应用型人才培养体系下的力学课程体系改革

[摘 要 ]力学课程是高等学校土木工程专业非常重要的专业基础课,做好力学课程的课程体系改革,对培养适应新经济社会发展的应用型土木工程专业人才是非常重要的.文章将针对应用型人才培养模式下的力学课程改革的意义和改革方向进行探讨.

[关 键 词 ]力学 课程体系 土木工程 应用型

[作者简介]朱守芹（1981- ）,女,山东沂南人,河北建筑工程学院土木工程系,讲师,硕士,研究方向为新型结构材料、结构抗震；毕全超（1981- ）,男,吉林农安人,河北建筑工程学院土木工程系,讲师,硕士,研究方向为土木工程专业力学课程、土木工程新材料、结构抗震；赵文娟（1981- ）,女,山西太原人,河北建筑工程学院土木工程系,讲师,硕士,研究方向为道路与桥梁.（河北 张家口 075024）

[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2013）24-0142-01

一、引言

力学是研究力对物体作用的科学.首先,它是所有自然科学的组成部分,近代科学的发展发端于牛顿对力学定律的阐明,牛顿在建立经典力学过程中创造的现代自然科学方法论不仅奠定了科学大厦的基础,而且始终贯穿着整个自然科学的研究,指导着各门自然科学的发展.其次,力学又是众多应用科学特别是工程科学的基础,它是人类改造自然的工具.当代许多的重要工程技术,如宇航工程、土木工程、机械工程、海洋工程等都是以力学为基础的,在这些工程中遇到的许多重大技术难题都是力学问题.不仅如此,力学的定量建模方法还广泛应用到经济、金融和管理等其他领域.因此,力学已从一门基础科学发展成以工程技术为背景的应用基础学科,当今几乎所有的工程技术领域都离不开力学,它已渗透到工程技术的各个领域.

力学同时也是一种思维方法,其严谨的推导过程,也为我们对工程实践的认知起到了关键的作用.力学按照其研究对象的不同可以划分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支,对于一般高校的土木工程专业来说,只学习其中较为基础的与实际工程联系紧密的理论力学、材料力学、结构力学、水力学、弹塑性力学等.

应用型人才培养模式作为部分高校人才培养的目标,其力学课程体系的设置也应与其他模式有所不同.作为土木工程专业的重要专业基础课,为适应应用型人才培养体系及经济社会的发展,力学课程也需要适应时代,进行改革与创新.

二、力学课程改革对土木工程学科的意义

对于高等学校土木工程专业的学生培养来说,力学课程更是具有不可忽视的作用,它既是我们分析解决实际工程问题的出发点,更是我们学习其他课程的基础,为相关专业课程的学习打下扎实的理论基础.例如,在“钢筋混凝土结构”的讲述中,为什么悬臂构件的受拉钢筋要置于截面上侧,这就是力学要解决的问题.悬臂梁在竖直向下荷载（自重等）作用下,弯矩上侧受拉,所以受拉钢筋要置于截面上侧.这仅仅是力学课程基础的一个缩影,在土木工程专业的专业课教学中,始终有力学知识为其提供理论支持.

力学与土木工程的关系表现在两个方面：一方面,力学学科在土木工程领域具有十分重要的作用,力学学科在土木工程中的应用体现为各种工程化的方法及力学原理及结论的应用.如,受拉筋的配置要根据杆件的弯矩情况来进行确定,梁的预起拱高度要根据梁在荷载作用的挠度计算来确定等.实际工程中很多规范性的结论,都是由力学原理及结论得出的.在我们解决实际问题的时候,表面上看是通过查询相关规范,按规范设计和施工,其实其本质却是在设计和施工的过程中“应用”力学原理去解决问题.学不好力学,就搞不好结构,这是一个亘古不变的真理.

另一方面,随着土木工程行业的不断发展,土木工程向力学提出了越来越多新的需求,这些需求前面已有提及.概括起来讲,首先体现为各种理论问题的进一步探讨,如非线性问题受到越来越多的重视,耦合动力学问题的研究逐步深入,新材料、新结构的力学问题研究等.这些新需求还同时体现为理论模型的精确建立、求解方法的实用化和工程化.例如,很多工程试验在理论上已经做了很深入的研究,但是落实到具体的实验上可能由于客观条件的限制不能完成,比如说危楼的加固效果检测等,然而可以利用虚拟仿真的技术,利用有限元软件对其进行具体的分析,就可使得问题得以解决.

三、应用型人才培养体系下的力学课程体系改革

力学课程是土木工程专业的专业基础课,为其他课程提供理论基础.为更好地培养应用型土木工程人才,可针对具体的专业方向、针对具体的培养目标,在课程体系上结合培养目标进行改革.

1.从总体上把握力学课程的内容安排,弱化理论,加强实践.应用型人才的培养应注重学生动手实践能力的培养,在力学理论课程中也应有所体现.很多力学定理的推导和证明过程都是较为烦琐的,学生理解起来很困难,掌握这些原理对解决一般工程实际问题的意义不大,所以可在课程体系中删去.例如“结构力学”中虚功原理的证明过程就可以删去,只介绍其结论.弱化一些理论证明部分的内容,只注重学生分析问题、解决问题能力的培养.

2.在课程内容设置上,应注意前后连贯、协调、不重复.例如简单单跨梁的计算,在“材料力学”和“结构力学”中都涉及,为了区分课程的重点,做到前后协调,需要将其具体划分清楚,在“材料力学”相似度检测绍了,在“结构力学”中就不必再详细介绍其计算.

3.结合工程实际编写教材内容,突出应用型培养目的.传统的力学课程里面,力学计算主要是针对已有力学模型的抽象计算,怎样将实际工程中的具体问题简化为可计算的力学模型即建模问题涉及较少,因此当遇到工程实际问题时,大部分学生不知道怎样进行力学分析,所以,应在课程设置中结合实际工程解决这个问题.

此外,为突出应用型人才的培养,课程的设置必须结合工程实际,突出工程观点,把解决实际问题的能力作为授课的重点贯穿于教学之中,结合第二课堂、毕业设计,选择有工程背景的实际问题,锻炼学生分析问题、解决问题的能力.

4.紧跟科技发展速度,不断更新课程内容.针对当前出现的新型结构形式,在课程的设置上也要跟上潮流,其结构形式及受力分析,要不断地随着经济社会的发展而更新.传统的建筑结构类型多为杆系结构,所以基础力学多以杆系结构为主要研究对象,对板壳结构和实体结构的研究相对较少.但是在经济社会高速发展的今天,出现了多种新型结构并已应用于实际工程,例如国家游泳中心“水立方”的根据细胞排列形式和肥皂泡天然结构设计而成的膜结构,但是在高校力学课程的教学中却没有体现,只有部分在专业课中简单介绍过.这些新型结构的基本力学原理应在基础力学的课程教学相似度检测绍,好让学生更好地了解这些结构形式,将来更好地在实践中运用.

5.结合专业方向,有侧重地设置其课程内容.土木工程专业的力学类课程包括理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学等基础课程.由于当前土木工程专业涵盖了建筑工程、交通土建、城镇建设、矿井、隧道等专业领域,成为一个宽口径的专业,而传统的课程体系中所针对的工程实例大多数以建筑工程方向为主,所以在新的形势下,我们必须要在课程中增加其他具体方向的工程实例,为非建筑工程方向的学生结合实际学好这门课程而努力.例如,路桥（交通土建）方向的结构力学中,就应该增加“结构力学”中影响线一章的比重并设置与道路桥梁实际工程相关的例题,因为路桥的受力问题除了静力荷载作用外,移动荷载对其影响非常大.

四、结束语

理论探讨是广泛的、超前的,工程应用则是具体的、实用的,理论与工程的结合是有益于双方的事情,将对力学学科及土木工程学科的发展都起到推进作用.我们所要做的,就是在理论联系实际的过程中不断发展新理论、新技术、新方法,然后在实践的过程中去改进及创新,为力学学科、土木工程学科的发展作出贡献.

[参考文献]

[1]丁光宏.力学与现代生活[M].上海：复旦大学出版社,2001.

[2]刘鸣,王新华,贾红英.从土木工程专业培养目标看结构力学课程建设[J].高等建筑教育,2006（3）.