现代结构理论的研究促进结构力学精品课程建设，西安建筑科技大学学报（社科版），2006年5月

现代结构理论的研究促进结构力学精品课程建设

胡卫兵

（ 西安建筑科技大学 陕西 西安 710055 ）

　　摘要 ：本文介绍了我校结构力学精品课程建设的指导思想和特点，及授课教研室的学科建设和科研特点，分析了结构力学课程教学的现状及和现代结构理论研究相结合的必要性，介绍了现代结构理论研究促进结构力学精品课程建设的内容，通过 对现代结构理论的研究可以促进结构力学精品课程建设。

　　关键词 ：科研促进教学 精品课程 结构力学

Modern Structure Theory Research Advance the Fine-courses of Structural Mechanics

HU Wei-bing

（ Xi'an Univ.of Arch.& Tech.,Xi'an 710055,China ）

　　Abstract : The paper describes the guiding ideology and characteristics of structural mechanics fine-course construction works of our school and sketches the academic building and scientific research of our teaching and research section. The paper analyses the current situation of structural mechanics courses and the necessity of combine it with modern structure theory research. The paper provides the content of structural mechanics fine-course construction works. That can advance the building of structural mechanics fine-courses through modern structure theory research.

　　Keywords : scientific research advance teaching fine-courses structural mechanics

1、前言

　　结构力学是一门用于工程结构的技术基础课，是土建类专业最重要的课程之一。随着科学技术的发展，原有的课程体系和教学内容已不完全适用，教学改革势在必行。目前有不少高校陆续推出面向 21世纪的教改方案，通过对该课程的规范化建设，已基本完成对该课程教学大纲及教学方案的制定和教学计划的修订，非常值得借鉴和学习。但是随着现代科技的发展，新的结构材料不断开发，新的结构形式不断涌现，新的结构理论也随之不断丰富。这些都是现在社会需要土建专业毕业大学生了解和掌握的知识，如何在缩减了的课堂教学时间内，既要完成规定的教学内容，更要向学生传授更多更新的现代结构及现代理论的知识和信息，以提高教学质量和效率。如何改善枯燥的传统授课模式，调动学生学习的主动性和积极性是我们进行精品课程建设亟待解决的课题。

　　对于土建类结构力学精品课程建设应以工程化教学改革为方向，把学生的能力培养作为主导的指导思想，重点在教学内容、教学方法、教学手段上下工夫。所以它的建设离不开工程实践，离不开社会的需求，其建设应适应科学技术迅猛发展的时代要求；应满足社会主义市场经济的发展需求；满足社会对人才素质和能力的要求。

2、结构力学课程教学的现状

　　经过百余年的发展，结构力学在理论方面的研究日趋完善。我国土建类结构力学课程在 50年代初，其内容和教材基本上是照搬原苏联模式设置的。60年代初至70年代末，国内一些重点大学从土建类力学课程体系出发，把理论力学、材料力学、结构力学贯通起来， 重组内容不重叠的课程，这一阶段课程的变化仅限于内容的重组，只达到避免重复、减少课时的目的，教学方法仍以课堂讲授为主。 80年代至90年代初，结构力学教学改革主要是围绕计算机教学展开，结构力学试题库，结构力学CAI相继研制成功并投入使用，使结构力学的教学内容及教学手段开始走向现代化。特别是1998年全国高等教育专业目录调整后，为适应“大土木”发展的需要，我校在建筑工程专业的基础上，拓宽为土木工程专业，内设有建筑工程、岩土工程、道桥工程三个专业方向，为适应三个专业方向发展的需要，就必须进行大量内容改革，精简和深化了部分内容，使其有所侧重。

　　目前教学过程中的教学方法、教学内容和课程体系，在过去为人才培养起了重要作用，但 21世纪科学技术的飞速发展、新技术、新学科和新材料的不断产生和应用，尤其是计算机的广泛应用，为结构力学开拓了许多新的应用领域。原有的教学内容和方法，已显然不能满足社会对人才知识结构的要求，其不适应性在全国范围主要表现在以下几个方面：

　　1）课程内容重复、陈旧，缺乏专业针对性

　　以单门课程为中心进行教学，对知识的相互渗透和衔接考虑不够，忽视了土建类各门力学课程的整体性和综合性，造成了不必要的内容重复，取法相互的融合、贯通；其次结构力学课程中部分陈旧的内容，如图解法在工作中已很少应用，但在教材中仍占有相当篇幅，而一些新材料、新结构、新理论却难以找到。另外，部分课程内容的安排上缺乏专业针对性，例如在土建专业结构设计中有重要作用的结构动力计算在结构力学课程中的内容过于简单，难以满足课程教学的需要。

　　2）原有的教材内容与实际工程问题结合较差，工程应用薄弱，不能突出专业人才素质教育和能力培养的要求

　　目前的教学多停留在理论研究方面，即只注意理论计算，没有注意工艺、材料、方案、构造以及施工等条件的设计。离开设计和施工，过于强调力学理论内容的论证与计算，重理论，轻应用。忽视培养学生利用结构力学知识解决实际问题的能力。致使学生虽耗费了大量的时间与精力，但遇到实际问题，却又感到束手无策，甚至在后续的课程中应用起来亦感到困难，更不知道怎样应用结构力学知识和方法去解决所碰到的实际问题。

　　3）教学手段落后，现代化教学手段引入不够，对现代科技成果的应用更是严重滞后于生产实际。

　　近年来全国各土建类院校都投入大量的人力和物力对结构力学课程进行建设，取得了一系列的教学、科研成果。主要体现在以下几方面：

　　1）、课程科学的模块分割。将结构力学按照能力培养重组为三个课程模块，即《经典结构力学》，《程序结构力学》，《定性结构力学》。这三个课程分别侧重训练定量的手算能力，定量的计算能力和定性的脑算能力。

　　2）教学内容改组。教学和科研及学科发展方向有机结合；教学与实际工程有机结合；教学与实验有机结合；教学与现代科技发展有机结合；教学与学生的成才和就业有机结合。具有新内容、新创意、新形式、新目标等特点。

　　3）在教学方法和手段方面多样化。采取了题库出题、小论文、学习报告、程序课题、现场考核等多种形式，通过改革教学方法，努力提高人才质量和优秀率。

　　4）教材编写、修订周期缩短。根据教育理念的改变、现代科技的发展，对教材的要求也越来越高，缩短教材编写、修订周期在高校已经成为事实。

　　5）教学软件和试题库的建设已对结构力学课程的教学方法和手段的改革、教学质量的提高起到了积极的作用。网络教材及教学的建设已启动，这将使结构力学的教学内容及教学手段开始走向现代化，向国际水平靠拢。

3、我校土建类结构力学精品课程建设指导思想和特点

　　我校土木学院结构力学教研室在对土建类结构力学课程进行精品课程建设时的指导思想和特点是：

　　1）、课程建设和科研及学科发展方向结合

　　结构力学教研室的教师积极申报和承揽各类科研项目，科研实力比较雄厚。教研室的学科建设方向为结构分析，拥有现代结构理论博士点、现代结构理论和工程力学两个硕士点。这些为结构力学课程的建设和教学提供了好的平台。如何把这两方面有机结合起来，这是我们一直探讨、实践的课题。把科研工作中碰到的形形色色的力学问题，引入课堂教学内容，使学生开阔了视野、提高了学习兴趣，培养了严谨的治学态度、科学的思维方法。

　　2）、课程建设与实际工程结合

　　针对土木专业学生的培养方向和培养目标，有一大批学生将走向工程一线，有必要培养他们在设计、施工、管理中解决问题的能力。教研室结合教学内容引入一些实际工程中的力学问题，引导学生进行分析及探讨解决方案。培养学生的实际工作能力。

　　3）、课程建设与实验结合

　　土木学院的结构与抗震实验室为陕西省和原冶金部重点实验室，也是西北地区最大、门类最齐全的实验室，学院计算中心配有微机 120台，为结构力学的建设和教学提供了有利的条件。在课程讲授以外，教研室结合教学内容设计了一些探索性实验，由学生自己设计实验方案，自己动手进行实验，并对实验结果进行分析。培养了学生的动手能力和科研探索能力。

　　4）、课程建设与现代科技发展结合

　　现代科技的迅猛发展，促进了各类学科的发展。结构力学的课程建设和教学也必须适应这种发展，否则就会面临落伍的局面。现代科技的发展以计算机的发展为代表，而计算机的发展又为结构分析提供有力的工具。培养学生利用这种工具进行结构分析，是我们进行课程建设和教学的一个重点。为了确保学生熟练用计算机进行结构分析，教研室组织编写结构分析通用程序，并设计程序接口，布置学生自己用计算机语言编写部分计算程序，和主程序组合，提高学生的编程能力。同时组织介绍现在通用的结构分析软件，如： Matlab、SAP2000、ANSYS等等软件的应用，为今后进行大型结构分析打下基础。同时在教学过程中使用现代化的教学手段进行教学。

　　5）、课程内容建设与学生的成才和就业结合

　　老师的教学质量决定了学生的学习质量，学生的学习质量决定了学生的成才，学生的成才决定了他们的就业。我们除了授业、解惑外，非常重视传道，教书和育人紧密结合。如上课开始时，必须起立，教师回礼。从细节中进行育人。教研室专题组织讨论学生就业和课程教学的关系，发现社会需要大量的结构分析人才，为此我们的教学内容进行调整，为学生走向社会就业提供基础。

4 对现代结构理论的科研研究

　　结构力学教研室现有教师 10人，其中教授3人、副教授3人、讲师3人、助教1人；博士生导师2人，硕士生导师4人；享受政府津贴专家2人；学校特聘教授1人、学科带头人2人、骨干3人；所有教师均为研究生毕业，其中博士学位4人、在读博士2人；50岁以上1人，40岁以上3人，30岁以上5人，30岁以下1人。形成了较完整、较系统、结构较合理的科研和教学体系，师资力量雄厚。其中：

　　牛荻涛教授是全国结构可靠度委员会委员，全国建筑物鉴定与加固委员会委员，《地震工程与工程振动》杂志编委，中国力学学会理事陕西省力学学会常务理事、副秘书长。 1998年获第二届陕西青年科技奖。1999年享受国务院政府特殊津贴。2001年入选陕西省“三五人才”。发表学术论文70余篇。校第一层次跨世纪人才。西安建筑科技大学特聘教授。

　　吴敏哲教授是国家一级注册结构工程师，教育部工科力学课程指导委员会委员，陕西省力学学会常务理事，中国冶金建设协会抗震防灾专业委员会副主任委员，中国建筑学会地下管线专业委员会委员，中国工程建设标准化协会砌体结构委员会第四届委员会委员。

　　惠宽堂老师曾经荣获全国优秀力学教师；省优秀力学教师。

　　结构力学教研室主要科研方向有：高层建筑结构分析，结构非线性地震反应分析，板壳结构非线性数值分析方法，抗震结构概率弹塑性动力设计理论与方法研究，损伤与断裂力学的研究，房屋结构减振、隔振理论的研究，现代空间结构形式及理论研究，复合材料新体系研究等等。自教研室成立至今先后发表论文 500多篇，出版专著及教材30种，获省部级奖5项。

　　结构力学教研室的教师积极申报和承揽各类科研项目，科研实力比较雄厚。 2005年度结构力学教研室教师负责的科研项目共计12项，其中国家自然科学基金2项，陕西省自然科学基金2项，陕西省重点实验室基金1项，陕西省教育厅专项基金3项，陕西省建设厅基金1项，校青年基金1项，其它横向项目2项。教研室教师参加、其他教研室负责的科研项目3项。2006年度又新增国家自然基金重点项目一项。科研项目研究内容主要以现代结构和现代理论这二个方面为主，如：多因素耦合作用下混凝土结构耐久性研究、小高层异形柱结构、型钢与砼短肢剪力墙组合结构体、小波分析及分形理论在地震动研究中的应用、复合材料结构新体系等等方面的研究。教研室的学科建设方向为现代结构及理论分析，拥有现代结构理论博士点、现代结构理论和工程力学两个硕士点。这些为结构力学课程的建设和教学提供了好的平台。如何把这两方面有机结合起来，这是我们一直探讨、实践的课题。把科研工作中碰到的形形色色的力学问题，引入课堂教学内容，使学生开阔了视野、提高了学习兴趣，培养了严谨的治学态度、科学的思维方法。

5、科研促进结构力学精品课程建设内容

　　1）、对现代结构理论的研究丰富教学内容

　　（ 1）、密切结合新土木工程专业，深化和丰富教材内容。

　　我校在建筑工程专业的基础上，拓宽为土木工程专业，内设有建筑工程、岩土工程、道桥工程三个专业方向，为适应三个专业方向发展的需要以及专业目录调整后的新土木工程专业特点，深化各专业方向共同的基本内容，兼顾各专业方向的具体要求，结合现代结构理论的研究新成果，扩充相关内容，讲授时各有侧重。

　　（ 2）、重视新计算理论和现代分析方法的介绍，加强学生计算机应用能力的培养。

　　在教材编写和教学实践中，及时补充新理论和新方法，结合后续专业课程和毕业设计，精编计算机程序，作为选学或自学内容，培养学生在牢固掌握结构力学基本理论的基础上，适当提高编写程序和应用程序的能力。

　　（ 3）、在保证学习基本理论和方法的前提下，精简和更新教学内容。

过去教材和教学内容常含有一些繁琐的手算内容，如图解法、迭代法等，在教材和教学改革中删除这些陈旧内容，加强基本理论的深化和新理论、新方法的介绍，力求简明易懂，便于学生自学。

　　（ 4）加强实践性教学环节，加强基本理论具体应用的训练。

　　多选编和选讲理论联系实际的、在科研工作中遇到的例题，；加强习题课讨论和电算验算等实践性强的内容；多布置思考题和综合练习题，便于学生对理论的理解、掌握和应用，提高学生分析问题和解决问题的能力。

　　2）科研骨干为本科生上课, 促进课程建设

　　科研骨干的科学思维方法 , 教师的创新思维习惯, 教师的科学素养在教学过程中对学生的科学素质的培养起着潜移默化的影响。从事科研的教师,一般来说, 探索性较强, 不迷信权威, 敢于质疑。这些素质在教学过程中体现为不迷信教材, 善于提出开放性的问题, 引导学生积极思考并参与讨论。这也改变了学生的思维，通过课堂的不断交流,学生已不再满足课程的考试成绩，而是有对结构理论更深认识的愿望，激发学生的学习主动性。

6 结语

　　我校土建类结构力学精品课程建设在课程建设指导思想的指导下，主要有教学内容的建设、教学方法的建设、教学手段的建设。其中课程建设和科研及学科发展方向结合是我们一直探讨、实践的课题。把科研工作中碰到的形形色色的力学问题，引入课堂教学内容，使学生开阔了视野、提高了学习兴趣，培养了严谨的治学态度、科学的思维方法，才能获得良好的教学效果和较高的教学效果。

参考文献：

　　[1] 胡卫兵 . 基于 web 的结构力学网上多媒体教学课件研究 [A]. 建筑教育改革理论与实践 [C] ，武汉工业大学出版社， 2004.154-158.

　　[2] 胡卫兵 . 土建类结构力学精品课程建设 [Z]. 教学改革与发展研讨会论文集，西安建筑科技大学土木学院， 2005.26-31.