以结构设计竞赛促进结构力学教学改革的探索与实践

摘 要：创新来源与实践，对于土木类本科生创新能力的培养尤为重要。论文提出将结构设计竞赛与结构力学课程学习相结合的教学改革方法，分析了结构竞赛对促进结构力学课程教学的作用和意义，对该设想的探索应用结果表明，依托竞赛的课程教学改革对土木类本科生的创新能力培养具有积极的促进作用。

关键词：结构设计竞赛 结构力学 教学改革

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0062-01

高校培养的大学生创新能力直接关系到国家的未来和民族的振兴[1]。同时，全面提升大学生的创新能力也是建设高水平研究型大学的重要内容之一。“宽口径、厚基础、重实践、强应用、善创新”是目前一般高等院校工科专业培养学生的目标，“强应用、善创新”能力的培养任务最为关键，尤其针对实用性较强的土木类专业[1～3]。《结构力学》是土木工程专业中的主干专业基础课，大连理工大学建设工程学部工程力学研究所（工程力学辽宁省教学团队）承担的结构力学课程是辽宁省精品课程，为了提高结构力学的教学质量，体现该课程的应用性和实践性，借助大学生结构设计大赛这个平台，课程组对该课程在教学内容、方法等方面进行了改革探索和尝试，提高了学生对该课程的学习兴趣和积极性，取得了良好的教学效果。

1 结构设计竞赛概况

全国性大学生结构设计竞赛已被教育部列为大学生九大科技竞赛之一，是一项极富创造性和挑战性的科技竞赛。它旨在通过对所学知识的综合运用和团队精神，提高同学的动手能力与思维能力，突出创新精神，强调团队精神，旨在将理论知识转化为解决问题的能力，通过结构设计大赛可以很好地将课堂理论与实践紧密结合起来。

大连理工大学土木水利学院在2000年5月成功举办了学院首届结构设计竞赛，作为大连市大学生结构设计竞赛的发起单位，于2000年承办了首届大连市大学生结构设计竞赛，2007年承办了首届辽宁省大学生结构设计竞赛，2008年承办了第二届全国大学生结构设计竞赛。

2 依托结构设计竞赛的课程改革及效果

2.1 课程教学改革的实施

以往结构力学课程教学过程中注重知识点的讲解，而忽略了知识点的实际应用；近几年在授课过程中增加了实践环节，在知识点的讲解基础上更加强调利用知识点解决实际问题的环节，但实际问题的选取有一定的局限性，学生的学习积极性也不高。本次教学改革尝试依托结构设计竞赛，加强理论教学与实践教学相结合，突出实践教学环节，采用实验的方法来指导学生去学习并理解传统结构力学的经典原理。将实验融入结构力学日常教学，一方面设计一定量课堂演示实验；另一方面利用教学团队与烟台大学共同设计开发的结构力学实验装置，设计一定量学生实际操作的实验。让学生们切身体会最基础的力学模型的理想形式以及经典原理的实验模式，从感官上形象、真实地感受并领悟到力学的真谛。

此外，以省市结构设计竞赛题目为背景，结合课程进度及课程内容，在授课过程中布置了两个设计课题：双层双跨框架（第3和4届辽宁省结构设计竞赛题目）、双跨双车道桥（省、市结构设计竞赛题目）；学生自由分组，每组6人，每一设计题目要求提供计算书，计算书内容包括方案概念设计介绍、手算及电算结果等，根据设计方案每组制作模型，以组为单位进行加载试验，按加载试验成绩及计算书评定该实践环节成绩。

2.2 课程改革效果

通过以上措施的改革，取得了预期的教学效果，学生的理论考试成绩也有所提高。在改革过程中，首先，提高了学生的学习积极性，学生在学习过程中明确了课程的重要性和学习目标。其次，学生在学习过程中提高了自学的能力，培养了独立查询阅读文献的能力；同时很多学生也自学了一些通用结构设计软件，部分编程基础扎实的学生也尝试了独立编程去解决问题，潜移默化中培养的能力为后期专业课的学习也奠定了良好的基础。再次，通过课题设计，培养了学生的协同能力和精神，发挥了组员的主观能动性。最后，提高了学生理论联系实际的能力，以往的教学过程中发现很多学生只知学习理论知识，而忽视了知识的应用，往往欠缺解决实际问题的能力，本次教学改革，为学生搭建了一个实战的平台，将所学的相关专业知识得到了充分的发挥，同时也加深了学生对理论知识的理解。

3 教学改革中存在的问题和改进建议

由于改革设想刚刚实施，经验不足，在课程改革过程中仍存在一些问题，主要表现在：

（1）学生参与的目的性不同，部分学生在课程改革参与过程中过分注重是否能够参与竞赛及竞赛的成绩，而忽视了在参与过程中个人能力的培养。

（2）设计课题的题目选取有待更新完善。

（3）参与课程改革的教师的创新素质需要进一步提高，同时相关的配套措施需要完善。

为了将结构力学课程改革继续顺利地进行，针对目前存在的问题，采取了一些改进的措施[4]，主要表现在：（1）正确引导学生的学习目标，明确课程与竞赛的关系；（2）搜集各省市区及国家级结构设计竞赛题目，建立设计课题库，在现有设计课题的基础上，结合工程实际中的热点问题及时更新改进；（3）加大经费投入力度，加强教师创新素质的培养，定期外派教师培训、进修交流；（4）以结构设计竞赛为契机，深化实验教学改革，构健和完善创新实践平台。

课程改革的目的是为了提高教学质量，采用适当的方法将知识最有效率的传授给学生，课程教学改革势在必行。正是由于学生的积极参与、学院以及学校的大力支持，才实现了结构力学课程与结构设计竞赛的联动，为土木类本科生创新能力的培养提供了良好的平台，相信今后通过对于该设想的不断探索与完善，必将为土木类本科生课程改革提供有益参考。

参考文献

[1]康喜兵，王建江，刘璇.论大学生创新能力培养[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2012，11（1）：85-88.

[2]陈天虹，葛龙威，吴建华，等.从大学生结构竞赛看学生创新应用能力的培养[J].浙江科技学院学报，2005，17（4）：298-300.

[3]许昊，徐龙军，李洋，等.大学生结构设计竞赛中创新能力的培养与发挥[J].高等建筑教育，2011，20（5）：121-124.

[4]张兆强.以竞赛促进结构力学教学改革的探索与实践[J].中国科教创新导刊， 2012（22）：53.