結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)

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摘要：

大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是我國(guó)教育改革的一個(gè)重要目標(biāo)，對(duì)于我校土木工程專業(yè)的大學(xué)生，創(chuàng)新能力較低，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力勢(shì)在必行。文章通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)的課程改革，采用啟發(fā)式教學(xué)、系統(tǒng)化教學(xué)、多樣化教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)等多種教學(xué)手段，來(lái)達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；結(jié)構(gòu)力學(xué)；課程改革

創(chuàng)新能力是社會(huì)進(jìn)步的能源、是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力。目前社會(huì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的程度，與其說(shuō)是由于人才基本素質(zhì)的提高，不如說(shuō)是人才的創(chuàng)造力的提高所致。1919年，教育學(xué)家陶行知先生把“創(chuàng)造思想”引入近現(xiàn)代教育領(lǐng)域，指出培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是一個(gè)國(guó)家富強(qiáng)和民族興亡的關(guān)鍵。1998年，同志關(guān)于“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力”的講話，奠定了我國(guó)教育改革的基礎(chǔ)。同年，教育部將大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為教育改革的重要目標(biāo)，在教育界引發(fā)了一次對(duì)創(chuàng)新能力的內(nèi)涵、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的影響因素以及方式方法的大討論。2010年提出的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”也把強(qiáng)化培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力作為一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于土木工程專業(yè)的大學(xué)生，創(chuàng)新能力是較低的，該專業(yè)屬應(yīng)用性專業(yè)，大量的實(shí)際工作使土木專業(yè)的學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維受到抑制。許多學(xué)生在大學(xué)期間，沒(méi)有明確的定位及奮斗目標(biāo)，往往僅滿足于畢業(yè)后能考取研究生或是找個(gè)相對(duì)好一點(diǎn)的工作，這使得大學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新欲望。在長(zhǎng)期的固定思維模式培養(yǎng)下，大學(xué)生缺乏創(chuàng)新興趣，在接受教育階段，沒(méi)有很好地開(kāi)發(fā)創(chuàng)新思維能力。另外，部分學(xué)生雖然有一定的創(chuàng)新興趣，也希望在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中產(chǎn)生新思想或提出新理論，但他們對(duì)創(chuàng)新想法實(shí)施能力不夠，主動(dòng)作用發(fā)揮不足，投身實(shí)踐的勇氣和能力欠缺。在學(xué)生創(chuàng)新過(guò)程中，暴露出了這樣一些問(wèn)題：專業(yè)基本功不扎實(shí)，面對(duì)一個(gè)哪怕很小的實(shí)際工程問(wèn)題都束手無(wú)策；解決問(wèn)題思維模式固定，缺乏發(fā)散性思維；設(shè)計(jì)計(jì)算手段單一，缺乏電算能力等。針對(duì)這些問(wèn)題，在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，我們采取了以下改革措施，以保護(hù)學(xué)生的創(chuàng)新能力并使之不斷提高。

一、啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生興趣

興趣是最好的老師，但是對(duì)土木工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門重要又相當(dāng)難學(xué)的課程。學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)是一部分學(xué)生的噩夢(mèng)，根本無(wú)樂(lè)趣可言。然而，結(jié)構(gòu)力學(xué)其實(shí)是一門相當(dāng)有趣的課程，其趣味性來(lái)自于研究對(duì)象的多樣性、研究?jī)?nèi)容的系統(tǒng)性、研究方法的邏輯性、解題思路的靈活性和貼近工程的實(shí)踐性。這種趣味性，僅靠學(xué)生自己是很難發(fā)現(xiàn)的。所以在教學(xué)過(guò)程中，我們改變了過(guò)去僅是教師單方面講授、填鴨式教學(xué)模式為主的教學(xué)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的主動(dòng)追求、自主學(xué)習(xí)上來(lái)，通過(guò)教師與學(xué)生課堂互動(dòng)，課后通過(guò)QQ、微信等軟件課后輔導(dǎo)，學(xué)生講題、看誰(shuí)解題方法多等方式把課程的趣味發(fā)掘出來(lái)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，以使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的意識(shí)，培養(yǎng)他們?cè)谧灾鞯幕A(chǔ)上增強(qiáng)創(chuàng)新能力。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程具有知識(shí)面廣、涵蓋范圍大、前后知識(shí)環(huán)環(huán)相扣、聯(lián)系緊密，具有嚴(yán)密的科學(xué)性和邏輯性的特點(diǎn)。這要求教師在課前必須進(jìn)行精心準(zhǔn)備與設(shè)計(jì)，合理組織教學(xué)內(nèi)容，認(rèn)真梳理教學(xué)程序，設(shè)計(jì)好教學(xué)環(huán)節(jié)。在課堂講授中，根據(jù)每堂課的知識(shí)重點(diǎn)和內(nèi)在關(guān)系，圍繞關(guān)鍵性問(wèn)題，不斷地通過(guò)提問(wèn)，由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生去思考、討論并解決，達(dá)到學(xué)習(xí)知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。例如，在講解多跨靜定梁的影響線時(shí)，先引導(dǎo)學(xué)生回憶、復(fù)習(xí)多跨靜定梁在固定荷載作用下的內(nèi)力分析，然后再討論固定荷載和移動(dòng)荷載作用下受力的不同，使學(xué)生自然而然地從固定荷載作用下的內(nèi)力圖過(guò)渡到移動(dòng)荷載作用下的影響線，并對(duì)內(nèi)力圖和影響線進(jìn)行比較，得到它們之間的異同并加深印象。

二、系統(tǒng)化教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思維能力

結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門邏輯性、系統(tǒng)性非常強(qiáng)的課程，在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，要注意不同專業(yè)方向的性質(zhì)，進(jìn)行系統(tǒng)化教學(xué)，積極引導(dǎo)學(xué)生對(duì)已學(xué)過(guò)的知識(shí)體系進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的整理、總結(jié)和概括，以形成對(duì)整個(gè)力學(xué)知識(shí)體系的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這種認(rèn)識(shí)，把學(xué)到的東西舉一反三、活學(xué)活用，應(yīng)用于解決實(shí)際工程問(wèn)題中來(lái)，提高學(xué)生的系統(tǒng)思維能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了理論力學(xué)和材料力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，因此較易形成系統(tǒng)化的思維模式。例如，在整個(gè)力學(xué)課程的計(jì)算方法，歸根結(jié)底就是三個(gè)條件（平衡條件、幾何條件、物理?xiàng)l件）的運(yùn)用問(wèn)題，只是滿足的次序和方式不同而已。根據(jù)這一點(diǎn)，在授課過(guò)程中，就可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各種不同方法在其計(jì)算過(guò)程中如何實(shí)現(xiàn)三個(gè)條件的要求進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和分析，以形成系統(tǒng)的全面的認(rèn)識(shí)。

三、多樣化教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力

結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的解題方法非常靈活，絕大多數(shù)問(wèn)題的解決方法都不止一種。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生普遍遇到的問(wèn)題是聽(tīng)課容易做題難。因此，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的這一共同問(wèn)題采用多樣化的教學(xué)方式進(jìn)行課堂教學(xué)。這就需要教師課堂講授要精練，留下足夠的習(xí)題課時(shí)間，通過(guò)習(xí)題課、分析討論課、課后作業(yè)講解等多種方式，并進(jìn)行角色互換，請(qǐng)學(xué)生走上講臺(tái)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)活躍的、能主動(dòng)參與的課堂環(huán)境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)同一問(wèn)題采用不同的方法去解決，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力。另外，有發(fā)還要有收，在學(xué)生討論、發(fā)散的過(guò)程中，還要發(fā)揮教師的作用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對(duì)各種不同方法進(jìn)行比較、分析和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力。例如，在講授平面體系的幾何組成分析時(shí)，三個(gè)基本組成規(guī)則非常簡(jiǎn)單，但是同一道題可以應(yīng)用不同的組成規(guī)則、不同的思路去分析。因此，怎么去正確、靈活地應(yīng)用組成規(guī)則進(jìn)行分析，對(duì)初學(xué)的學(xué)生來(lái)說(shuō)卻很難。所以，在這一章要安排習(xí)題課，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、討論，并請(qǐng)學(xué)生到黑板上做題、講題。在此過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)每位學(xué)生的解題思路都不一樣，出現(xiàn)的錯(cuò)誤也各不相同，做完以后馬上進(jìn)行評(píng)講，分析錯(cuò)誤的原因，及時(shí)澄清模糊概念，糾正錯(cuò)誤，從而使學(xué)生對(duì)三個(gè)基本組成規(guī)則的異同有更深的認(rèn)識(shí)，并能更好地掌握什么情況下采用什么規(guī)則更為簡(jiǎn)便。這樣，學(xué)生會(huì)在質(zhì)疑、釋疑中增長(zhǎng)知識(shí)、啟發(fā)思維，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，并且培養(yǎng)了創(chuàng)新的能力，同時(shí)也使學(xué)生在知識(shí)掌握、問(wèn)題探索、語(yǔ)言表達(dá)和歸納總結(jié)等方面的能力得到了充分鍛煉。

四、項(xiàng)目式教學(xué)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，無(wú)論是培養(yǎng)的目的、方式方法，還是最終結(jié)果，都需要實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程源于工程實(shí)踐又應(yīng)用于工程實(shí)踐，故在教學(xué)過(guò)程中要堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性、項(xiàng)目構(gòu)思設(shè)計(jì)及實(shí)施能力，使學(xué)生思維、意識(shí)更加貼近工程實(shí)踐，有了實(shí)際項(xiàng)目，就會(huì)促使學(xué)生查閱相關(guān)資料、咨詢相應(yīng)的專業(yè)課教師，提高了學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力及交流能力，全面提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。項(xiàng)目主要包括兩種方式，即力學(xué)模型制作試驗(yàn)和實(shí)際工程力學(xué)分析。在講課過(guò)程中，結(jié)合課程內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手制作結(jié)構(gòu)模型，以便對(duì)所學(xué)內(nèi)容有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。例如在講授平面體系的幾何組成分析時(shí)，預(yù)制一系列長(zhǎng)、短不同的兩端有圓孔的桿件及螺栓，鼓勵(lì)學(xué)生制作與教材例題、習(xí)題相同的模型，觀察其幾何構(gòu)造性質(zhì)，以驗(yàn)證幾何不變體系的基本組成規(guī)則、掌握體系瞬變與常變的特殊條件。另外，積極開(kāi)展第二課堂活動(dòng)，鼓勵(lì)并指導(dǎo)學(xué)生參加各級(jí)各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽，鼓勵(lì)學(xué)生參加老師的相關(guān)科研項(xiàng)目；聯(lián)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師，組織學(xué)生參加結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)基本理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，從而提高分析和解決工程問(wèn)題的能力。除此之外，還開(kāi)設(shè)了結(jié)構(gòu)力學(xué)電算實(shí)習(xí)的課程，加強(qiáng)學(xué)生電算能力，并將其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中，以更好地服務(wù)于工程實(shí)際。結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生不僅要能掌握本課程的學(xué)習(xí)，還應(yīng)將本課程與后續(xù)的專業(yè)課如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橋梁工程、高層建筑等課程結(jié)合起來(lái)，而且應(yīng)具備將結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這就要求授課教師加強(qiáng)自身的知識(shí)積累和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在授課過(guò)程中采用啟發(fā)式教學(xué)、系統(tǒng)化教學(xué)、多樣化教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)等多種教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的綜合能力。

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［5］寇素霞.結(jié)構(gòu)力學(xué)［Z］.北京：清華大學(xué)出版社，2014：6.

作者：寇素霞 張愛(ài)民 左宏亮 王鈞 單位：東北林業(yè)大學(xué)