is very important to improve students' enthusiasm in learning structural mechanics and the teaching effect of structural mechanics. This paper discusses the main ways of interest construction of structural mechanics from the following six aspects, including improving the teaching level of teachers, linking the theory of teaching content with practice, curriculum ideological and political education guidance, skillful use of classroom questions, creating online micro class resources and exploring extra-curricular practice mode, in order to provide some useful references and suggestions for improving teaching effect of structural mechanics.

Key words: structural mechanics; interest; teaching integration; teaching effect