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土木工程理論力學教學改革研究論文
摘要：應用型高校是以培養高素質的應用型人才作為目標的，理論力學作為土木工程專業一門重要的專業基礎課，也必須圍繞這一培養目標進行改革。基于此，對理論力學的教學內容、教學方式、教學考核三方面的改革進行了研究，以期更好適應土木工程專業人才培養模式的改變，為培養高素質的應用型人才提供可靠參考和借鑒。
關鍵詞：應用型本科；土木工程；理論力學；教學改革
隨著我國經濟發展從依賴資源、勞動力向依賴創新、人才的轉移和教育教學改革的深入，地方性普通本科高校向應用型本科院校的轉型，為地方和行業培養應用型、專業化的高素質人才迫在眉睫。[1-2]理論力學作為土木工程專業一門重要的專業理論課，是學習材料力學、結構力學等其他力學基礎課，也是鋼結構設計、混凝土結構設計等專業課的基礎，這門課程的教學效果將會直接影響到后續專業課的學習以及工科專業畢業生的培養質量[3]。理論力學的課程教學也需要在向應用型本科高校的轉型浪潮中不斷進行革新與實踐。
1理論力學教學改革的背景
在近幾年教學實踐過程中，筆者意識到土木工程專業的理論力學教學效果逐年下降，具體體現在以下幾個方面：
1.1教材設計針對性不強
理論力學這門課程對學生的數理基礎要求較高，但是由于種種原因，應用型本科高校生源的數理基礎相對研究型大學或教研型大學的生源而言要弱許多，而現有的理論力學教材大多是針對研究型大學編寫的，偏重理論性研究，教材的應用性設計不明顯。理論力學是土木專業和機械專業的專業基礎課，現有的理論力學教材囊括了土木專業和機械專業的全部內容，在內容設置上沒有考慮不同專業的需求。如靜力學部分，對于土木專業的學生來說，與建筑結構相關的約束，如梁和樓板的靜力平衡計算和桁架的內力計算是重點，其中梁和樓板的靜力平衡計算能為材料力學的學習起到很好的鋪墊作用，桁架的內力計算能為將來結構力學的學習打下基礎，而對機械專業的學生來說，圓柱鉸鏈、徑向軸承、止推軸承的受力分析則需要重點講授，桁架的內力計算則可以一帶而過。[1]
1.2教學內容與工程實際脫節
理論力學包括靜力學、動力學、運動學三部分內容，教學內容繁雜、理論抽象、公式較多。例如我校土木專業的理論力學僅為48課時，短時間內課堂教學只能講授教材中基本的理論知識，難以讓學生構建全面的理論力學知識體系，更無法開展與工程實踐相關的教學環節。同時缺乏實驗課時，讓理論力學的學習抽象而不直觀，學生在學習過程中缺乏感性認識，導致對知識的領悟理解困難增大，而且教材中過于理想化、模型化的題目與工程實際聯系脫節，學生在學習過程中很難對理論力學課程的實際應用性作直觀的判斷。如理論力學中的剛體就是理想化的模型，而在實際的工程實踐中是不存在的。
1.3學生學習積極性不高，教學效果不佳
理論力學作為我校土木專業學生入學后的第一門專業基礎課，在大學一年級的上半學期進行。目前，理論力學的教學方式仍是以課堂教學為主，老師單向傳授，學生被動聆聽，教學過程枯燥乏味，學生的學習效果也差強人意。究其原因，主要有兩個方面：一方面隨著高校教育“大眾化”伴隨而來的擴招，學生的學習能力正在逐年下降，而該課程教學內容要求學生不僅需要具備一定的數學、物理基礎，還需要擁有形象思維和邏輯思維能力，而學生基礎的參差不齊使學生很容易產生畏難情緒，影響學生學習的積極性；另一方面課時的精減導致老師和學生過多地依賴于多媒體課件教學，對于應用型本科高校的學生來說，要求在這么短的時間內掌握這么多的內容是極具挑戰性的，況且學生課外自主學習的能動性較差，學生不能及時消化課堂所學，久而久之，隨著課程深入的增加，未能掌握的知識越積越多，學生主動學習的意愿也就越來越小。[2]
2教學改革的內容
針對理論力學在教學過程中所表現出的種種問題，理論力學的改革刻不容緩。本文從教學內容、教學方式、教學考核等方面研究了適合應用型本科高校的理論力學教學模式。
2.1明確教學目標，優化教學內容
為實現我校土木專業培養應用型人才的目標，理論力學的課程應定位為“學生能熟練運用理論力學的基本理論去分析和解決實際工程問題，理論與實踐密切結合”，這就要求老師在教學過程中，合理分配教學課時，刪繁就簡，弱化理論公式的推導，重視分析方法與實踐應用。表1即為我校土木專業學時分配表。對于土木工程專業來說，靜力學中物體受力分析和受力圖的畫法及平面任意力系的平衡是理論力學課程的核心和重點，必須安排較多課時講解和練習，為后續學習打好根基。運動學中的速度、加速度的計算和動力學中的動量定理、動能定理這部分內容與中學物理和大學物理交叉重復，可適當加快進度，安排較少課時,科氏加速度對理論力學后面幾章及將來其他力學專業課的學習亦無影響，且學生學習難度較大，在學時精減的情況下，適當刪掉是合理的。對于理論力學中一些復雜的公式推導，如點的速度合成定理，不需要講其復雜的理論推導過程，只需要強調怎樣使用定理去分析問題、解決問題。[3]在例題和習題的取舍上，題目不可過于抽象化、模型化，應多與工程實踐相聯系，增加習題的趣味性和綜合性，盡可能地為學生留出想象的空間。例如講到平面任意力系的平衡計算，可以列舉工程中常見的塔吊，分析其在工作過程中的受力情況，講到力偶時可以列舉生活中我們常見的方向盤等等，這種理論與實際的結合可以讓學生對這些力學知識產生一種直觀認知，加深學生對基本概念的理解和應用。[4]
2.2轉變教學方式，充分發揮學生的主觀能動性
應用型教育質量的好壞在很大程度上取決于教學方式是否正確。有研究表明，學生一堂課的注意力集中時間不到20分鐘，教師的教學效果的優劣，體現在能否在有限的時間內最大限度地調動學生的學習積極性。[4]理論力學知識傳統的傳授過程是老師向學生的單向復制和灌輸，缺少師生間的互動和交流，不能激發學生的學習熱情。理論力學的教學方式應讓教師與學生在教與學的互動中去實踐。[5]在發揮教師主導作用的同時，尊重學生在學習活動中的主體地位，可以通過啟發式、討論式和研究式等生動活潑的教學方式，互換師生角色，安排學生上講臺講授自己對某部分課程內容的自學總結，使學生真正參與到教學環節中。此外增加實踐教學，如開展簡單的力學實驗或增配教學模具等方式，讓學生通過實際的力學模型將理論知識上升到實踐認知，有意識地培養學生的力學思維模式；還可以通過手工制作實體力學架構模型，如紙質大跨度簡支橋，對其施加作用力，觀察并分析其受力狀態及特點；或是通過計算機建立力學模型，運用cad或ansys等軟件，模擬其受力變形過程，這樣不僅可以極大的激發學生的學習動力，充分發揮學生的主觀能動性，還可以使學生從中獲得成就感，并對理論力學知識在實踐中的具體運用有深入的了解。
2.3完善考核方法，突出實踐能力
理論力學課程教學方向的改革還需科學合理的考核制度的配合。[6]目前我校理論力學的考核仍然是閉卷考試，考核內容偏重于理論，輕視實踐能力，學生成績由平時成績和期末成績兩部分組成，所占比重為3:7，顯然這種考核方式對于評價學生的能力是有限的。因此結合前述的討論，在考核方式的改革中，可以將總成績劃分為幾個部分：平時考勤占10%，作業占20%，課堂討論占15%，實踐成績占15%，期末考試成績占50%，其中實踐成績可以通過建立力學模型或進行力學計算模型分析或參加力學競賽等來評定。這種考評機制可以提升學生的自學能力、創新思維的能力、分析問題解決問題的能力，使理論力學知識不僅僅停留在紙面上，而是應用在實際工程中。
3結語
理論力學作為一門兼有基礎理論和應用技術雙重性質的專業基礎課，在土木類應用型人才課程體系中起著承上啟下的作用。它的教學改革將是一個反復探索不斷實踐的過程，也是我們每一位理論力學工作者不懈追求的目標。
參考文獻：
[1]吳中江,黃成亮.應用型人才內涵及應用型本科人才培養[J].高等工程教育研究,2014，(2):66-70.
[2]吳立軍,王瑞金.面向應用型人才培養的理論力學改革與實踐[J].浙江科技學院學報,2008,20(2):133-135,154.
[3]何子干,趙志軍,柳紅霞等.二本應用型高校“理論力學”課程教學模式探究[J].長沙大學學報,2017,31（5）:111-113.
[4]羅寧,巫靜波.融合多種教學方法于理論力學教學中的探索[J].寧波教育學院學報,2017,19(4):92-94.
[5]李俊峰.理論力學課程體系改革探索與實踐[J].中國大學教學,2008,（4）:10-13.
[6]馬志敏.大眾化教育背景下少學時理論力學教學的實踐與思考[J].高教學刊,2015,（20）:223-224,226.
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