土木工程力学的作用范文

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一、土木工程教学模式的研究背景

全球经济发展进入一体化的趋势日益加快，工程建设的规模越来越大，导致我国对工程建设人才的需求与工程建设材料的需求日益提高。高等职业化学院对土木工程专业人才的培养越来越重视，现代土木工程教学的发展呈现出了多样化与多功能化的趋势，专业化的土木工程发展对学校培养土木工程人才提出了新的要求与标准，对职业化教育提出了高层次的要求。高职院校实践性的教学是改善专业化教学内容，提升土木工程职业化培养能力的一种综合发展能力，高职院校的土木工程力学教学模式的创新对提升学生的学习能力与土木工程的实际应用能力有着重要作用。

教学模式指的是一种教学方式的集合体，它是集合了教育思想与教学理论为一体的学习模式，教学模式是学习理论的教学实践过程，是开展教学活动的一种方案。基于现代化高职院校的教学模式，土木工程的力学教学模式仍然保持着较为传统的教学思路与观念。土木工程力学教学模式的创新是提升土木工程专业化培养能力与提升人才培养模式的关键环节。教学模式本身是教学手段与教学理论知识的具体化，也是直接面向与指导学生学习与实践的关键内容，具有一定的可操作性特点。在土木工程力学的教学理论与土木工程实践工作探索过程中，必须要掌握好具体的细节与关键部分，教师要均衡分析土木工程力学教学理论与教学思想，转变土木工程力学的教学意识，教师要控制与组织课程教学内容，遵循学生的学习主动性与主体价值性。

二、土木工程力学教学模式存在的基本问题及改革的基本思路

作为理论性比较强的学科，力学的讲授主要还停留在教师讲、学生听的层面上。尽管在力学教学中引入了新的教学手段——多媒体，也仅仅是将板书转换到大屏幕上。这样的教学方式，教师处于主导地位，有利于课堂的控制；然而学生在学习中，没有发挥主观能动性，一直处于被动状态。学生在学习过知识点后不能将力学知识与工程实践很好地联系在一起。这样的教学方式不符合我国高职高专教育重在培养应用型高端技能人才的目标。

随着我国信息化技术在工程项目建设中的应用，土木工程建设与土木工程的职业化教学必须要遵循这个规律，深化信息化的教学转型，提升信息化技术的应用能力。土木工程的力学教学过程中一般都会采用多媒体教学方式与信息化技术教学方式，以此来提升土木工程力学课程的实际应用能力，改善了土木工程多媒体的应用能力，帮助学生尽快的掌握了土木工程力学教学的相关内容与技巧，加强了学习组合与学习思想的传播。计算机辅助教学模式与计算机信息化土木工程建设方式帮助这些学习者提升了自我的土木工程实际应用能力，这就是现阶段的主要教学思想。

三、土木工程力学教学模式的改革方法

（一）以实用为目标、选择合理的教学内容

教学模式的改革是以人才培养目标的设定和教材内容体系的改革为前提的。高职高专的力学教材不应只是本科教材的压缩和浅化。对于高职高专的学生而言，学习力学的目的主要不是为了开展设计工作，而是将力学与工程实践相结合，解决工程实践中一些具体问题。这就需要一本以实用为主的教材。教材中重应用，抓基础，满足高职教学的理念，突出施工企业所需要的技能型人才所具备的职业能力。为了更好的开展力学教学，我院正在编写一本适用于土木工程方向高职高专的力学教学——《土木工程实用力学》。

（二）改革课堂教学方法、提高学生学习兴趣

传统的讲授法已经不再适用于现在的高职高专教学。在教学中，应以学生为中心，借以提高学生学习的积极性，培育学生分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新意识。

其一，教师要巧妙的设计课堂。初学者很难理解力学知识，如果仅仅是按照逻辑顺序讲解，学生会认为课堂很枯燥，出现厌学的情绪。教师首先从生活中寻找相关的力学知识，让学生在周围的事物中体会到工程力学，从生活中的事物转变成力学图示，让学生意识到力学就在身边，激发学生的兴趣，培育学生对于工程力学的概念。同时，教师也可搜集与力学相关的故事，在课堂上与学生分享，增强课堂的趣味性。

其二，注重培养工程意识，做好案例分析。在教学中，将实际工程的力学案例引入，让学生在学习知识的同时清楚的知道该知识点的工程作用，并且将工程中的算例引入到课堂教学，如便桥简算、脚手架强度校核等等。同时，大量收集古今内外与力学相关的工程事故，与学生共同分析出现事故的原因，让学生在分析中大胆发言，并且讨论避免事故的方法。通过事故中的惨痛教训让学生铭记力学在工程中的重要性，同时让学生认识到工程质量是工程的生命。

其三，运用启发式教学展开课堂讨论。教师要善于向学生引出问题，启发学生发现问题。被动型的人才已经不能满足我国目前对于高技能型人才的要求。为了培养具有创新能力，在课堂中应当适时的进行课堂讨论。这里要求教师对教学内容要有深刻的认识，像抖包袱一样，将课堂内容精彩呈现，教师起到引导与总结的作用，鼓励学生大胆发言，各抒己见。甚至可以将力学知识与其他学科，比如哲学，进行结合，激发学生的创造性思维，打破思维定式，在学习知识的同时能够开拓思想的领域。

其四，在教学中运用多种教学手段。如今的力学教学已经引入多媒体，在运用多媒体教学时，应将力学中抽象的图示如支座、节点、桁架等的原型展示出来。还可以运用动画，让学生理解构件的变形、破坏等等过程，还可以让学生观看与力学有关的视频，让学生将晦涩的力学知识与多彩的现实世界结合在一起，并且可以让学生看到实际工程中力学的应用，这样更有利于教师引导学生课堂讨论。

（三）完善考核方法

力学教学的考核方法主要是以期末卷面为主。这样的考核方法过于片面。应将考核方式从两方面改革。其一，将期末考试改为阶段性考核，以对学生起到督促的作用；其二，将卷面为主的方式改为以实践创新能力考查的方式，以课题发言、讨论为依据，可组织课堂演讲、论文等等方式对学生进行评分。

（四）逐步建立开放性教学模式

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土木工程力学是土木工程重要的理论和实验基础，它是研究结构和构件安全地承受各种作用（荷载等）的一门课程。该课程研究的结构和构件的强度、刚度和稳定性等问题离不开内力分析，内力分析是土木工程力学最为重要的一个环节，而最能体现杆件各截面分布情况的当属内力图，内力图具有较强的直观表达性，制作方便，因此内力图成为杆件内力表达的重要手段。笔者根据多年教学实践，对土木工程力学中最为常见的几种内力图作一探讨。

教材画内力图是列内力平衡方程，由方程画出内力图，而新方法是倡导利用内力图规律和荷载的“突变”，直接画内力图，快而简便，是正确绘制内力图的关键。

一 轴向拉（压）杆的内力图——轴力（FN）图

轴向拉（压）杆的受力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。轴向拉（压）杆的轴力图——FN（x）的图像直接反映出轴力与截面位置变化关系，较直观；而且还能确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。轴力图的简便画法为：（1）以外力作用处为界，将杆件分段；（2）在分界处：突变值＝集中载荷（其余各处为一水平线）。轴力图的要求为正负号、数值、阴影线与轴线垂直。熟练掌握以上几点，就可以准确无误地画出轴向拉（压）杆的轴力图了。

二 扭矩图的画法

扭转变形的受力特点是在垂直于杆轴线的平面内，作用有大小相等、转向相反的一对力偶。扭矩的正负号判别用右手螺旋准则，即右手四指代表扭矩的转向，当大拇指背离截面为正，反之为负。扭矩图以外力作用处为分界处，突变值等于该力偶值。扭矩图画法可以参照轴力图的画法。

三 直梁弯曲——剪力图和弯矩图的画法

在建筑工程中，为了迅速判断梁危险截面的位置（一般是剪力或弯矩最大值所处的位置），必须明确剪力和弯矩沿梁轴线的变化规律，我们通常采用绘剪力图和弯矩图的方法来表现它。建立内力方程的方法是原有教材中作内力图的最基本方法；建立了内力方程再结合数学上的函数图像性质作图，但工作量大，通过考察大量内力图，我们发现：在常规荷载作用下内力图的函数图形是直线和二次曲线，只要定出起点和终点的值，再对函数图形的形状进行定位，就不难作出内力图了，所以我们采用确定控制面法。

1．控制面法

控制面不外乎梁的起、止截面，均布载荷的起、止截面，集中力、集中力偶作用截面，以及剪力为零的截面。采用控制面法绘图，就是先在这些截面对应的点处求内力值，然后在内力图上定位，即定性地判断各段的剪力图和弯矩图的形状、图形变化趋势等，再根据荷载性质用直线（或曲线）连接定位点。在熟悉内力图规律的基础上，熟记以下口诀：剪力图，力偶瞒，均布载荷呈斜线；集中力，有“突变”，两个力间平线牵；定位置，看力点；求大小，比例见。弯矩图，力偶显，均布载荷抛物线；纯力偶，有“突变”，力偶之间平线牵；集中力点藏弯矩，同它力点斜线连。

2．用叠加法画弯矩图

用控制面法作梁的内力图较用内力方程简单，然而它毕竟需要确定控制面，以及确定内力值等步骤，若我们采用叠加法，在某种情况下比控制截面法更便利。叠加原理是由几组荷载作用所引起的某一参数（约束力、内力、应力、变形），等于各荷载单独作用所引起的同一参数的叠加，一般来说，在常见荷载下梁的剪力图较为简单，不需要叠加，而较多使用叠加原理作画弯矩图。使用叠加原理作弯矩图的方法叫叠加法。用叠加法画弯矩图的步骤为：荷载分解；作分解荷载的弯矩图；叠加荷载共同作用下的弯矩图，相应的纵坐标代数相加。

四 静定平面刚架的内力图——弯矩图、剪力图、轴力图的画法

刚架是由直杆组成的具有刚结点的结构，其特点是：在梁和柱的联系处为刚结点，当刚架受力而产生变形时，刚结点各杆端之间的夹角始终保持不变。从受力角度来看，刚结点的最大特点就是可以承受和传递弯矩，优点是结构刚度大，内力分布合理。研究它的内力时，一般在刚结点处，用垂直于杆轴的截面将刚架截开，形成若干杆件段，即将刚架拆成横杆和竖杆，再根据刚架的特点分别画横杆和竖杆的内力图，于是刚架的内力问题就转化为单个杆件的内力问题。分别作各杆件的内力图，随后将各杆件内力图合在一起，构成刚架的内力图。可以概括为“先分后合”。

刚架内力图的绘制方法归纳如下：（1）绘制刚架内力图前，先求计算支座反力；（2）将刚架节点处截成若干杆件，画单个杆件的内力图；（3）将单个杆件的内力图进行组合绘制内力图：用截面法求解刚架任意指定截面的内力，再应用与前面相同的弯矩图、剪力图、轴力图的绘制规律与绘图方法作刚架内力图。

绘制刚架弯矩图时应注意以下几点：（1）刚结点处应满足力矩平衡；（2）铰结点处弯矩必为零（在无外力偶的情况下）；（3）无荷载区段弯矩图为直线；（4）均布荷载区段弯矩图为二次曲线，曲线的凸方向与均布荷载指向一致；（5）利用q、FQ、M三者之间的关系作图；（6）运用“区段叠加法”作M图。

综上所述，各种内力图的画法是在掌握各种变形形式受力特点的基础上充分利用内力图规律和“突变”规则，从“零”开始回归到“零”的一种画法，在实际中，只有多做多画，才能真正掌握画内力图的规律和奥妙，才能在掌握基本方法的基础上达到融会贯通、灵活运用，才能真正提高分析问题和解决问题的能力！

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一、土木工程结构损伤、振动损伤与安全诊断 

在土木工程当中，结构损伤所指的是结构材料及其几何特性出现改变，会给当前结构性能与整体系统力学带来影响。由土木结构强度、刚性与稳定性上看，土木结构损伤主要包含内部缺陷、材料缺陷与设计结构隐患、结构裂纹、性能下降等。振动损伤所指的是结构因振动引发的损伤，经过各振动信号采集与处理，对结构损伤给予判断，因振动源存在不确定性，振动测试环境比较复杂，具有不可控性，此类损伤诊断较难实施。 

二、土木工程结构损伤的诊断方法 

2.1整体检测方法 

整体检测方法主要通过建筑物原有力学模型，通过施加各种假设荷载或振动作用，分析建筑物的荷载极限，主要适用于有详细的工程力学计算书建筑物，对于近二十年建成的超高层框架结构或连续多跨单层层建筑物，最好有静力学、动力学、运动学力学分析的计算机模型。但因为检测方法对力学模型的依赖，未必适用于改革开放前甚至各种古代建筑等缺失力学计算书的建筑结构损伤分析，部分受到地震、海啸、或者例如九江大桥撞击甚至911恐怖袭击的建筑物则不适用，因为其设计模型和实际模型条件已不一致。 

2.1.1系统识别与模型修正法 

系统识别与模型修正法主要是应用基本的运动方程、动力测试资料与有限元模型进行优化约束，并修正结构模型刚度、质量及阻尼分布等，与结构动态响应相接近，经过基线模型及修正模型矩阵的比较，能对土木结构损伤给予诊断。Nastran软件对系统识别与模型修正法的支持度很高，能提供静力学、动力学、运动学力学以至热力学的模型分析功能。应用这种方法在子结构的划分及处理上优势较多，因测量噪声、模型误差与土木结构等在局部刚度变化上不是很敏感，实际应用颇受限制，致使特征方程的求解出现亚定问题，要有效解决模型于数据不定性，可应用统计推断法，像贝叶斯法，根据边界条件中的子结构修正，能减少未知数，同时，运用良态建模与子结构合理划分等，获取最优信息量。 

2.1.2动力指纹识别方法 

在土木结构诊断中，动力指纹识别是在结构特性变化下，如结构参数中的质量、刚度及阻尼等出现变化，相应动力指纹就会出现变化。动力指纹便能看成结构损伤标志，重用动力指纹主要包含振型曲率、频率、MAC与应变模态等，经实际结构试验，土木结构损伤中的固有频率变化比较小，振型的局部刚度变化较为敏感，不过其精准测量比较困难。 

2.2局部检测方法 

这种检测方法被大量用于建筑物中局部受损构件的检测，主要包含染色法、目测法、涡流法、以及前文提及的超声回弹综合法与发射光谱法等，这些检测方法中的大部分应用在某部件焊接缺陷、裂缝位置、受偶然荷载损坏的构件、与腐蚀磨损等方面的检查，在实际检测当中，多种技术的联合应用能对结构状态进行评价。 

通过局部检测，找出结构损伤点，通过注浆、二次抹面、壁可法或者构件破坏重新浇捣，及时补强，提高构件耐久性。但因为局部检测的对象是构件，仅能处理诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量缺陷或偶然荷载破坏的构件，当处理整体受损，或者改变使用用途、调整建筑结构的建筑物，还需要结合各种整体检测方法检测。 

2.3无模型的诊断方法 

在土木结构的损伤诊断中，无模型诊断方法并不需要有关结构模型的特征量，从土木结构振动的响应频谱、时程与时频等进行特征量提取，实施结构损伤的诊断。这种诊断方法起初仅应用在机械损伤诊断当中，进入21世纪之后，才逐步应用在土木结构当中，其诊断方法主要有频域法、时域法与时频分析法等三类，其中，频域法是运用频响函数对损伤诊断的指标进行构造，如波形识别指标在桥梁结构中的损伤诊断。 

三、土木工程结构中的损伤诊断相关问题探究 

在土木工程当中，其结构的损伤诊断是很重要的，直接关系着土木结构稳定安全性，损伤诊断法在航天、航空与机械等领域应用较为广泛，在土木工程，特别是桥梁结构中，其应用有效性还需不断加强，因土木结构的影响因素并不确定，结构也较复杂，在实际应用当中，诊断方法还存在较多困难，需要不断深入研究及实践，损伤诊断当中，对实际结构损伤的数据需求量大，不过实际数据比较有限与不足，运用大量试验对标准样例与损伤数据进行获取，所付出代价较为昂贵，并且费时费工，损伤结构研究当中，构建结构模型，并运用数值仿真实施相关研究，其现实意义更强。 

我国的结构损伤的诊断发展迟于欧美、日本等西方发达国家，即使对比香港，我国大陆还是处于萌芽的阶段，其主要原因首先是我国目前新建项目之多，导致政府相关主管部门暂时未能顾及土木结构使用的安全，未能退出相应政策支持，这需要政府立定决心，成立分管土木结构使用的安全的部门，仿效香港制定相关的建筑物周期性诊断的法律法规；其次，国内支持土木工程力学模型的软件、各种检测工具和标准匮乏，即使有更好的检测方法也会因市场缺乏竞争而导致价格高昂，使用者望而却步，也是制约结构损伤的诊断的重要因素，许多设计院目前还是依赖工程师手稿计算，而对建筑物的安全鉴定还是使用目测法、染色法等低效率方法，所谓工欲善其事必先利其器，须由国家主管部门牵头，研究属于中国的力学模型软件，制定安全鉴定的行业标准以致国家规范。 

四、结束语 

在建筑工程中，土木工程结构作为其重要构成，结构损伤程度直接关系建筑质量及其安全性，加强土木结构的损伤诊断是非常必要的，我国土木结构的损伤诊断已比较系统与深入，不过依然存在一些问题，需要运用合理诊断方法，对其损伤进行诊断，为土木结构的安全可靠性提供相关参考依据，确保建筑工程质量的安全性，保证人们的生命财产安全。 

参考文献： 

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中图分类号：G6420 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）05004705

为提高工程教育人才培养质量，教育部于2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”，很多高校以此为契机，探索行之有效的教育教学方法，以适应新时期大学生的特点以及国家建设的需要[1-2]。基于此，我们以工程力学课程为平台，开展了以职业能力为导向的教学改革。土木工程师的职业能力除了专业素质外，组织管理、人际交往、沟通表达、团队合作、自主学习、计算机软件操作、分析和解决问题等综合能力也不可或缺，职业道德素质也格外重要。因此，教学需要以职业能力为导向，提高学生的竞争力，打好专业基础。结合工程力学课程教学，采取全方位探索的改革思路，多角度促进学生各方面职业能力的提高。

一、价值观教育

“师者，所以传道受业解惑也。”目前在大学教育中，教师的作用更多的是关注专业知识的传授，而与职业相关的职业道德、职业成长和职业规划等内容却很少涉及。

大学生普遍缺少这方面的知识，他们对专业基础知识与其未来工作生活的关系，未来职业发展等都没有一个清晰的系统认知。因此，

他们对工程力学这类专业基础课毫无兴趣，学习不积极认真，最后导致力学基础不扎实。在授课过程中要以专业知识为出发点，利用与实际紧密结合的实例触动学生，列举力学名家及工程名师的经历教育学生，逐步让学生了解土木工程职业发展的常规过程，以及在设计和施工单位中作为技术人员所需要侧重掌握的知识

体系，并深刻理解工程力学在专业知识体系中的核心地位。教学中巧妙地将力学理论与工程实际结合，使学生反思并了解作为土木工程师的能力与责任，懂得只有具有扎实的力学功底与专业知识技能，才能设计出合格的建筑作品，避免在设计和施工中发生最基本的常识性错误（如混凝土阳台钢筋布置应在上部，而不是下部）而造成不必要的经济损失和人员伤亡。

二、开拓学生视野，加强与工程实践关联点的介绍

工程力学知识源自于工程实践，在课程讲授的过程中，强调知识最初的来源，即知识的逻辑起点，是人们在长期生产实践中为解决实际问题而总结出来的客观规律。课堂学习的缺点是脱离生产实践，学生往往不清楚现在学的知识在将来工作中的作用。以工程实例说明知

识被运用后的力量和价值所在，可以唤醒学生的学习热情。与此同时，授课时介绍相关理论提出时的工程背景，如魁北克大桥坍塌之谜与压杆稳定之间的关系，以及相关理论提出者，如达朗贝尔、圣维南等的简介等内容，能直接引发学生思考并从这些科学家的人生经历中受益，了解科学探索的过程，培养其有理有据的科学思维习惯，体会到学有所用和学有所为，有力地激发其学习兴趣。

以具体工程实例，强调工程力学在工程设计和施工中的运用方式及重要作用。以梁为例（图1），在完成等直截面梁的应力分析与强度条件学习之后，扩展梁的合理设计内容，从材料利用率角度对承受竖向均布荷载的结构效率进行改进[3-5]。主要方式有以下几种：

（1）比较不同截面形状的弯曲截面系数Wz与其截面面积A的比值，设计Wz/A值较大的截面形式，典型的截面是工字梁。

（2）从梁的长度方向进一步改进，形成蜂窝梁。

（3）将蜂窝梁的形式进一步改进，形成平行弦桁架结构。

（4）根据梁的弯矩图改变平行弦桁架的外形为抛物线形桁架。

通过这一系列的梁式结构改进，让学生拓展创新思路，创造性地应用所学知识，并辅以工程应用图片增强对其经济价值的体会，感受知识运用所带来的技术进步与力量，从而重视力学知识的学习。讲授时以头脑风暴的形式进行提问，激发和培养学生勤于思考的兴趣和习惯。

三、适当调整考核内容，增加课外自主学习分数

考核手段一直是影响学生学习动力和学习方法的重要因素。学生成绩的构成一般分为平时成绩和期末成绩，期末成绩以考卷得分为评价指标，而平时成绩以出席、作业及实验情况为主。没有学习兴趣的学生为了得到平时成绩，往往是人到心不到，而且大多抄袭作业。这种现象出现的原因主要是学生学习态度不端正，没有兴趣，也和被动的学习方式有关。基于此，我们提出平时考核增加工程力学大作业的方式，来激发学生的学习主动性，重新划分了成绩的组成，适当降低了期末成绩比例，增加平时成绩比重

。增设的工程力学大作业，以开放题目的形式发给学生，学生需要动手查找资料才能解决问题。解决问题时要形成书面报告，并为全班学生做PPT现场展示报告。通过实践，学生反映良好，在完成作业的过程中，既提升了使用Office办公软件系统的技巧，又增强了他们的表达能力；既增强了他们独立解决问题的能力，又扩展了知识面，不再只局限于学习课本的内容，开拓了学生的视野。

大作业题目的选择形式为自由选题或选择指定题目，各组题目有所不同，难度相近。选题内容要与工程力学课程大纲相关，其范围涉及具有工程背景或生活实践的问题，也可以是对经典理论的探讨。下面以烟囱倾倒的简化力学分析为例说明开放式作业的特点。

题目内容：定向爆破拆除高耸烟囱时，其倾倒过程是个较复杂的力学过程，而在倾倒过程中，往往会发现烟囱向上折断的现象。试建立简化的力学模型对此现象进行分析，找出可能发生断裂的位置，指出简化模型时所考虑的假设条件，比较采用等直圆杆和变截面圆杆两种模型的区别。

学生采用分组形式，6人一组。组长由内部选举产生，并负责召集、组织和记录小组活动。组名要求个性化，提升团队凝聚力与归属感。学生进行作业活动的流程是：确定题目查阅文献资料确定解题思路小组答疑公式推导与理论分析撰写书面报告课堂PPT成果展示。

要解决这样的问题，首先要对问题进行物理过程分析，并将其简化为常见的力学模型，运用达朗贝尔原理求出外力和内力，进而再利用材料力学弯曲应力和强度条件概念求出最大应力位置，从而确定烟囱折断点的位置。在这个过程中，学生通过查阅文献可以扩展知识面，再通过自己的思考与大家的讨论获得分析问题思路，学生在遇到难点时教师再给予指导，锻炼学生分析解决实际问题的能力。通过撰写书面报告与制作PPT，锻炼学生对Office办公软件系统的使用技能，通过课堂随机抽取进行成果展示（图3），锻炼学生的表达能力。

PPT展示成绩由教师与各组组长共同评定，教师占60%，组长占40%，评分结果显示教师评分与组长评分平均相对偏差2.98%，最大7.59%，学生评分基本与教师评分结果一致，做到了客观公正。

学生对开放式作业的评价主要有以下几个方面：知识得到了丰富和加深，增进了相互了解和交流，认识到分工合作的重要性，增强了解决问题的信心，掌握了使用Office办公软件系统的基本技能。

在教学实践中也发现这种模式存在的一些问题与难点：题目选择缺乏自主性，备选题库建设具有长期性，题目设置需要具有渐进层次，个别学生以逸待劳，使用Office、MATLAB、Maple、Mathematica等软件的能力弱，言表达能力欠缺等。

相信通过不断地克服缺点进行改进，一定会取得更好的教学效果。

四、课堂演示实验与动手实验并重，理论联系实践

力学实验是学习力学必不可少的内容，演示实验是帮助学生理解力学理论的最直观方式，可有效增强学生的感性认识。动手实验使学生理论联系实际，激发学习兴趣，增强学生运用理论解决实际问题的能力。依托学校的力学实验教学中心，在教学中我们设置了多个演示实验：低碳钢拉伸实验[4]，梁的截面形式对梁刚度的影响[3]，压杆失稳[4]，动、静滑动摩擦因数的测试[6]，牛顿碰撞球演示动量定理[6]等。动手实验主要设置了不规则形状物体的重心测量[6]，冲击荷载的测量[6]，动、静滑动摩擦因数的测试[6]，固有频率的测定与受迫振动[6]，低碳钢拉伸实验[4]等。

五、联系后续课程内容，形成学科知识体系

教学中注意强调工程力学各部分知识在后续课程中的作用，并以具体例题的方式展示给学生，使学生感受到所学理论知识的直接用途和重要意义。理论力学的静力学是材料力学截面法分析受力的基础，而材料力学主要以单根杆件为研究对象，其基本受力状态的力学性质是结构力学研究多杆件系统受力分析的基础。材料力学中应力、变形、强度条件及刚度条件可在钢结构设计时直接应用。在材料力学中弯曲问题的进一步研究中，两种不同材料的梁的性能研究，以及组合变形中截面核心的概念、以及受力平衡分析都在混凝土结构设计原理中得到应用，还有结构试验课中应变应力的测量原理离不开描述应力状态的应力圆与胡克定律[4]。材料力学中基本受力状态在结构概念体系设计中应用较多，是结构概念的基础[3，5，7]。工程力学与土木工程本科专业课的关系具体参见图4。

六、鼓励学生参与竞赛

力学素质的培养，除了工程力学课堂上的内容，以及通过学生在后续课程的学习加强理解外，还可以通过参加周培源力学竞赛和大学生结构设计竞赛等活动，进一步促进学生的学习能力、毅力培养、团队协作、动手能力、理论与实践结合能力、解决问题和创新的能力。

周培源力学竞赛是教育部高教司主办的大学生科技竞赛之一，目前已发展到全国160多所高校参赛。参加该赛事对提高学生的力学素质有很大促进作用。学校安排教师对历年试题进行剖析，组织学生进行集中辅导。辅导中强调理论联系实际生产生活，激发学生发现并理解相关生产工具的力学原理，通过一系列生产工具的力学原理分析，激发学生对力学应用的识别与应用能力。

全国大学生结构设计竞赛为教育部确定的全国九大大学生学科竞赛之一，是土木工程学科培养大学生创新精神、团队意识和实践能力的最高水平的学科性竞赛，影响力日益扩大。近年来该赛事使用的材料普遍为竹皮，通过胶水粘结来制作结构构件。在对学生进行培训时，通过基本材料力学概念的扩展，使力学概念与结构设计相结合，使学生理解受力状态和材料利用效率的关系，轴力承受荷载效率最高，理解梁的截面形式与受力效果，梁的材料重新分布形成桁架等力学概念。为了提高结构效率，结构材料布置需要尽量沿周边对称布置，结构中受拉部分尽可能以质量轻的受拉柔性材料制作，去掉结构中不必要的部分，以减少结构自重，结构的节点及支座连接要强，以满足结构构件计算模型中关于刚性支座的简化假定，以及结构构件的整体性要求。而对于动荷载的赛题，理论力学中机械振动基础的内容显得更加重要。

七、结语

文章通过多种措施来提高学生对工程力学的学习兴趣，教学效果与学生反馈表明，所做的努力得到了学生的认可，学生学习的积极性有所提高，及格率增加。专业能力与职业素质密切相关，是职业能力的核心内容之一。人总在追求意义，通过各种措施告诉学生工程力学知识与专业能力的关联点，从具体的知识点上理解知识的价值在于运用，是此次教改尝试的核心思想。

参考文献：

[1]朱泓，李志义，.高等工程教育改革与卓越工程师培养的探索与实践[J].高等工程教育研究，2013（6）：68-71.

[2]陈金陵，梁桥，彭利英. 教学型高校土木工程专业应用型卓越工程师培养模式研究初探[C]//高等学校土木工程专业建设的研究与实践――第十届全国高校土木工程学院（系）院长（主任）工作研讨会论文集， 2010.

[3]季天建，Adrian Bell. 感知结构概念[M].北京：高等教育出版社，2009.

[4]孙训方，方孝淑，关来泰. 材料力学I、II [M].5版，北京：高等教育出版社，2009.