土木工程力学的作用范文

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提高学生创新、独立思考与工程实践能力。实践证明，重点加强力学基础教学对土木工程专业毕业论文质量提升有明显成效。

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关键词： 土木工程；毕业设计；力学教学；理论知识；工程实践

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中图分类号：TU-4；G642477 文献标志码：A 文章编号：1005-2909(2012)04-0126-03

土木工程专业毕业设计是培养计划中最后且最主要的综合性实践教学环节，也是人才培养目标的重要阶段之一。要求学生将大学此前所学的专业知识融会贯通，并应用于实际工程，培养学生综合应用所学基础理论和专业知识，以及独立分析和解决实际工程问题的能力［1］。然而，土木工程毕业课题大部分涉及力学分析和计算，但从指导学生毕业设计中可以看出，学生普遍不能很好应用力学知识去分析、解决问题。为此，加强力学基础教学改革和实践，确保学生毕业设计论文质量是高等院校面临的一个重要课题。

一、土木工程专业毕业设计存在的问题

目前，土木工程专业本科毕业设计课题主要来源于工程建设类和研究项目的实际课题，但这两类课题都涉及力学知识，若缺乏较强的力学分析和计算基础则难以完成高水平的毕业论文。当前土木工程本科专业毕业设计存在的主要问题如下。

（一）缺乏解决实际工程问题的能力

房屋建筑结构方案设计方向论文内容主要包括结构选型、结构布置、建立模型、拟定计算简图、内力分析、内力组合、截面设计、构造处理等。显然，合理的建筑结构设计是以力学分析和计算为基础，然而在指导学生毕业设计的过程中笔者发现，学生严重缺乏利用所学的理论力学、材料力学，尤其是结构力学相关知识分析和解决工程实践问题的能力。已踏入工作岗位的学生反映，虽然已学习了理论力学、材料力学和结构力学，且在期末考试中也取得了较好的成绩，但进入毕业设计阶段仍无从下手。如：毕业设计涉及的力学知识也许不能完全用书本知识解决，但对于简单的力学问题，学生往往感到毫无头绪，只能在教师的指导下做出正确选择。这说明学生还无法将专业基础知识、基础理论知识在头脑

中形成统一体系［2］，学生在本科阶段学到的力学基础知识没有真正起到基础和铺垫的作用。缺乏知识综合应用，尤其是应用力学知识解决实际工程问题的能力是土木工程专业本科毕业设计最突出的问题。表1为笔者所在的土木专业二本学生近年来毕业设计题目。从表中和笔者教学实践调查可以看出，由于学生力学水平较差，因此毕业设计大多数为施工组织设计以及岩土工程方向，而房屋建筑结构方案设计方向的论文偏少，研究型论文的毕业设计基本没有。

（二）结构设计概念模糊，缺少方案论证

土木工程毕业设计的实施过程归根结底是一个结构概念分析的过程。所谓概念设计一般是指不经过具体的数值计算，主要依据整体结构体系与分体系之间的力学关系，根据现象和工程经验得出基本设计原理和思想，从整体的角度确定建筑结构的总体布置以及抗震细部措施的宏观控制，概念设计思想已逐渐被大范围地推广，并在结构的选型、布置、计算参数的确定等方面发挥越来越重要的作用。然而，目前的本科生由于力学基础知识不牢固，工程实践经验不足，加之计算机的大量使用，导致结构设计概念模糊。

从目前笔者所在专业的毕业论文看，论文中普遍缺少方案选择、比较以及方案论证，基本按照既有模式进行计算，有的甚至连计算方法都未弄懂，导致毕业论文中往往在选择结构方案时对受力是否合理缺乏考虑，结构整体把握性差，空间想象力不够，理性分析偏弱。

（三）学生定性分析以及手算能力不足

计算机的普及和高速发展为结构分析提供了多样化的选择，培养学生利用计算机分析结构已成为课程建设和教学的重要内容。为了培养学生利用计算机进行结构分析的能力，东华理工大学土木与环境工程学院在编制结构力学I课程教学大纲时重点增加了6个课时的上机操作，同时在课堂教学中增加了通用工程结构分析软件介绍，如SAP2000，ANSYS等有限元分析软件。然而，负面效应是学生过分依赖计算机分析软件，当遇到必须通过手工计算才能解决的复杂结构时，大部分学生无法应对。另外，当计算出现错误或在使用过程中输入错误参数时，学生无法较快地定性分析内力图是否正确，更不知如何手工校核。

（四）缺乏创新思维和独立分析能力

本科毕业设计目的是重点培养学生的创新思维和独立分析能力。由于本科生知识面偏窄，限制了学生创新思维的发展，学生独立分析与解决问题的能力薄弱，毕业设计时力不从心。通过对本专业2006级毕业生情况调查分析发现，学生对所学的各门课程，特别是对三大力学的综合运用能力不强；对实际工程了解模糊，在将实际工程转化为计算模型时，方法实施不明确，加之对结构构造要求不熟悉，欠缺独立查阅文献的能力，造成了学生过分依赖教师的情况出现。

二、产生原因分析

（一）理论与实际脱节

力学与工程密切相关，是土木工程专业最重要的课程之一。力学概念、原理和公式相对枯燥，教学与实际工程脱节难以吸引学生注意力。例如：材料力学、理论力学、结构力学的教学学时相互分割，以单门课程为中心进行教学，对知识的相互渗透与衔接不够，导致学生学习吃力，一味强调强调计算方法和技巧的训练，忽视了基本理论在实际工程中的应用，导致抛开工程背景一味学习书本知识的现象成为普遍。

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关键词：工程力学；工程建设；实践应用

在我国的工程技术研究中，基础理论性研究占据着较为重要的作用。其中作为工程建设技术研究最为基础与核心的技术理论，力学知识特别是工程力学基础知识的应用，为我国的工程技术发展提供了不可替代的支持作用。因此我们结合当前工程建设的实践技术，以及工程力学的应用理论，开展了工程力学在工程建设中的实践应用研究。

1工程力学在当前工程建设中的实践应用研究

工程力学是力学知识在工程建设中最为常用与基础的学科知识，因此在当前我国的各类工程建设中得到了广泛应用。因此我国的工程建设技术研究人员，结合工程建设中的力学应用特征，将工程力学知识在工程建设中的实践利用进行了系统化研究。目前就实践应用而言，工程力学知识在以下工程建设中得到了广泛应用。（1）高层与超高层工程建设。随着我国城市建设的开展，各类高层与超高层建筑建设数量，正在不断地增加中。而在高层与超高层建筑施工与使用过程中，工程力学的应用对于工程安全与质量保障起到了不可忽视的作用。（2）能源工程。能源工程建设是我国未来发展的重点工程，也是决定国计民生的重点工程。在能源工程应用中我们发现，无论是电力、石油、风力，甚至是核能工程建设中，工程力学知识都得到了广泛应用。如核电厂工程施工中，工程力学技术的应用，极大地提高电厂反应堆外壳的稳定性与坚固性，进而很好地提高了核电厂工程安全性。（3）水利工程建设。水利工程在我国电力与农业发展中，起到了不可忽视的作用。在我国大中小型水利工程技术研究中，工程力学也得到了有效应用。其中长江三峡水利枢纽工程建设中，就广泛的应用了水工力学、通航水力学、河流动力学问题、岩基力学等各类力学与工程力学基础知识，确保这一伟大工程的顺利完成。（4）国防工程。在我国的国防工程建设中，无论是武器基地、机场等国防基础建设，还是各类导弹、飞机、舰船等武器研究建设中，工程力学都发挥了不可忽视的作用。因此力学与工程力学知识基础探究，将会为我国各类工程建设质量提升，提供有效的理论支持，这也是我们此次研究开展的基础。

2工程建设中常用的工程力学内容

工程力学是一门历史悠久、构成复杂的力学学科，其所包含的副学科理论对在工程建设中可以起到不同的技术支持作用。（1）土力学与岩体力学。土力学与岩体力学是工程力学研究的两个重要基础学科。在工程建设实践过程中，两门学科主要应用于工程地基、钻探、地下开挖以及地下交通等各类工程的应用中。如在当前高层与超高层建筑施工中，深基坑施工技术得到了广泛应用。在深基坑挖掘与支护过程中，土力学公式发挥着重要作用。技术人员需要根据不同土质力学特点，进行计算，进而确定挖掘与支护方案，确保深基坑稳定性。而在地下挖掘施工中，技术人员需要根据地下岩体结构特征，进行其力学特征分析，提高地下工程岩体稳定性，避免塌方、渗漏等事故的出现。特别是在地下轨道交通工程施工中，技术人员需要很好的结合土力学与岩体力学工程，在地下交通隧道、车站以及地下配套设施工程施工中，发挥其技术支持作用。（2）连续体力学到理性力学的发展。连续体力学是研究工程中各结构物理力学特点的力学理论，如建筑中梁结构刚度与强度；柱结构力学稳定性；建筑各结构变形问题产生和力学的关系等，都是这一学科研究的重要内容。但是随着连续体力学研究的推进，这一学科中各类结构模型与公式都出现了不自然的问题，影响了其技术理论作用。因此物理力学研究者以现代数学为基础，在上世纪中页提出了理性力学观点，并将其与连续体力学进行结合，提出了理性连续体力学的新体系。这一体系对于建筑结构整体以及各结构间力学特性与稳定性研究提供了有力的支持作用。（3）固体力学研究的发展。固体力学是工程力学的一个重要组成部分，也是工程建设中应用最为广泛的力学知识体系。其主要组成包括了材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、复合材料力学以及断裂力学等基础学科。其中以材料力学、结构力学、弹性力学为基础的建筑力学，是当前土木工程建设中应用最广，研究最多的工程力学内容。如在工程建设技术研究中，材料力学的研究可以确保施工材料韧性、抗压强度、稳定性等数据符合建筑设计方案与实际使用要求，进而保证建筑施工与使用的质量。而结构力学则是在建筑结构设计中，利用力学原理确保建筑结构稳定安全。弹性力学则是在材料弹性基础上，为建筑的抗震、抗压性能提供保障。（4）计算力学理论的提出与应用。计算力学是建立在计算机计算技术与工程力学基础上的一门力学学科。其主要包括了基础计算力学与工程计算力学两个分支。其中后者是对于工程建设起到了主要的技术理论支持作用。其构架包括了建筑力学、离散化技术、数值分析和计算机软件技术。其主要作用就是通过计算机软件，使用离散化技术和数值分析方法，对建筑结构进行分析、检测以及优化的技术手段。（5）其他工程力学学科简述。随着力学研究以及工程技术研究的不断进步，工程力学中还产生了一些其他的学科理论，如静力学与动力学、可靠性力学、概率有限元法等分支理论，都在工程技术研究中起到了一定作用。如在静力学与动力学研究中，我们形成了静结构力学与动结构力学概念，进而为建筑结构稳定研究提供了新的力学理论基础。（6）工程力学实验室研究。工程力学作为一项重要的技术理论学科，其在工程技术中的应用与实验室研究有着不可分割的关系。如材料力学实验室研究，可以验证建筑材料是否达到建筑技术要求，进而确保建筑材料的使用质量。

作者:李磊 单位:成都理工大学环境与土木工程学院

参考文献：

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[关键词] 改革 创新 力学课程 内容构建

土木工程实用力学是由传统的《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》三大力学整合而成，是建设水利类高等职业技术学院非常重要的课程，在建筑设计技术、建筑工程技术，水利水电建筑工程、水利工程等专业广泛应用。建设水利类高等职业技术教育培养的是适应社会主义市场需求的技术应用性人才，主要是在生产第一线或施工现场将规划、设计、决策变换成物质形态的施工员、安全员、质检员、监理员、造价员等、未来的职业规划是建造师、监理工程师、造价师。专业设置、人才培养模式、课程体系、课程内容，应符合高等职业技术教育人才培养目标的要求，并应着重构建具有高等职业技术教育特色的课程内容。

一、课程内容构建的指导思想

课程内容构建是在原有的基础上去粗取精、去伪存真，体现以应用为目的，以必需、够用为度，以讲清概念强化应用为重点，加强针对性和实用性，突出高等职业教育培养目标和人才规格的要求。

本课程作为建筑设计技术、建筑工程技术和水利水电建筑工程、水利工程等专业群的一门重要专业基础课，其主要作用是为土木工程结构承载能力极限状态计算、正常使用极限状态验算以及现代施工管理和技术应用打下坚实的基础，对后续职业技术课程，如《建筑结构》、《建筑施工》、《地基与基础》、《水工建筑物》、《水利水电工程施工》起到先导作用。对于土木工程结构的计算，50年代我国采用前苏联的设计标准即许用应力法，70年代我国采用半经验半概率的设计方法，从80年代开始我国逐步完善规范，以概率理论为基础，以可靠度指标度量结构的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行结构设计。国内力学课程的教学内容在轴向拉伸和压缩、剪切、扭转、受弯构件、组合变形构件等强度计算，压杆稳定计算中还在延用许用应力法去解决问题，这与我国现行规范的以概率理论为基础的极限状态设计法截然不同，已起不到力学课程为后续职业技术课程服务的目的。

通过对本课程深入调查研究和课程教学改革实践，依据高职培养生产第一线技术应用性人才和“实用性、针对性、先进性”的教育特点，优化课程内容结构，整合课程内容，其课程内容体系突出以外力（荷载、约束反力）的平衡、内力的分布规律（轴力图、剪力图、弯矩图）、应力的计算方法及分布和变形的计算。形成了与外力、内力、应力及变形“三力一变”为核心内容。课程内容改革将使职业教育特色更加鲜明，更好地实现以应用为目的，以够用为度的人才培养；将使学生更好地掌握土木工程实用力学的基础理论、基本知识、基本技能，为后续课程建立学习平台打下坚实基础。

二、课程内容体系的建立

1.依据建设水利类高等职业技术人才培养目标和教育特点，按土木工程实用力学课程在建筑行业专业群和水利行业专业群中服务的专业、课程和岗位，构建土木工程实用力学课程服务体系，见图1。

2．依据高职培养目标和教育特点，构建了土木工程实用力学课程的理论教学、实验教学和计算机机算实训三位一体的课程内容体系，优化课程结构，整合课程内容，土木工程实用力学课程内容体系，见图2。

三、课程内容改革与创新

土木工程实用力学主要任务是为后续课程技术应用建立学习平台打下坚实基础。土木工程实用力学课程内容归纳为三力一变，即结构外力分析与计算、结构内力分析与计算、结构应力分析与计算、结构变形分析与计算。上述课程内容是职业必需的知识和技能，是本课程内容改革真正意义是后续职业技术课程建立学习平台，不再是解决构件或结构强度、刚度和稳定性问题。

1.结构外力分析与计算中增加了自重荷载的计算，使学生了解力的来源，也将力统一到工程术语荷载上。体积荷载、均布线荷载、均布面荷载的相互转换；增加结构构件的简化，并与约束类型结合起来，明确约束类型是由工程实际结构构件的简化后抽象而来。

2.结构应力分析与计算是为结构承载力计算建立学习平台，将原力学中的用前苏联的设计标准许用应力法计算轴向拉伸和压缩、剪切、扭转、受弯构件、组合变形构件等强度及压杆稳定性计算略去。重点是应力在截面上的分布和应力大小的计算。

3.结构变形分析与计算是为结构正常使用极限状态验算建立学习平台，把受弯构件变形计算与结构的位移计算进行整合，先介绍变形的概念、给出均质物体的最大挠度计算公式、受弯构件变形简图及不同荷载和支撑情况的S系数，这样从简图中直观看到变形的情况以及最大挠度值的位置，按正常使用极限状态验算受弯构件挠度。

4.轴向拉压实验、弯曲正应力实验、弯曲变形实验，这些验证性实验内容略去。这些内容都是仿效学科教学模式而来的，不适用高等职业技术教育技术应用型人才的培养，验证性实验投资大收效小，而且验证性实验往往采用标准试件、模型等脱离工程实际。对钢筋进行检测取代轴向拉压实验。钢筋检测主要检测钢筋的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能，便于对进场材料的质量进行控制，通过对钢筋进行检测使学生认识钢筋应力应变的发展过程。

5.超静定结构内力计算中创新了计算机机算实训内容，主要培养学生建模的能力、建筑结构设计、建筑施工等解决工程计算问题的能力，为《建筑结构》、《建筑施工》、《地基与基础》、《水工建筑物》、《水利水电工程施工》等课程建立学习平台。使本课程实现传统与现代、基础与前沿、传统教学与现代技术的优化结合。

土木工程实用力学课程体系打破常规的课程体系，更新了教学内容，加大课程改革力度，建立与培养目标紧密结合、面向实际，以应用技术为主线的新课程体系和教学内容。土木工程实用力学课程改革与创新后将使职业教育特色更加鲜明，更好地实现以应用为目的、以够用为度、突出实用性的高职人才培养。

参考文献：

[1]马景善.工程力学与水工结构教材体系的建立及教学内容改革［J］.中国科技信息，2005

[2]中国教育部.关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见.教高［2006］16号

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关键词：职专　土木工程力学　小实验　材料　兴趣　能力

中图分类号：G63　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)006-166-02

职专土木工程力学力学课理论知识太多，职专学生不论是年龄水平还是知识水平都无法承受如此多的理论知识，因此出现教师难教、学生厌学和成绩差的现象，每年补考人数都很多。由于职专学生培养的是基础设施建设方面的技能型、应用型人才，他们无需学习如此多的理论知识，而是要多动手操作，在动手过程中明白其道理，以及与人沟通合作。课题组针对职专学生和课程的特点，经过调查和实验，总结出了不同于传统教学方法的新的教学方法一小实验教学。因为建筑工程实际的各种构件体积大、重量重，无法搬到教学现场，即使在教学现场，也无法模拟工程实际受力进行说明和讲解。所以我们要做小实验，选用适当的材料，模拟结构的构造、模拟构件的受力与变形、模拟构造的原理。把构件与受力缩小，把变形放大，进行单一模拟和实验，既能说明其原理，又能直观展现其受力与变形，学生从抽象的思维中回到现实来，增加课堂趣味性，激发学生学习兴趣，加强动手，转变学习观念，培养学生能力。

1　小实验材料

小实验材料决定职专学生实验方向，让材料在学生的探索活动中起到“无形的老师”的作用。我们着重通过配备学生元件盒和教师元件盒，找到适合职专学生的科学小实验活动的材料，提高职专学生对科学小实验活动的兴趣，加深职专学生对科学现象的探索欲望，从而逐步形成一定的课程体系。

1.1　学生元件盒

巧妇难为无米之炊，为了能让学生在课堂上动手做实验，我们必须准备实验材料，即学生元件盒(如上图所示)。元件盒中配备了金一个属环、一条细链条、一条粗链条、一条粗绳、一条细牛筋、一段松紧带、一根木牛腿柱、四个垫片、两块方木支座、两块木垫块、小链杆四片、螺栓十只，牙签四根、小剪刀一把透明胶圈一个、细线一小团、宽卡纸四片、窄卡纸四片、塑料片若干，粗细铁丝各一段、筷子两根、海绵杆一根、可变平行四边形一个、长条木支座。这些材料体积小、重量轻、选料容易、携带方便、制作费时少、省力，调试容易、保管方便。学生面对这些材料，发挥想象能够做多个小实验。

1.2　教师元件盒

为了把问题讲明白，教师要借助实验来演示，因此教师也要配备元件盒(如下图所示)。元件盒中配备了海绵矩形截面梁圆形截面梁拱形梁个一根、压杆支座模型板一块、可变平行四边形一个、应力刷两把、扁形牛筋一条、木牛腿柱、四个垫片、两块方木支座、两块木垫块、小链杆四片、螺栓十只等，为了不让学生的实验与教师的重复或让学生更有创造性，教师的元件盒不能与学生的一样，同时教师的演示必须让学生看得清，体积要大些，但重量也要轻些。

不论是学生元件盒还是教师元件盒，实验材料都有限，教师在做实验时，可随时借助身边的物品，如手表、锁、粉笔等。或课前提早做准备材料，还可布置任务让学生准备材料，我们利用材料的收集这一环节来扩大我们科学教学的影响面。同时，对学生元件盒也要加强管理，否则，学生会不重视元件盒，没等学完建筑力学，元件盒已经不见了。因此，我们要定期检查，对元件盒保管好的学生给与加分，让学生在整个学习过程都有实验可做。

1.3　力学小实验评分表

既然做了实验，也要有成绩评定，约束学生认真做实验，而不是随便拿来玩的，我们设计一份力学小实验评分表，有内容、有自评分、有小组评分、有老师评分、还有总评，期末作为总成绩的一部分计入总成绩。有了自评，学生才知道自己是否真的去做，有了小组评分，学生受到同学的监督，同时老师的评分给学生以肯定，这样，学生就会有持续的兴趣去做实验。下面是一份力学小实验评分表：

2　小实验教学作用

学生的认识在绝大部分程度上取决于对实验的操作，职专学生能按照自己不同的兴趣爱好、自由地选择操作材料，按照自己对材料的不同理解，结合自己的认知特点和能力水平，通过实验，使职专学生在和环境的互动中主动地得到发展。

2.1　增加课堂趣味性，激发学生学习兴趣

现代教育心理研究也表明，兴趣与学习的关系非常密切，只要有兴趣，学生就不会觉得学习是一件乏味之事。土木工程力学力学一开始上课往往就是理论性知识，教师如果按照课本教，有可能让学生第一节课就陷入畏难的状态，职专学生本身就是应试教育的失败者，如果我们再沿用过去的教学方法来教，学生对这门课就失去了兴趣，将不再爱学这门课。因此，教师要充分发挥聪明才智，设置有趣的、生动的、有吸引力的小实验，让学生置身于一个全新的、丰富而多彩的情景中。第一节课一开始教师就可以当一个模仿魔术师变一个魔术：让学生从元件盒中拿出一条项链般的链条和手镯般的铁圈，左手拿住铁链的一端，让铁链自然下垂，右手的拇指和食指捏住铁圈，让铁圈与桌面平行，铁链钻进铁圈的中心，这时右手松开，学生的铁环落到桌面，而老师的铁环则被铁链套住。这是为什么呢?学生的好奇心马上被吊起，不停地做着实验，百思不得其解，于是老师开始解惑，告诉学生，原来老师拿铁环时不仅右手的拇指和食指捏住铁圈，同时右手种植也顶着铁环，当松开拇指和食指时，中指没有松开，铁环在中指所受的力与重力组成的力矩作用下会翻转落下，于是被铁环套住，这就是力学中的受力，神奇吧。让学生知道原来力学课是这么有趣，寓教于乐是青少年青少年教育的一条基本原则，我们每个人的启蒙教育都是从游戏开始，我们不烦也从游戏开始，让学生一开始对学科怀有好奇心，产生兴趣，高高兴兴学习，乐于动手参与。通过教师的愉快教学，学生无需有意识的努力就能保持注意力及怏然的学习兴趣，积极主动投入课堂学习中，日久天长，学生就会形成对学习的“持久兴趣”。

2.2　增加动手操作，培养学生多方面能力

传统教育有重书本轻实践的趋向，认为理论比实践高明。只把教学看作是一种手段，严肃、沉闷的课堂气氛压抑了学生的活力。现代教学理念是以能力为中心，即知识的理解能力、实践操作技能和解决问题的工作能力，合作交流等方面的能力，强调能力的全面性。小实验教学是让学生在做中学、学中做，学生主动探索，主动思考，亲身体验，动手创立起来的。在动手过程中手脑并用，领悟科学思想观念及科学的观察；进而学会发现问题，解决问题，并在发现问题，解决问题的过程中，提高分析问题，解决问题的能力，最终达到实践能力的提升。变被动接受知识为主动接受知识。改变过去老师教学生学的教学理念，让学生成为学习的主人，小实验小制作，不但起到知识理解加深作用，而且让学生经历了一个探究的过程，实践过程，这样学生则可以从感性认识上升到理性认识，转变学习

观念，培养学生能力。

小实验强调实践性教学，重能力轻理论。土木工程力学在----学习减小梁弯曲变形的工程措施时，如果让学生用最大绕度公式ωmax=Fpl3／48EI和ωmax5ql4／348EI来讲解梁弯曲变形有影响的因素：材料的弹性模量E、对中性轴的截面二次矩I、跨度I、荷载Fp或q，工程常从这几个方面采取措施来减小梁的变形。因此钢梁采用工字钢、槽钢或钢板组合成工字型，钢筋混凝土梁做成箱型，学生肯定不懂，职专学生只要看到公式就觉得晕，若要去推导，更使学生糊涂，爱学的学生一头雾水，学习积极性受到打击，不爱学的学生干脆不学，反正听不懂。接下去无论怎么讲解也不为之所动。学生的主体参与就很难发生，没有学生的主体参与，教师唱独角戏，课堂气氛是非常沉闷的，没有生命活力的教学不可能是成功的教学。

现在流行DIY，我们的土木工程课不妨也让学生DIY一把，让学生动手做实验。教师给定实验条件：做几根跨度一样的简支梁，比较各种梁的受力与变形。学生在好奇心的驱使下动手随便做实验，从元件盒中寻找各种材料去制作简支梁。动手操作是职专学生的强项，哪怕没有结果，学生也会去试一试。学生用较硬的纸片做简支梁，一根粉笔就能使梁明显弯曲，将纸截面折成槽型的简支梁，承受十根粉笔却不见明显的变形。学生还可以将纸折成其他形状进行比较，让学生自己感受到结论(1)采取合理的截面形状可以减小梁弯曲变形。学生还可以用用纸片或钢片或其他材料制成同样的简支梁进行比较，很容易得出结论(2)合理选用材料可以减小梁弯曲变形。学生再在布满荷载变形明显的纸质简支梁上往中间移动支座可以发现，梁的变形减小了，因此又可以得出结论3：减小梁的跨度可以减小梁弯曲变形。最后学生将链条改变放置方式来观察荷载的分布情况与变形同样可以得到结论4：改变荷载的分布情况可以可以减小梁弯曲变形。下图中学生在做小实验的一些照片。在得出结论的过程中，开创学生满堂做、师生满堂议、满堂辩的新教学模式；调动学生的多种感官，学生或则独立思考、或则热烈讨论、或则连连发问，教师或则精辟讲解、或则巧妙点拨、或则参与学生讨论、或则给学生作解答，整个课堂形成一种民主和谐、师生互动、宽松活泼的教学氛围。生在做中学、学中做，动探索，主动思考，亲身体验，是一种外发的行为方式与内生的情绪体验的统一。不仅学习专业知识，还树立责任感，体验教师对他们无私的爱，同时同学之间团结互助的同学关系得到升华，改良人际关系，使学生具有良好的人格特质，有利于今后的人际交往与工作。

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【关键词】材料力学 双语课 研究型教学

【中图分类号】 G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）07C-0137-02

随着经济全球化的不断发展，信息技术的飞速发展，我国涉外土木工程项目的增多，使得开展针对土木工程专业本科学生的双语教学势在必行。同时，材料力学属于工程类专业的技术基础课，除了学习基础知识外，重在培养学生建立工程实际概念，解决实际问题的能力。研究型教学是发展现代素质教育，促使学生全面发展的重要举措。因此，研究型教学在土木工程专业的教学中也得到了运用和研究，是适应时展的必经之路。

本文以培养具备解决实际工程问题能力的双语土木工程专业的本科生为目标，结合延安大学双语示范课程材料力学的教学实践活动，初步探索了双语教学和研究型教学在本科教学中应用的必要性和可行性。

一、双语课与研究型教学

（一）双语课

双语教学作为一种新型的教学模式，在培养具有国际竞争力的高层次、复合型、创新型入才的过程中发挥着非常重要的作用。双语教学是指能在学校里使用第二语言或外语进行学科的教学。我国现在一般所提的双语教学，大多是不同程度地使用英语进行课程教学。

我国2007年开始在211学校建立100门双语教学示范课程，2008年度双语教学示范课程建设项目面向所有普通本科院校申报。2009年教育部计划建设150门双语教学示范课程，进一步增大了双语示范课程建设力度。现代高素质专业人才不仅要具备必须的专业知识，还要具备高水平的专业外语交际与应用能力。同时，实施双语教育也是为了满足学生未来发展的需要――学生将来为了科研工作、获取信息、在合资企业谋求职业都必须具有双语能力，必须是双语人才。这是国家和社会发展的必然。

（二）研究型教学

研究型教学是遵循当代教育发展的一般规律，与创新素质教育相适应的一种教学模式。研究型教学是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础，引导学生创造性地运用知识和能力，自主地发现问题、研究问题和解决问题，在研讨中积累知识、培养能力和锻炼思维的新型教学模式。

研究型教学相别于传统教学中以传授知识为目的，老师占有主体性的教学模式，是在教学过程中以培养学生解决问题的科学思维方式和解决工程实际问题的能力为目的，通过老师的引导、促进和指导，使学生主动地去学习知识，在学习的过程中既学习基本知识也使综合能力和素质得以提高。教师应该培养学生的综合素质和能力。在研究型教学中教师的作用在于能够带领学生分析当前存在的各种问题，培养学生调查分析的能力；能够带领学生分析探索解决问题的可行性；教师应该知道具备怎样的素质和能力能够解决这些问题，从而培养学生的这些素质和能力。在高校，教师的作用不是给学生提供标准答案，而是带领学生思考和分析问题，培养学生科学的思维方式和解决工程实际问题的能力。

教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中指出：“积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力。”明确提出了在高校开展本科研究型教学的设想。从国家实施“211”大学建设项目始，清华、北大等重点大学借鉴国外先进的教学理念，对研究型教学进行了有益的探索和实践，在普通高校和地方性高校中也开展了本科研究型教学的初步尝试和探索。

（三）双语课与研究型教学的关系

双语课以汉语和英语两种语言开展材料力学专业技术课程的教学，旨在拓宽学生视野和思维，培养具有国际眼光，能用英语进行专业技术交流的本科毕业生，其核心仍然是培养具有专业技术知识和能力的毕业生，英语只是语言工具和载体。研究型教学的目的在于改善传统教学注重知识教授和考核的教学模式，更注重在专业技术知识掌握的基础上，培养学生科学的思维方式和解决实际工程问题的素质和能力。双语教学和研究型教学都是为培养适应经济发展国际化和土木工程建设实用性人才服务的，二者的目标一致，都是高素质人才培养的重要手段。双语教学和研究型教学在土木工程专业人才培养中具有相辅相成，相得益彰的关系。用英语讲授的双语课能够开阔学生视野，培养学生用英语表达和交流专业技术知识的能力，而研究型教学能够培养学生解决实际问题的综合能力。二者的有效结合，将发挥各自优势，达到使学生具备用英语获取知识、发现并解决问题能力的目的。因此，双语教学和研究型教学的关系好比一架马车的两个车轮，都为培养现代技术人才服务。

二、材料力学双语课研究型教学的必要性

（一）高等教育的国际化

随着我国加入WTO，在经济与技术方面有越来越多的对外交流与合作，土木工程涉外工程和项目的逐步增多，是土木工程专业开展双语教学的必要性所在。另一方面，高等教育的国际化也促使地方高校的国际交流与合作越来越多。以延安大学为例，每年有不同专业的学生参与1+2项目，参加国际交换生活动。具有良好专业素养和掌握至少一种外语，能进行国际间文化与技术合作和交流且有创新能力的学生是我们当前培养的目标。

（二）传统教学的局限性

传统教学模式是教师向学生单向性传授知识为主的教学模式。在教学过程中，教师是主角，起着专家和权威人物的作用，注重书本知识的传授，向学生传递成熟知识和经典理论为主，缺乏师生互动和学生主动探究问题的过程。课堂教学的方式以“填鸭式”和“引导式”为主，学生成了装载知识的容器，在课堂上是信息的被动接受者，学习的过程以记忆知识为主。这种传统教学模式模糊了教学的主体，难以激发学生的求知欲，学生被动接受抽象的理论知识，很难掌握解决工程实际问题所需的方法和能力。

（三）现代素质教育的要求

土木工程专业的学生开展双语课研究型教学是21世纪素质教育发展的要求。随着经济和技术的发展，对大学毕业生的要求远不是能记住书本知识就可以。经济的全球化和技术的日新月异，一方面要求学生能直接用英语获取信息并能进行跨国项目的交流和合作；另一方面，学生必须具备面对实际工程能发现问题、综合运用技术和知识解决问题的能力。

三、材料力学双语课研究型教学的实践

（一）注重培养学生解决问题的科学思维方式

材料力学是工程力学的重要组成部分，学习的目的不仅仅是掌握力学概念和计算方法，还在于培养解决工程实际问题的思路和方法。在教学过程中，对每一类典型的杆件，都先结合“柱子”“梁”等学生看得见的工程实际构件，引导学生思考如果不安全的危害。接着讲解“校核安全、设计构件截面、求外荷载”三类实际工程问题，然后讲解为了解决问题，必须掌握的力学概念、计算方法和步骤。再激发学生共同思考，得出重要结论。注重培养学生形成“针对工程实际构件提出问题，为了解决问题需要的方法，最后得到哪些重要结论”的科学思维方式。这样一种科学思维方式的培养有利于促进学生形成综合的解决工程实际问题的能力，是工程适用性人才培养的必须。

（二）灵活组织课堂授课语言

材料力学是一门专业学位课，也是双语教学示范课。在讲课过程中，针对不同的内容，灵活组织授课语言。在讲解基本概念，或是学生容易掌握的内容时，采用英语和汉语一半对一半的讲授方式，注意激发学生学习英语的兴趣和掌握基本专业英语和口语表述。在讲解比较难的力学推导和解题步骤时，只用中文讲述，并辅以详细的粉笔+黑板的板述，强调学生掌握重要的计算方法。在教授组合变形等不易板书的图形时，运用多媒体课件，辅以一定的双语讲解，创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境，为教学的顺利实施和良好效果提供有利的保障。

（三）重视教师素质的提升

在教师自身素质方面，一方面坚持教学水平与科研水平兼备，强调“教、学、研”的统一。鼓励教师在开展教学的同时，积极申报各级各类科研和教改课题，在开展科研课题的同时，不断提高教学水平，将最新的科研前沿问题用浅显易懂的语言给学生做介绍，鼓励学生参与科研创新项目。我们在开展延安新区工程为背景的国家科技部科研项目的同时，指导学生申报了国家大学生创新项目。取得了教、学相长，研、教相辅的效果。另一方面，重视英语水平的不断提高，从每一个单词的准确发音到世界名校公开课的认真学习，注重课堂讲授口语的流畅生动和专业术语的准确无误。

（四）重视现代化教学方法的运用

采用传统板书、多媒体课件、动画展示和英文视频资料等多种形式相结合的教学方法。在材料力学双语教学开展过程中，一直强调粉笔+黑板的传统板书方式。在讲解复杂的力学推导时，这种方式能让学生紧跟教师的思路，给学生自己思考和动手的时间，便于学生理解和深入掌握。在讲解较难的专业术语和英语表述时，也在黑板上详细标出音标、音节等，促进学生的记忆和学习。在传统板书之外，借助我校完善的多媒体设施，恰当地利用PPT课件、动画 、英文视频资料等多媒体手段，用逼真、形象、色彩丰富的效果演示原理、过程等，有利于调动学生学习的积极性和主动性，激发学生的创造性思维和对本课程的兴趣。

双语教学和研究型教学是在全球化经济形势下，高等教育“面向世界、面向未来、面向现代化”的必然选择，也是土木工程专业培养具有解决工程实际问题能力和综合素质，用世界通用语言进行技术交流和项目合作高素质人才的必由之路。尽管不同层次、不同地域高校具有不同的开展双语课研究型教学的特点和待提高的地方，但都在进行有益的探索和实践。在未来的教学过程中，笔者将继续进行实践和探索。

【参考文献】

[1]韦宝平.创新教育视角下的研究型教学[J].江苏高教，2003（4）

【基金项目】延安大学材料力学双语教学示范课程

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［关键词］结构力学 应用型 教学改革

［作者简介］李延强（1973- ），男，山西祁县人，石家庄铁道大学工程力学系，副教授，硕士，主要从事桥梁结构施工力学行为分析和损伤识别研究。（河北 石家庄 050043）

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2012）24-0142-02

应用型本科教育具有鲜明的技术应用型特征，以适应社会需求为目标，培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才。就工程领域而言，应用型人才是指在工程第一线，从事制造、施工、运营、维修和测试等方面的工艺、技术和管理工作的高级专业人才①。根据培养目标，课程教学中应以“应用”为主旨和特征构建课程的教学内容体系。土木工程学科是一门重要的专业基础课，旨在培养学生熟练分析和计算杆系结构的能力。该课程掌握的好坏，不仅直接影响到学生对后续钢筋混凝土、钢结构、桥梁隧道等专业课的领会和贯通，而且会对其今后从事土木工程相关的专业技术工作产生较大影响。且能够熟练应用结构力学的基本原理、方法及相关力学类软件去解决实际工程结构问题，也是现代应用型土木工程技术人员应该具备的一种基本职业技能。面向现代工程应用型教育是现代结构力学改革的一个重要方向，如何使结构力学教学反映现代土木工程技术水平是面向应用的结构力学教学改革的核心。

一、需要优化教学内容

面向专业基础理论、方法及基础应用教学是专业基础课教学的基本特征，传统上是一种“远离”工程实际偏于“理论化”的课程教学，要使专业基础课面向应用，需要针对专业基础课的特征及当今技术发展现状，对专业基础课的教学内容进行优化。由于专业技术的发展会导致专业基础理论中某些内容的作用和地位发生改变，因此曾经适用、有价值的理论方法、例题或习题，可能会变得不适用，或者其作用或地位变得不那么重要。然而，为了体现专业基础知识的系统性，教材中可能依然保留了这些内容。显然，如果不注重教学内容调整与优化，仅按教材组织教学内容，教学内容不能与时俱进，教师再努力负责，再好的教学艺术素养，也很难达到符合专业要求的教学效果，甚至可能产生误导学生、浪费学生时间之嫌，也容易导致学生感觉到因学习一些“没有用”的知识而产生厌学情绪，导致“学而无用”的现象发生。同时，随着科学技术的不断发展，一些新技术、新方法在工程结构中得到了不同程度的应用，这也需要教师根据科学技术的发展，不断地丰富和完善授课内容，及时补充新的知识，这样才能使学生紧跟时代的发展，掌握科学前沿知识，也才能更好地适应实际工程发展的需要。能够给学生提供合适的教学内容是评价教师教学水平一个重要指标，因此，教师需要在遵守专业课教学目标的前提下，对专业基础课的教材内容作出必要的调整，按照专业技术水平和应用型本科教育要求，精心组织教学内容，对一些已经过时或意义不很重要的经典内容作出必要的压缩或删除，甚至对一些必讲内容还需要赋以更丰富的时代内涵，使教学内容既能反映专业基础课的特色，同时又更加适用，更加有利于后续专业课、课程实习和毕业设计等教学环节的教学。

面向应用的结构力学教学，要求学生熟练掌握静定结构、超静定结构内力和位移计算的基本原理和基本方法，能熟练应用计算机进行杆系结构分析计算，并能对结构的受力进行初步的定性分析等。特别是在当前“大土木”的“厚基础、宽口径”培养目标下，理论课时进一步压缩，因此，夯实结构力学基础知识和基本理论，拓宽专业知识面和应用面，合理调整结构力学教学内容就显得尤为重要。我校使用的结构力学教学教材，属于普通高等教育“十一五”国家级规划教材，虽然不断改版，教材内容不断调整，但还存在一些内容不适用的现象。例如，教材中保留的桁架结构和单跨静定梁的内力分析、虚功原理的证明、力矩分配法等内容，已经被现代工程结构分析技术所淘汰或者很少采用，对这些内容的详细讲解已经不能适应现代面向应用的结构力学教学要求，因此需要对这些内容进行必要的删除或课时压缩，而一些现代工程结构分析技术所必需的经典理论内容如力法、位移法（矩阵位移法）的基本原理、基本方法及基本应用的讲解则需要加强。对教学内容的调整，应注重培养学生依据基本原理、方法对简单的静定或超静定结构的内力、位移的手算能力、力学行为分析能力，同时在教学过程中需要适当融入实际的工程应用案例介绍，适当强化结构力学计算机计算技术，加强学生建模计算能力的培养，而这些均是当今土木工程技术对结构力学教学课程提出的基本要求。

二、需要融入工程案例教学

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关键词 土木工程；应用型教学模式；应用型人才

中图分类号：G642.4 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）33-0081-02

应用型教学模式是以培养应用型人才为导向，以培养学生应用能力、自主学习能力和社会适应能力为基本取向的教学模式，其从课程各个关键环节——教学目标、教学内容、教学方法以及教学评价——均体现出应用型教学的思想理念。土木工程专业学生主要学习工程力学、建筑工程结构、工程项目管理、工程经济学等土木工程建设方面所需的基本理论与知识，受到课程设计、实验操作和现场实习等方面的基本训练，具有从事建筑工程结构设计、工程项目管理、房地产开发与经营管理等方面的实践能力。其各科课程按不同知识领域分为七大模块，见表1。通过分析它们之间的各自特点以及关联之处，研究如何在土木工程教学大体系中体现“应用型教学模式”具有深远的意义。

1 教学目标更加适应新时期应用型人才培养的需求

1）图模概念形成模块中的课程，可以进一步强化学生对建筑模型的感官认识，以及对建筑图的立体空间想象。

2）专业力学基础模块中的课程，可以进一步加强学生将工程实物化为工程模型的能力，加深学生对力学模型认识的形象性。

3）专业实验基础模块中的课程，可以进一步让学生将基本操作实验和工地现场实际实验进行比较了解，加深学生对实验操作实际性的了解。

4）专业设计原理模块中的课程，可以进一步加强学生对实际图纸的读取和运用能力，加深学生对设计原理应用性的理解。

5）工程施工管理模块中的课程，可以进一步强化学生对施工方案及施工管理之间联系的认识，加深学生对工程实际动态实施的了解。

6）工程经济造价模块中的课程，可以进一步强化学生对施工方案管理及工程造价之间联系的认识，加深学生对工程实际动态经济控制的了解。

7）工程软件应用模块中的课程，可以进一步强化学生进行全过程的信息化管理，加深学生对工程实际全面信息化管理的认识。

2 教学内容更突出实际应用性环节的设置

上述七大模块知识领域的科目又可分为两大类：

第一类，实际应用性较强的科目，包括图模概念形成、专业实验基础、工程经济造价、工程施工管理、工程软件应用；

第二类，理论分析性较强的科目，包括专业力学基础、专业设计原理。

不同类别的科目在教学内容的编排上有不同的特点。

实际应用性较强的科目比较容易联系实际项目，课程内容安排上往往通过相应的实验或实践就可完成其应用性内容的强化。

1）图模概念形成中的课程，可以更多地引入三维模型的观看，以及联系工地现场的建筑实体。

2）专业实验基础中的课程，可以更多地引入工地现场实验的内容。

3）工程经济造价中的课程，可以更多地引入分析实际清单和定额的内容，并配以相应的动态经济分析；

4）工程施工管理中的课程，可以更多地引入施工方案的分析比选以及与工程管理间的动态关系。

5）工程软件应用中的课程，可以更多地引入信息化综合实操管理内容，让学生体会从设计到出图到施工管理及造价管理等全信息化过程。

而理论分析性较强的科目则属于极典型的工科课程，通常教学内容抽象乏味，任课教师不太容易使课堂生动有趣，学生也不太容易接受理解，造成这些科目特别难学的状态[1]。而这些科目又绝对是土木工程专业最重要的基础课和核心课，所以能够提升这些课程的教学质量对土木工程专业教学具有极重要的意义。这类课程必须紧密联系应用性较强的科目或者实际应用性内容，以此增强其形象性，加强学生对这些课程的理解。

1）学习专业力学基础的时候，要结合专业实验基础和图模概念形成领域的科目，每门力学课程都要联系自己的实验科目，让学生边学习边参与到动手实践中，这样才能使难以理解的力学转化为可视、可操作的过程，增加学生的兴趣和理解力；每门力学课程都要紧扣工程实体模型进行学习，力学学习如果离开了实体模型，就失去了它有效的针对性，使学生感觉摸不着边际，甚至一头雾水，不知道学这么难的东西有什么用处。

2）学习专业设计基础的时候，要结合图模概念形成、工程施工管理、工程经济造价将所学内容进行图纸形象化认识、施工现场形象化认识以及造价算量形象化认识，让学生明确所学的原理在实际应用中是如何存在体现的。首先，要增加建筑标准设计图集的内容，教师在讲解设计原理的同时，配合图纸讲解以及规范识图规则的灌输，加强课程的形象性以及应用性能。其次，强化实践应用的操作性，加强建筑标准设计图集的应用，让学生完整地进行小型工程的设计、绘图以及造价提量等任务，让学生体会它们之间的关联，使小小的实践设计发挥最大的实际应用作用。

3 教学方法更注重激发学生的学习主动性

对于实际应用性较强的科目，即使先介绍理论内容，再引导大家完成题目，也比较容易让学生接受；但是理论分析性较强的科目，如果直接介绍理论，可能让学生接受起来存在很多问题，所以可以先通过“案例导入法”让学生将抽象的原理认识直观化，再通过“问题导向法”调动学生自己积极思考，加强学生自身学习主动性。

所以，对于土木工程这样的工科学科教学，一套图纸在教学上的应用是非常重要的。一套图纸就可以作为一个工程项目案例，项目就是实战，让学生在教学中成为主体，由项目引导教学[2]，让学生在学习过程中解决与此相关的工程相关问题。由此，既可以把学生的吸引力抓住，也可以把各门学科串联起来，甚至可以让学生完成图纸的若干问题分析以及讨论。于是，一套图纸不仅整合了教学方法的呼应，也贯通了各课程之间的关系，这样的教学效果要远远好于传统的授课形式。总而言之，一个好的教学方法就是要突破传统教材的理论框框，而将鲜活的案例引入课堂，这才是最有活力的教学方法。

4 教学考评及相应的考核体系更强化应用型环节的比重

教学考评及相应的考核体系应该全面体现出教学目标的要求，应该突破传统的考核方式，在考虑基础知识掌握的同时，加强应用能力的考核。应分别在命题内容、形式和考试形式、方法上对课程内容进行知识、能力、素质三个方面的分析解剖，按一定的比例科学设定，给学生适当的时间与空间，分别检测其知识、能力、素质三个方面上对知识的掌握和在智能上的发展程度。考核形式也可以从封闭式考试扩展到开放式考试或组合式考试[3]，综合考评成绩也应该包含应用能力的测评，学生通过课堂讨论、提交作品等方式积极参与到课程的应用能力培养当中，就应该给予一定的加分，以此激发学生参与到课程的实际应用环节，提升学生的学习主动性，也会增强整个课程的教学效果。

5 结论

综上所述，“应用型教学模式”在土木工程各学科中推广时，不要把各门课程当作独立的个体讨论教学，而是应该把他们划分到不同的模块中，找出不同模块中各学科中的共性与关联处，使它们既拥有通用的教学框架模式，又有各自的具体内容，在递进的教学过程中不断地重复、引用与加深理解，但同时又尽可能地相互呼应，进行整体的优化整合，将各学科的教学过程融合成一个大的体系。

参考文献

[1]欧青立.工科专业课程教学特点与育人[J].株洲师范高等专科学校学报，1999，4（2）.

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关键词：力学 课程体系 平台课程建设 优化

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0146-01

为改革本科课程体系结构和教学内容，加速构建应用型大学本科教育教学体系，学校按“上手快，后劲足”的要求，按学科大类设置平台课程并加速建设，促进平台课程精品化。

1 建设目的

按照应用型大学人才培养新模式，探索按学科大类进行人才培养和组织教学工作，整合教学内容，优化课程体系结构，夯实和拓宽学生的基础，增强学生的发展后劲。

整合与优化校内教学资源，构建学科大类教学平台和实验平台，进一步提高教学质量和办学效益。

2 建设内容和范围

学科平台课程建设主要针对学科基础课程，分为纵向和横向两类课程。

纵向平台课程建设包括两大类专业：一是属于不同学院、专业方向不同的专业，如机械工程、船舶工程、土木工程、测绘工程；二是同类或相近专业。机械工程及自动化、船舶与海洋工程、机械电子工程、过程装备与控制工程、工业工程、工业设计、土木工程、港口与巷道工程、测绘工程等。建设重点是：一方面要整合不同专业的教学资源，学大纲，统一组织考试等教学环节；另一方面要改革教学内容、教学手段和教学方法，形成若干统一的模块，形成特色明显的模块化、网络化精品课程。

3 学科平台课程的模块设置及建设目标

3.1 模块设置

建设前基础力学类平台课程由建筑力学、工程力学、理论力学、材料力学、结构力学等若干门课程组成。

建设后基础力学类平台课程仅由工程力学、理论力学、材料力学等课程组成（见表1）。课程门类、层次明显减少。教学管理、档案管理、资源利用得到优化。

3.2 建设目标

（1）教学条件建设

①建立完善的教学大纲和教学要求，明确基本要求，突出重点、难点；

②建立齐全的教学文件档案，包括教学任务书、教学日历、教案、多媒体课件、理论力学和材料力学试题库、历届《理论力学》、《材料力学》、《工程力学》考题等；

③建立和严格执行互相听课、教研活动（每学期2-3次）等制度，包括研讨教育思想和观念、教学法，开发CAI课件，分析考试情况等；

（2）教学改革

①课程内容改革既要注重使学生能建立扎实的力学基础，又能加强对学生创新思维的培养；

②在采用多讯道教学手段的同时，根据授课内容采取启发式、讨论式等教学方法，在不增加课时的情况下，加大教学信息量；

③严格考试要求和评分标准，坚持课程组统一（背靠背）命题、流水作业评分，实现学生整体考试成绩呈正态分布，并进行考试方法改革和探索，实行闭卷和开卷考试相结合的考试方式。

4 建设程序

争取通过学校运用项目管理方法，加强学科平台课程建设与管理。学科平台课程建设程序如下。

（1）学校根据发展规划和教学改革需要，提出建设学科平台课程的需求。相关学院根据建设需求，推荐学术水平高、教学经验丰富、工作责任心强的教师（一般应为教学团队首席教授）申报学科平台课程建设项目。

（2）项目申报人提出学科平台课程建设规划和实施方案，组织相关教师进行认真论证，论证通过后报学院批准。

（3）学校组织有关专家对项目申报人提交的平台课程建设规划和实施方案进行审核，经专家审核通过后正式立项。

（4）学校根据《平台课程建设合同书》对建设项目进行进度管理、经费管理和质量管理。

（5）各学院根据学科平台课程建设实施方案，结合所设专业的人才培养目标和教学需要，选择相应的学科平台课程模块，制订所设专业的“本科综合培养计划”。

5 建设成效

教师资源得到合理利用，原来的单班授课改成合班，既节省了开支，又优化了资源。

硬件资源得到充分调配，教室使用率得到优化，实验设备利用充分，网络教学更加合理。

管理资源趋于规范，教学档案条理清晰，便于操作。

参考文献

[1] 钱令希，钱伟长，郑哲敏，等.中国大百科全书（力学卷）[M].北京：中国大百科全书出版社，1993.

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关键词：多媒体教学；土木工程；课堂教学；网络教学

中图分类号：G642　文献标志码：A　文章编号：1009―4156(2011)02―134―02

多媒体教学是指在教学过程中合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，以多种媒体信息作用于学生而形成的合理的教学过程结构。对于培养各种高级工程技术人才的土木工程专业来说，其专业课程则主要包括在专业基础课之上的《桥梁工程》、《隧道工程》、《房屋建筑学》等这些与各种结构物的设计原则、构造形式和施工方法有关的课程。这些课程特别适合采用配以大量图片、Flas及3D视频，并能够实时更新的多媒体教学形式。

一、课堂教学环境下的多媒体教学

在课堂教学环境下，多媒体教学主要以幻灯片形式为载体，配以声音、图片、动画和视频，结合教师对教学节奏的合理控制，来达到增强感官冲击性、提高教学效果的目的。课堂教学环境下多媒体教学的优势主要表现在以下两个方面：

(一)利用多媒体技术加强专业发展史的教育

专业发展史是科学和人文紧密结合、共同发展的历史。教师在专业教学中的知识传授只有结合知识产生、发展的历史，才能促使学生更深刻地理解知识，促进学生的内化过程，因此专业发展史的教育是每门专业课程中重要的，也是必须的讲授内容。

对于土木工程专业来说，其专业研究范畴主要包括建筑物、道路、桥梁等结构物，其专业发展史不仅仅是一种理论或科学研究方法的发展，而是需要从各种构筑物的外形、构造细节、建造工艺等方面来反映其发展过程。在多媒体技术没有应用之前，这些内容只能凭教师口授，配合在黑板上勾勒出这些构筑物的简单外形，但要全面反映所有结构类型的演变是不可能的，甚至是不现实的，因此，学生不能从感官上去切身体会到人类文明历史的形象演变过程。

多媒体技术的出现使这些问题得到了很好地解决。以土木工程专业中的《桥梁工程》课程为例，在讲授桥梁发展史时，可以将各种桥梁图片按照其发展顺序制作成幻灯片，通过视觉角度去直接体会桥梁建筑的发展演变过程。同时，还可以将桥梁结构与同一时期的其他构筑物进行对比，找到二者之间共同的时代特色；可以分别以我国的桥梁发展和世界桥梁发展为主线进行演示，将二者在同一时期的桥梁发展进行横向对比。通过桥梁图片的展示，可以让学生从我国桥梁与西方桥梁在造型艺术和建筑材料上的差别上更深刻地体会到中外文化之间的差异；还可以使学生认识到我们的祖先在世界桥梁建筑史上的辉煌成就，从而使学生感受到作为一名中国人的骄傲与自豪，激发起学习好本专业课程的欲望和热情。

(二)利用多媒体技术加强教学过程中的直观性和便捷性

对于建筑结构和桥梁结构这样的构筑物，要想深入了解其力学性能和设计原理，必须首先要认识它，了解它的整体尺寸、形状和每一部分的构造细节。在不采用多媒体技术时，对一些组成结构的基本构件，教师都要在黑板上画出其立面造型和截面形状，但为了不占用过多的课上时间，教师在黑板上也仅能画出示意图，对一些较复杂的结构，就无法进行绘图演示，这就使学生对这些构造细节的了解仅停留在想象阶段，或是通过后期的认识实习才能完成，使授课效果大打折扣。

采用多媒体技术，则可将这些构造细节提前制作好图片，在课上直接进行展示，让学生能比较全面地认识一种细节的各种不同的构造形式。在讲授某一构造细节时，还可以对该构造细节不同组成部分设置不同的颜色，配以幻灯片中的动画设置，对于有某些动作功能的构造，可以通过制作小动画来进行讲解，这样不需要烦琐的语言讲解，就可以使学生一目了然，接受起来既直观又形象。

在土木工程中各种构筑物的专业课程中，施工过程和施工方法的讲解也是一个非常重要的内容，在这方面，多媒体技术发挥了传统教学无可比拟的优势。利用多媒体技术，可以将各种施工过程制作成动画，动态地显示施工过程的每一个步骤，甚至对于施工机具的运作原理也能清楚地进行演示，这样，学生可以对施工方法有一个直观清晰的理解和感受。

二、网络教学环境下的多媒体教学

(一)网络教学环境下多媒体课件的制作

在网络教学环境下，多媒体课件则需要运用网页设计、编程、图像处理、绘图、动画制作、视频处理等方面的技术制作成网页形式。网络版多媒体课件制作时的要求：

一是方便教学，教学内容要能够快速切换，教师可以有选择地教学；二是在网页里使用仿弹出对话框技术，避免浏览窗口跳动的问题；三是使用模板，格式尽量统一，减少代码数量；四是课件中要包含大量的交互式动画、图片、视频资料等，并注意能根据需要控制播放；五是课件制作时在色彩选择、界面风格等方面要注重美观和艺术效果，要选择符合各种桥形意境的背景音乐，增强感染力。

(二)利用多媒体技术加强网络教学的交互性和趣味性

在网络教学环境下，没有课堂教学中教师与学生的面对面交流，因此，在网络版多媒体课件中建立专家数据库和信息反馈系统，增强人机交互功能就显得尤为重要。人机交互系统是一种开放式的教学模式，可以建构新型的、开放性的“双向式”教学方式，并实现真正的“多向式”教学，在土木工程各种构筑物的设计原理和设计方法中可以发挥突出的作用。

例如，在构筑物基本构件的设计原理中，可以预先给定荷载、构造等条件要求，让学生根据学过的设计原理和设计准则选择截面形状和材料等级，经过设计验算后将构件的截面尺寸和配筋量大小输入课件的输入窗口，经过专家数据库中设计准则的校核，来判断设计结果是否合理。在桥梁方案或建筑方案设计比选中，则可以预先给出各种构筑物的基本组成构件，然后学生可以像搭积木一样，任选不同类型的基本构件，拼成不同类型的桥梁或建筑物，再通过预先给定的每个基本构件的经济预算，以及各种结构形式的施工预算，给出综合的经济指标，最终反馈给设计者最优的设计方案。

在设计人机交互界面时，主要考虑以下几个方面，即交互系统的友好性、灵活性、透明性、一致性、艺术性，互动环节的设计不需要太过精细，能使学生在互动操作中对设计原理和设计方法有明确的概念和实践操作即可，因此应尽量界面简洁，可操作性强，同时要增强趣味性，提高课件学习者的参与热情。

三、应用多媒体教学时应当注意的一些问题

(一)课堂教学中多媒体技术的应用效率

多媒体技术集声音、图像、动画、视频为一体，在现代教学中起到了越来越重要的作用。但是，多媒体技术的使用应根据授课的内容来调整。对于《桥梁工程》、《隧道工程》、《房屋建筑学》等专业基础课，由于设计公式推导、计算原理的内容较少，主要是结构构造、施工方法，所以特别适合采用多媒体课件中的图片、动画和视频形式来表现；而对于《工程力学》、《结构设计原理》、《水力学》等课程，则应有条件地使用多媒体课件，对于公式推导等内容还是需要进行板书，这样在板书公式推导的过程中，学生能有一个逐渐接受和消化的过程。因此，多媒体课件只是教师授课过程中的辅工具，教师应该能够充分驾驭这种工具，扬长避短，而不是一味地依赖。

(二)正确把握教师在多媒体教学中的角色和作用

传统的教学模式是以掌握知识为目的的“维持性学习”，信息社会则要求建立以“掌握获取，应用与创造知识的能力为目的”的创新教学模式。在现代课堂教学中，教师除了具有传统的教学艺术，应该更注重教学设计的能力、信息的筛选能力、教学媒体的综合运用能力和教师主导作用的调控能力等。

篇10

关键词：合作；教学实践；力学

中图分类号：G71 文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）07-0096-03

一、课程改革的缘起

《土木工程力学》是中职土建类专业的一门重要的专业基础课，是连接公共基础课与专业课之间的桥梁和纽带，既包括理论又包括相关的工程实际问题。与其他专业课程相比，存在着理论知识概念抽象、计算公式多、连贯性强的难度。笔者曾对建筑施工专业共221名学生进行了统计问卷调查，对本课程仅有60余人能跟上教师进度，131人缺乏学习的兴趣，155人认为太难，力学期考及格率不到50%。教师也普遍反映在授课时常有种挫败感，觉得自己像是在台前演独角戏，引不起学生的共鸣，体会不到被需求感和教学的乐趣。笔者针对上述现象分析：（一）“厌学”——旧的传统“填鸭式”教学方法已不适合中职生的学习特点和力学学科特点，本来力学理论就抽象难懂，再加上教师满堂灌，学生听了不到十分钟就感觉厌倦；（二）“畏学”——学生信心不足，由于没有良好的学习基础，力学教材中计算内容偏多且和数学挂钩紧密，学生认为所学内容超出了他们的认知水平，如果教师再一味地强调力学计算，则是雪上加霜；（三）“生源”——由于高校大规模的扩招，中职校的生源随之减少，学校为了自身的发展不得不降低招生要求，这样致使中职校学生总体素质下降。

面对这种局面，教师如果不从自身教学策略上找原因想办法，只会“牢骚满腹、怨天尤人”，把学生成绩不佳全部归之于中职生接受能力差、学习态度不端正等客观原因，那样教学效果必定不尽人意。因此找到一种能够提高学生自我效能并适合本学科特点的新的教学模式势在必行。

二、合作学习的提出

在我国最早的教育文献《学记》中记载，“独学而无友，则孤陋而寡闻”，这是重视同伴之间在学习中合作的早期阐述。中外学者长期大量实践研究表明，合作学习作为一种目标导向活动，着眼于同伴人际之间的互动，通过合作交流、共用材料、研究共同问题，构建师生、生生之间多边、立体的互动结构，可促进学生认知、情感和技能方面的全面发展，显著改善课堂心理气氛，满足学生对归属感和影响力的需要，并可大面积提高学生的学业成绩。

《土木工程力学》教学中重点要解决的是如何激发学生的学习兴趣和引导学生的逻辑思维，培养学生的力学素养，而不是仅仅对学生进行知识、结论的传递。当学生遇到某些疑难问题时，如果还是停留在“传统教学法”中教师“满堂灌”，学生知识的形成方式只是依靠外界的被动输入，发挥不出学生的能动性，而经过合作小组成员之间主动的思维碰撞（讨论、质疑、争辩、互助、达成共识）来解决问题，则是自我发现、自我探究的过程，这样不仅能激发学生探究热情，还培养学生的团队精神和协作能力，所以在力学课堂教学中采用合作学习模式显得尤为必要。

三、合作学习的实践探索

（一）合作学习的应用程序

课堂教学组织实施集中反映出教学理念与教学思路的设计，将合作学习应用于灵活多变的课堂中以促进学生积极地交互作用是提高教学有效性的关键。

运行程序具体如图1所示：

图1 合作学习的运行程序图

（二）合作学习的应用策略

1、准备阶段的策略

合作学习依赖于教师充分的准备，教师在准备阶段的指导策略是合作学习顺利开展的基本条件，而课前的任务设计和情境设计是小组合作学习成败的关键。首先根据多重能力对待原则，把学生按每组四到六人进行分组（班级人数最好控制在45人以内，人数过多的班级应再配备一位老师协助管理）。分组时要充分考虑到组内学生的学习成绩、交往技能、性格特点等方面的异质性，尽量做到组内优、中、差协调组合，组间总体认知水平基本一致。各组组长的选定可采取组员内部推选、教师指定等方法选择，必要时对组长进行一定的培训（例如如何分配任务、如何处理组内冲突、如何加强组间联系等）。其次，要向合作小组明确告知合作任务，他们只有对“学什么、怎么学、新旧内容之间的联系”等有清楚的把握后才能有效地开展合作。任务设计的难度要适合中职生的认知水平（尤其数学基础较为薄弱），他们受长期形成的消极的自我心理暗示，在以往学习过程中成功体验很少，和同龄的普高生相比畏难情绪尤为严重，甚至以此作为逃避学习的理由，所以刚开始合作学习时，教师应启用相对简单的任务为学生提供成功的机会，提高学生的自信心。以“必须”、“够用”为原则，“弱化”力学计算，“强化”学生实践能力，特别注意要与学科专业人才培养目标进行紧密联系，这样既符合职专生认知的特点、降低其认知的难度，又培养了学生的专业素养。

确定合作学习任务后，还要想办法让学生“动”起来，否则再好的教学设计理念也无以实施，提高教学效果也都成为空话。因此在课堂中可通过赛事、问题、角色、游戏、案例等多种途径进行情境设计，并且开发和利用跟教材配套的“力学小实验元件盒”（里面配置相应的各种力学实验材料）和多媒体课件进行辅助教学，以吸引学生主动参与到学习中来，从而改变传统教学方式下枯燥的教学气氛。例如“减小梁的弯曲变形的工程措施”内容讲授时，可以设计这样的教学情景：采取小组竞赛的形式进行“加载比赛”，提出“由学生自主设计梁的截面形状及加载位置，使之承载力最大者胜出”。合作小组利用力学元件盒所提供的材料进行设计、制作并观察承载的效果。有的学生把梁体折成不同截面形状（例如槽型、T型、箱型等）；有的学生通过移动梁体的支座以模拟简支梁、外伸梁；有的学生把荷载集中或分散放置以模拟荷载在梁体上的不同分布。课堂整体学习气氛非常活跃，学生参与热情空前高涨。

2、实施阶段的策略

教师是学生发展的促进者，是学生的顾问，教师在实施阶段的指导策略是合作学习有效开展的基本保证。合作学习提倡积极分享信息，相互帮助，由于学生的差异性，在合作学习会出现学生“偷懒”现象，此时教师一定要充分发挥指导和监督作用，尤其要关注班里处于劣势地位的学生，发现他们的闪光点向全班展示，以激发他们主动参与学习的热情。教师不仅要为学生提供背景知识，提供问题指导，还要加强学生的合作技能，协调学生之间的矛盾，及时帮助他们调整消极情绪和行为。合作学习重在“引导”而不是“告知”，要充分信任学生，放手让学生去摸索，虽然刚开始学习进度会慢一些，但只要坚持下去一定会有所收获。

例如：“受压构件的稳定性”这节，以往学生普遍感觉这部分内容抽象难懂，特别是计算临界压力的欧拉公式复杂难于掌握，以往教师在台上独自讲，效果不佳。所以在课堂中要充分发挥合作小组集体力量的优势，通过共同探讨研究达到降低理解难度、记忆深刻的目的。首先向学生展示由于受压构件失稳而导致“横跨圣劳伦斯河的大铁桥在施工倒塌”的案例，给学生以心灵的震撼，激起其使命感，让他们先“动”起来。接着鼓励合作小组开展以下合作探究：分别采用不同材质相同长度、相同材质不同长度、长度材质相同截面形状不同（形状自设）的细长杆，对其截面顶端加载，观察压杆失稳现象及模拟支座体会支座约束对压杆稳定性的影响。各小组成员分工合作，有的学生负责实验设计，有的负责动手操作，有的负责观察记录，有的负责成果展示，各尽其职。教师在旁边指导监督，避免小组合作学习偏离正确的教学轨道。学生在设计截面形状和模拟支座时想法五花八门，但其中都折射出相应的力学原理，经过大家团结互助，各小组都圆满的完成学习任务，一改以往学生对本节内容“畏学”的现象。

3、总结阶段的策略

总结、评价是合作学习的重要组成部分，教师针对学生成果展示过程中出现的问题及时进行反馈。合作学习作为新课程提出的一种新的学习方式，其评价内容与传统教学中仅以书面测验评定学生成绩的评价方式相比大不相同，提倡激励性评价。教师要充分认识到中职生特殊的学习心理问题，不宜在评价中影响学生的自信心，而是让他们意识到进步的可能性和自我完善的方向。所以合作学习把“不求人人成功，但求人人进步”的激励性评价作为最终目标和尺度，既要公平对学生进行合作学习的评价，即要避免出现吃“大锅饭”现象，又要在评价中增加学生的自信心，可以采用“学习结果与学习过程相结合、小组总体与学生个人进步相结合、学生知识的掌握程度与付出相结合”的多样化的评价方式，并且要制订统一评分标准，避免评分的随意性，对参与情况、答题质量、创新亮点等分别采取小组评分、老师评分、师生共评等方式。在知识掌握方面的评分时要充分考虑学生在合作学习前后的提高分，这样激励了学生特别是学习成绩较差的学生的积极性；对于合作技能、学习过程、情感态度等参与情况方面的得分可采用观察记录法、表现评定法进行过程性的评定；每个小组的得分等于所有组员的分数之和，这样强调了小组的互赖，有利于学生的团结合作。

（三）合作学习的应用结果

经过一系列改革探索，笔者对实验班（合作学习）与非实验班（传统教学）进行“学生接受度和学习效果”对比调研，结果表明73.2％的学生非常喜欢合作学习教学模式，20.4％的学生认为这两种教学模式都可以接受，仅有6.4％的学生认为传统教学模式优于合作学习教学模式。实验班中82.6%的学生认为通过合作学提高了自身的合作技能，对力学学习存在畏难情绪的学生人数比例也由传统教学中的70.1%降低到28.9%，除此之外，采用新的评价方式后，学生的期考及格率提高到82.3%，远远高出传统教学中仅靠书面测验测定出的45.8%的及格率。具体如图2所示：

图2 合作学习教学模式实施效果调查表

调查数据分析充分显示，《土木工程力学》教学中引入合作学习教学模式的效果显著，学生由以前的“厌学”、“畏学”转化为“乐学”、“好学”，学习效果明显得到提高，同时教师也从学生积极的学习面貌中体验到了教学的乐趣和成就感。

四、合作学习实践体会

在教学实践中，提高合作学习的实效性，要避免以下“误区”：

（一）重“形”不重“质”

在课堂实践中，有些教师认为合作学习就是把学生进行简单合作分组后让他们围坐在一起，然后分组对课堂提问进行讨论得到结果，就能产生所谓的“合作效应”。于是看到这样一些现象：课堂上小组合作讨论气氛很活跃，仔细观察便会发现，学生的合作学习只流于形式上的热热闹闹，并不能使组中各个成员都积极参与到学习活动中去。传统课堂教学也不乏小组教学，但由于没有明确任务分工到人，小组形同虚设，最后归结到少数人的智慧和能力。为此在实施合作学习时，小组分工要细细化而明确，将一个任务分成若干个小任务，按难易程度合理分

配，并对不同程度的学生设定不同的要求和目标，教师要关注小组成员任务分工是否落实到位，同时还要对“合作进行到什么程度、学生学到了什么、有何体验”进行跟踪关注，才能使学生在相对集中的时间内开展真正意义上的合作探究，避免合作学习仅起到“花瓶”点缀作用。

（二）教师对小组活动“放任自流”

有的教师认为合作学习是学生的合作、学生的学习，自己只是一个旁观者，所以甩手不管。其实不然，教师对合作学习的指导直接影响着学习效果。教师是设计者、引路人，同时又是课堂的监控者，必须对各个小组的合作学习进行现场观察和介入。当然也不能过多干涉打断学生学习，尽量做到引而不发，发而有节。教师要提高自身驾驭课堂管理的能力，否则课堂就有可能出现混乱的局面。教师在合作学习开始之前就制定并告诉学生相关的规矩和要求，以对学生行为进行约束。当噪音过大时，教师要及时加以控制；当讨论出现冷场及个别学生未参与小组活动时，教师要及时提供帮助；当组内、组间出现冲突时，教师针对不同原因采取不同措施，教师对有序开展合作学习的小组及时进行奖励加分。

（三）合作技能训练浪费课时

在课堂教学的具体实施中，教师不愿花费过多的时间进行合作技能的训练，认为这是“吃力不讨好”，其实不然，必要的合作技能训练是合作学习有效开展的保障。笔者刚开始合作学习时曾碰到这种现象：已经对学生展示合作任务，但小组成员依然呆坐着，班级出现冷场现象，场面十分尴尬。经了解原来是学生缺乏相关的合作技能，不知道如何开展合作讨论。所以合作学习初期，应先培养学生的讨论技能（围绕主题、轮流发言、清晰阐述、仔细倾听、尊重他人），然后教给学生基本的合作技能（仔细倾听、说明、求助、反思、自控、帮助、支持、说服、建议、协调等），并强调讨论时只是对对方的观点提出质疑，而不是抨击某个人，始终要记住大家是一个整体，要互帮互助，并力图理解一个问题的不同方面。合作技能的形成是一个长期的过程，需要教师的耐心和有意识地长期培养，按照循序渐进、反复实践、相识而教等原则对学生训练。

五、结束语

合作学习不仅是学生进步的过程，也是教师成长的过程，教师在发挥合作学习给课堂带来活力的同时，还要不断反思自己在合作学习中的指导、监控及效果，及时总结教学策略，力求提高中职力学教学的效果，为社会培养出适合时代要求的复合型人才。

参考文献：

［1］盛群力,郑淑贞.合作学习设计［M］.浙江教育出版社,2006.