劉京紅 劉永華 劉克玲 王文婕 劉曉健 潘靜 焦鳳瑀

天津城建大學(xué)土木工程學(xué)院 天津 300384

“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程作為工科類院校的專業(yè)基礎(chǔ)課，一方面它以“高等數(shù)學(xué)”“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”等課程為基礎(chǔ)，為工程技術(shù)人員培養(yǎng)工程素質(zhì)，提供解決工程問題的基本方法和原理；另一方面，它又是“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”“工程結(jié)構(gòu)抗震原理”“高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計”等專業(yè)課的基礎(chǔ)，為后續(xù)課程提供必需的基礎(chǔ)知識和計算方法，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程在整個工科課程體系中處于承上啟下的關(guān)鍵地位[1]。

1 “結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程特點及課程現(xiàn)狀

1.1 “結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程特點及現(xiàn)狀

“結(jié)構(gòu)力學(xué)”作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要任務(wù)是研究各類結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律和受力性能、在荷載及各種因素作用下的內(nèi)力和變形、動力性能與穩(wěn)定性。新時代新工科建設(shè)的需求，要求學(xué)生熟練使用結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析軟件，能對各類桿件結(jié)構(gòu)進行計算并對計算結(jié)果進行校核，對各類結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的合理性做出定性判斷[2]。然而，在當(dāng)前教學(xué)模式下，多數(shù)工科院校的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)狀況不容樂觀：“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容與土木工程行業(yè)發(fā)展存在一定的脫節(jié)現(xiàn)象，課程考核評價方法不能體現(xiàn)價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授三位一體的綜合培養(yǎng)要求[3]。

新時代新工科背景下，高等工科院校培養(yǎng)的人才應(yīng)具有鮮明的工程技術(shù)應(yīng)用特征，培養(yǎng)適應(yīng)國家發(fā)展需要、服務(wù)地方經(jīng)濟、在建設(shè)生產(chǎn)工程中能承擔(dān)技術(shù)或管理工作的復(fù)合型應(yīng)用人才[4]。近年來，隨著高校課程改革不斷推進[5]，評價高等工科院校培養(yǎng)符合新時代新工科要求的工程師人才的關(guān)鍵問題是“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程改革的目標(biāo)準(zhǔn)確問題，在工科院?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”課程課時不斷被壓縮的情況下，如何保證并提高“結(jié)構(gòu)力學(xué)”的教學(xué)效果成為亟待解決的問題。

天津城建大學(xué)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)團隊根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)、學(xué)校辦學(xué)定位、地方經(jīng)濟特點及新時代工程技術(shù)熱點，對“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)實踐內(nèi)容不斷進行改革，滿足國家對工科院?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”課程內(nèi)容基本要求的同時，充分重視學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性及實踐應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 “結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程建設(shè)發(fā)展歷程

團隊堅持適應(yīng)社會需要、不斷改革創(chuàng)新、完善課程體系、更新教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)方法、切實提高人才培養(yǎng)質(zhì)量?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)團隊堅持以提高學(xué)生的力學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)分析和解決實際工程問題的能力為目標(biāo)，在四十多年的建設(shè)與實踐中，逐漸形成以板書為主、多媒體技術(shù)為輔的課堂教學(xué)模式，豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和便捷的自我檢測功能為學(xué)生課后復(fù)習(xí)及學(xué)習(xí)提供了多種渠道，課上課下形成一個完整的教學(xué)體系?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”課程建設(shè)與教學(xué)改革過程可劃分為三個階段：

1.2.1 第一階段：課程建設(shè)與教學(xué)改革探索與實踐階段(2004年之前)

1988年創(chuàng)建“天津城市建設(shè)學(xué)院結(jié)構(gòu)力學(xué)試題庫”并通過專家鑒定，2000年國家工科力學(xué)基礎(chǔ)課程基地通過國家教委的驗收?！敖Y(jié)構(gòu)力學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程于2002年初開設(shè)并運行，自行研制“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)課件和標(biāo)準(zhǔn)電子教案以及“有限單元法結(jié)構(gòu)計算器”等輔助教學(xué)CAI軟件。課程組教師開發(fā)了“結(jié)構(gòu)力學(xué)選題器”“學(xué)習(xí)自測評價”等CAI輔助教學(xué)軟件。2004年《結(jié)構(gòu)力學(xué)》獲批天津市精品課程，2004年“《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程改革與實踐”獲天津市教學(xué)成果二等獎。

1.2.2 第二階段：推進現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合階段(2004年—2018年)

2004年以來，初步形成“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，2008年“結(jié)構(gòu)力學(xué)精品課程再建設(shè)的探索與實踐”獲天津城市建設(shè)學(xué)院教學(xué)成果特等獎。課程組教師參與了“力學(xué)模塊化”教學(xué)改革與實施，取得了良好的教學(xué)效果。2009年“土建類力學(xué)系列課程改革與實踐”獲天津市級教學(xué)成果二等獎。

1.2.3 第三階段：教學(xué)模式創(chuàng)新和應(yīng)用的革新階段(2019年至今)

019年以來，在工程教育專業(yè)認(rèn)證大背景下，推動以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)變革，重構(gòu)了“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的總體培養(yǎng)目標(biāo)。從思政元素融入教學(xué)、課程知識模塊劃分、課堂教學(xué)設(shè)計、課程考核方法及教學(xué)質(zhì)量保障機制等方面進行教學(xué)改革，逐步構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，提高學(xué)生的課堂參與度與學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基本力學(xué)知識解決實際工程問題的結(jié)構(gòu)分析能力與創(chuàng)新意識。2019年獲批天津市級工科力學(xué)課程教學(xué)團隊；獲批2020年天津城建大學(xué)“課程思政”示范課建設(shè)項目、2021年天津城建大學(xué)“一流本科課程”建設(shè)項目和2022年天津城建大學(xué)教育教學(xué)改革與研究項目(教材專項)。

2 課程與教學(xué)改革要解決的重點問題

2.1 課程內(nèi)容資源建設(shè)

對標(biāo)行業(yè)人才需求標(biāo)準(zhǔn)，確定“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容為：平面桿件體系的構(gòu)造分析、靜定結(jié)構(gòu)受力分析、結(jié)構(gòu)位移計算、超靜定結(jié)構(gòu)受力分析、影響線及其應(yīng)用、結(jié)構(gòu)動力分析、工程實踐。

以學(xué)生為中心，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，通過專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)成果產(chǎn)出為導(dǎo)向反向設(shè)計教學(xué)方案，將“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的課堂教學(xué)劃分為：

(1)基本理論模塊：采用質(zhì)疑式教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用已經(jīng)掌握的力學(xué)原理與方法對問題進行分析；

(2)工程實訓(xùn)模塊：采用啟發(fā)式和提問式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基本力學(xué)理論分析和解決實際工程問題的能力；

(3)拓展提升模塊：采用課后討論形式，組織學(xué)生分組討論，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基本力學(xué)理論分析和解決復(fù)雜工程問題的創(chuàng)新意識。

增加課程實踐內(nèi)容；鼓勵學(xué)生參加國家級、市級和學(xué)校舉辦的各類結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽及科研項目，培養(yǎng)學(xué)生愛國敬業(yè)的工匠精神、正直公正的社會責(zé)任意識、分析和解決實際工程問題的能力，同時鍛煉學(xué)生的實踐能力。鼓勵學(xué)生參加教師科研項目，教師可以和學(xué)生分享科研經(jīng)驗、人生感悟，從而培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作、謙虛守信的工程師素養(yǎng)，實現(xiàn)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程思政的教學(xué)目標(biāo)，提高學(xué)生對課程的關(guān)注，激發(fā)學(xué)生的工程意識和工匠精神。

課堂教學(xué)模式采用小班授課，效果良好。以超星學(xué)習(xí)通為應(yīng)用平臺，建設(shè)線上學(xué)習(xí)資源，采用面授與線上輔助教學(xué)相結(jié)合的方式開展；課堂教學(xué)以板書為主、多媒體課件和學(xué)習(xí)通應(yīng)用為輔，豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源構(gòu)成了與面授同步的輔助教學(xué)系統(tǒng)；課堂上利用線上資源增加師生互動，提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)興趣；課下學(xué)生可利用線上考試檢驗課程的學(xué)習(xí)效果；開發(fā)了“力學(xué)互助幫”手機應(yīng)用，學(xué)生可以隨時隨地根據(jù)軟件自動生成的題目進行練習(xí)，有效鞏固課堂知識并檢驗課上學(xué)習(xí)的效果。

2.2 授課教師轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念

課程主講教師均具有豐富的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)經(jīng)驗，教學(xué)團隊高度重視教師的工程實踐能力培養(yǎng)，支持和鼓勵教師參加科技特派員工作、工程項目實踐和執(zhí)業(yè)(職業(yè))資格考試。兼具工程背景和注冊工程師執(zhí)業(yè)資格證書的教師對培養(yǎng)學(xué)生的工程能力將起到顯著作用。課程組教師注重“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)研究和課程建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基本力學(xué)知識解決實際工程問題的分析能力與創(chuàng)新意識。通過指導(dǎo)學(xué)生參加“國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”等方式，實現(xiàn)“以賽帶教”“以賽促學(xué)”。課程主講教師被聘為天津市“危大工程”專家委員會專家，多次參加“危大工程”項目評審，積累的大量工程案例很好地反哺了課堂教學(xué)。

現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展推動教育質(zhì)量提升，形成“互聯(lián)網(wǎng)+結(jié)構(gòu)力學(xué)”新形態(tài)。團隊全體教師以深化課程建設(shè)、全方位網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源開發(fā)與利用為目標(biāo)，在師資隊伍建設(shè)、建立教學(xué)文檔和管理文件、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、更新教學(xué)手段、建設(shè)特色教材、整合教學(xué)資源等方面做了大量的工作，取得了階段性成果。

結(jié)語

在新時代新工科背景下，天津城建大學(xué)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”教學(xué)團隊在以學(xué)生為中心的教學(xué)理念指導(dǎo)下，轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念，積極開展“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程建設(shè)。通過專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)成果產(chǎn)出為導(dǎo)向反向設(shè)計教學(xué)方案，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容貫穿融入思政元素，采用線上線下、課前課中課后互動教學(xué)模式，結(jié)合多元化質(zhì)量評價，使學(xué)生掌握“結(jié)構(gòu)力學(xué)”基本理論與計算的同時，提高了分析解決專業(yè)相關(guān)力學(xué)問題的能力。教學(xué)改革實踐結(jié)果表明：學(xué)生對“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的關(guān)注度普遍提高，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)動力、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維，達到了教書與育人的教學(xué)目標(biāo)。