土木工程專業(yè)理論力學教學改革分析

　　對于土木工程專業(yè)來說，理論力學課程在教學內容和教學方法上存在諸多的不適應性，如何對土木工程專業(yè)理論力學教學改革?

　　摘要：理論力學是土木工程專業(yè)中的一門核心技術基礎課程，具有理論性強、內容多和課時少、教材針對性差等特點，加上教學手段單一，學生普通反映難學。為提高教學質量，激發(fā)學生積極性，培養(yǎng)其工程實際應用能力，文章在分析土木工程專業(yè)理論力學在教學方面存在的問題的基礎上，又探討了理論力學課程的教學改革內容。

　　關鍵詞：土木工程專業(yè);理論力學;教學改革;工程實際

　　理論力學是土木工程專業(yè)中的一門核心技術基礎課程。在整個土木工程專業(yè)教學體系中，理論力學這門課程擔負著承前啟后的作用，它不僅是材料力學、結構力學等后繼力學課程的基礎，而且在整個教學過程中對培養(yǎng)學生的工程素質也有著非常重要的作用。因此，理論力學這門課程的教學，要在確保學生掌握內容和體系的同時，學會應用該理論和方法分析、解決一些簡單的工程實際問題，從而培養(yǎng)學生的抽象化能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。理論力學是主要以伽利略和牛頓總結的基本定律為基礎，研究物體機械運動一般規(guī)律的科學，屬于古典力學范疇[1]。雖然其體系與內容已經相當完善，但隨著高等教育教學體制的改革與深化，特別是針對土木工程專業(yè)學生來說，存在教學學時偏少、針對性教材缺乏、理論知識與工程實際聯(lián)系不夠緊密、教學手段單一等問題，導致課程內容枯燥，學生學習壓力大，提不起興趣。筆者結合教學經驗和對土木工程專業(yè)的認識，探討了理論力學課程的教學改革內容。

　　一、土木工程專業(yè)理論力學課程在教學方面存在的問題

　　(一)教學學時偏少

　　不同高等院校使用的《理論力學》教材不盡相同，但基本上都包括靜力學、運動學和動力學三個部分;這三個部分之間在層次結構和知識點上都存在邏輯關聯(lián)，構成理論力學這門課程體系，是一個有機的整體[2]。但在高等教育教學體制的改革下，隨著基礎學科加強、特色學科增多，課時不可避免的被壓縮。比如，筆者所在學校根據(jù)“專結構、懂施工、長材料”人才培養(yǎng)方案特點，加強了與材料方面相關的學科，導致土木工程專業(yè)理論力學教學學時被減少到64個學時。課程內容多、知識點存在邏輯關聯(lián)、體系完整等特點導致很難通過簡單的減少課程內容來減少學時減少所帶來的問題，這種簡化方式只會導致這門課程失去其完整性與嚴謹性。

　　(二)缺乏針對性教材

　　理論力學的教材絕大多數(shù)屬于通用性教材，適用于包括機械、土建、交通、水利、動力、航空航天等專業(yè)，缺乏專門針對土木工程專業(yè)學生編制的理論力學教材。通用性教材的弊端在于部分內容、例題及作業(yè)對于土木工程專業(yè)來說不適用。比如，筆者所在學校理論力學課程采用的是哈爾濱工業(yè)大學理論教研室編的“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，其中包含許多與機械相關的例題及作業(yè)，對于沒有一定機械方面知識儲備的學生來說學習難度極大，而與土木工程專業(yè)相關的內容和例題不夠全面和深入，導致學生的時間投入和收獲不成正比，容易引發(fā)學生厭學情緒的產生。

　　(三)理論知識與工程實際聯(lián)系不夠緊密

　　理論力學是一門理論體系嚴謹、邏輯性強的學科，課程內容與工程實際聯(lián)系是否緊密主要體現(xiàn)在教材的例題和習題的選用上。但是現(xiàn)階段教材選用的例題和習題大多是直接給出經簡化過的抽象化力學模型，而缺乏工程實際案例作為例題，理論知識與工程實際聯(lián)系不夠緊密，導致學生難以理解學習的目的和意義，也不利于培養(yǎng)學生工程實際問題的建模能力和解決能力。

　　(四)教學手段單一

　　雖然現(xiàn)代多媒體教學手段具有直觀性、圖文聲像并茂、動態(tài)性、大信息量大容量等優(yōu)點，能夠在一定程度上彌補傳統(tǒng)板書教學方式的不足，但由于理論力學理論性強、公式多、抽象化程度高，致使教學方式一般采取的均為多媒體結合板書，從而導致教學方式單一，學生參與度低，不利于激發(fā)和調動學生的積極性。

　　二、土木工程專業(yè)理論力學課程在教學方面的改革

　　對于土木工程專業(yè)來說，理論力學課程在教學內容和教學方法上存在諸多的不適應性，導致學生在這門課程上花費時間多、學習壓力大，存在畏懼心理，學習效果差，知識結構和能力掌握情況遠達不到預期等問題。因此，筆者根據(jù)對土木工程專業(yè)及理論力學學科認識，就土木工程專業(yè)理論力學課程在教學內容和方法上的改革思路進行探討，以期找到更好的教學方式。

　　(一)合理分配教學時間

　　對于課程內容多而學時偏少的問題，就土木工程專業(yè)來說，應當在教學過程中做到有所側重。理論力學三大部分中，運用最多與后續(xù)課程聯(lián)系最緊密的是靜力學部分，其次是運動學和動力學。因此，在教學時，教師應重點講授靜力學部分，包括內容、思路、知識點邏輯關聯(lián)、體系及工程運用，以達到盡可能的深入和擴展。而對于運動學和動力學部分，在分配學時較少的情況下，教師更多地是要引導學生掌握整個課程理論體系的層次結構，探索知識點的邏輯關聯(lián)，從而理清課程中不同理論間的脈絡，讓學生從總體上對該課程有一個清楚的認識。

　　(二)結合學生需求重新編制教材

　　造成教材缺乏針對性和理論知識與工程實際聯(lián)系不夠緊密的原因，主要是教材編制上的滯后。隨著專業(yè)領域的不斷細分，不同的專業(yè)有不同的側重面，適合多專業(yè)的教材很難做到兼顧廣度和深度，因此，應當編制完全針對土木工程專業(yè)學生專用的理論力學教材。專用教材在例題和習題選用上，在保留一些經典例題與習題的同時，應與土木工程專業(yè)密切相關，最好能體現(xiàn)專業(yè)的特色并與工程實際緊密結合。而且，要跟隨時代進步，不斷更新題型，以賦予經典力學時代的色彩，顯示與工程實際相結合的魅力[3]。選用工程實際案例優(yōu)點在于，幫助學生理解理論知識的同時，加強生產實際運用，拓寬思路，給學生留出充分的想象空間。盡量避免選用抽象化、模型化的題型，這將不利于學生對相關知識的理解和應用。

　　(三)采用多種教學方式

　　針對以講授為主的單一教學方式，不利于激發(fā)和調動學生的參與性與積極性的問題，應引入更為豐富的教學方式。教師可以通過工程實際案例的視頻展示，以探究型教學的形式，和學生共同探討實際結構構造、實際結構抽象化建模方式，增加學生的積極性，讓學生對運用理論力學知識解決實際工程問題有更深層次的認識，培養(yǎng)學生對工程的直觀認知。例如，在講到靜力學中平面簡單桁架的內力計算時，應以實際工程如桁架橋、廠房桁架屋頂?shù)茸鳛榫唧w例子，制作相關的視頻給學生看，并和學生共同討論桁架結構的實際構造以及連接方式;通過啟發(fā)式教學方式，讓學生深入思考面對受力復雜的實際桁架結構在求解內力的時候，如何考慮主要因素從而將桁架簡化、抽象化為力學模型，以及計算出結果和實際桁架之間的差別。通過從實際工程到理想化模型再到結果分析全過程的探討，引導學生積極參與，提高學生對采用理論力學方法解決工程實際問題方法的認識，激發(fā)學生積極性，培養(yǎng)其實際的工程解決及應用能力。教師也可以在理論力學教學中引入一些簡單的工程計算軟件，通過對例題手算與軟件電算相互驗證的方式，激發(fā)學生的好奇心和積極性，這對培養(yǎng)學生解決問題的能力很重要。在眾多的工程計算軟件中推薦Maple軟件，該軟件功能多，易于掌握，學生可以在課余時間通過自學掌握基本功能，就可以應用于理論力學問題的求解[4]。

　　三、結語

　　為培養(yǎng)土木工程專業(yè)人才，針對土木工程專業(yè)理論力學在教學內容和方法上存在的一些問題，需要對理論力學課程傳統(tǒng)教學模式進行改革。筆者針對傳統(tǒng)教學存在教學學時偏少、針對性教材缺乏、理論知識與工程實際聯(lián)系不夠緊密、教學手段單一這幾方面的問題進行探討，提出調整方法，以期提高教學效果，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生自主學習的意愿，加強學生的工程應用意識，提升學生的工程應用能力和綜合素質。

　　參考文獻：

　　[1]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學(Ⅰ)[M].7版.北京:高等教育出版社,2009.

　　[2]劉紅巖,李冬梅,羅志華,等.“理論力學”課程內容的邏輯關聯(lián)分析及教學方法研究[J].中國地質教育,2010,19(1):88-91.

　　[3]楊亞平,沈海寧.土木工程專業(yè)理論力學教學改革芻議[J].高教論壇,2008(3):95-96.

　　[4]吳立軍,王瑞金.面向應用型人才培養(yǎng)的理論力學改革與實踐[J].浙江科技學院學報,2008,20(2):133-135.

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