高校土木工程专业“结构动力学”课程教学现状分析与对策

［摘 要］ “结构动力学”是土木工程专业重要课程之一，其对结构设计、施工及安全评价等具有重要意义。正确和深入掌握结构动力学知识，是土木工程师应具备的基础能力之一。然而，目前高校在“结构动力学”教学中存在的问题，影响了土木工程专业学生的培养质量。为此，针对“结构动力学”课程，系统总结了高校的教学现状，进一步分析了制约“结构动力学”教学质量的影响因素。最后，针对现有问题，列出了可行的对策与建议，以期为高等学校动力学课程教学质量的提升提供一定参考。

［关键词］ 结构动力学；土木工程；高校教学

［作者简介］ 狄方殿（1989—），男，山东济宁人，博士，南京工业大学土木工程学院博士后，讲师，主要从事土木结构动力分析及振动控制研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）13-0017-04 ［收稿日期］ 2023-11-13

引言

“结构动力学”是土木工程专业的重要基础课程之一，其与结构静力学的区别在于考虑结构的惯性力和时间因素不同［1］。结构动力学是一门系统学习结构在动力作用下变形规律和承载能力的科学，它为结构设计奠定了重要的理论基础，如力学原理、材料力学、弹性理论等。学习这门课程可以帮助学生掌握结构分析的基本方法论。通过学习各种典型结构（如梁、框架、壳等）在不同载荷下的动力响应规律，可以帮助学生掌握分析实际工程问题的思路和手段，比如地震、风力等自然载荷下的设计。学习如何评估结构的安全性能和承载极限，识别可能导致结构失效的危险因素，这对于防灾减灾和工程安全具有重要意义。如“结构设计”“结构检测”等专业课的学习都需要结构动力学的支撑［2］。它为深入学习这些应用类专业课奠定了坚实的理论基础。系统学习这门系统性较强的理论课程，可以培养学生的科学思维能力和逻辑思维能力，对解决实际问题具有重要的启发意义［3］。总之，高校的“结构动力学”学习可以帮助学生掌握结构分析的基础理论和方法，培养解决实际工程问题的能力，这对其未来工作和生活都很重要［4］。

然而，随着社会发展和科技进步，结构动力学本身和工程实践也在不断变化，而高校“结构动力学”教学仍存在一定的问题和不足，难以适应发展需求［5］。本文拟对高校“结构动力学”教学现状进行全面分析，指出其存在的问题并提出改进对策，以期提高教学质量。

一、现状分析

（一）教学方法单一

结构动力学具有理论性强、重公式推导的特点，这样的特点造成高校教师在传授知识时较为困难。目前，高校“结构动力学”教学方法较为单一，主要问题体现在：（1）过于依赖传统的课堂讲授法。大多数高校采用传统的理论教学法，即教师在黑板上讲授知识点，学生抄写笔记。这种教学方法重理论轻实践，难以提高学生的学习动机和参与度。（2）案例教学不够。一些高校虽然开始采用案例教学，但案例选择单一，难以体现动态分析的复杂性。（3）缺乏实验和实践环节。理论知识难以深入应用和检验，无法培养学生实际操作和解决问题的能力。（4）计算模拟应用不足。利用计算软件进行结构分析模拟的教学环节较少。（5）互动参与性不强。课堂教学多是单向灌输，学生较少主动提问和参与讨论。（6）考核方式单一。主要采用闭卷考试，忽略了过程评估和实践能力检验。

（二）实验设施设备不足

结构动力学理论相对抽象，通过实验模拟可以让学生更容易理解这些知识。目前，高校“结构动力学”教学实验设施设备不足也是影响教学质量的一个重要原因：（1）实验室规模小，设备老旧。无法满足大班实验教学的需要。（2）设备类型单一，操作性差。主要是静力实验，无法进行动力实验和模拟分析。（3）实验设备陈旧，难以进行真实工程模型的动态分析实验。（4）软硬件支持不足。缺乏实时监测、数据采集和分析的实验支持系统。（6）经费投入不足。购置和更新实验设备需要长期稳定的经费支持。（7）一些高校虽有实验课，但实验项目简单重复，难以形成实践教学系统。

（三）教学内容与实际脱节

“结构动力学”教学内容与实际工程应用脱节也是影响教学质量的一个问题：（1）由于教学重在理论，更新教材的速度较慢，一些新型结构设计方法和计算软件未能及时纳入课程体系中。（2）重视基础知识，而忽略工程背景和设计思想。（3）理论模型与工程结构存在差异，难以直接应用。（4）未能跟上工程技术和材料的最新发展。（5）教学内容与国内外工程实践和研究存在差距。（6）“结构动力学”教学与“结构设计”、施工等后续课程和工程环节脱节严重。

（四）教师队伍结构不合理

土木工程专业结构动力学是动力学在土木工程结构中的具体应用，因此，高校土木工程专业“结构动力学”教师既要有力学知识的储备，又要具备对土木工程专业的了解。目前，大多数高校“结构动力学”课程的教学人员以理论型教师为主。这类教师理论水平高，但实践经验不足。少部分高校虽有从事工程实践的兼职教师，但人数和时间投入有限，这也影响了教学质量的保障。

（五）考核方式单一

“结构动力学”课程考核方式存在以下单一性问题：（1）过于重视期末闭卷考试。（2）忽略过程考核，如大作业、课堂测试等，无法全面评估学生的学习过程。（3）忽略实践能力和问题解决能力的考核，如实验操作、案例分析等环节考核不足。（4）缺乏对学生创新意识和学习态度的考核。（5）不同形式的考核项目较少，考核手段单一。考核结果与实际工作能力脱节。

二、影响因素分析

（一）教学理念滞后

很多高校和教师仍然只重视理论教学，忽视了实践教学的重要性，理论与实践的有机结合还需加强。大部分高校还停留在以教师为中心的传统教学模式，忽略了学生的主体地位，难以激发学生主动学习的主观能动性。缺乏跨学科交叉融合的视角，学生难以将理论知识应用到实际问题中。考核理念偏重知识输出，而非实际应用能力。所以，需要更新教学理念，注重学生主体作用，重视实践和问题解决，培养复合型人才，以适应社会和经济发展变化。

（二）经费投入不足

结构动力学实验需要较高的设备和场地投入，但高校经费支持不足，影响实验教学条件的改善。具体来说：结构动力学实验设备成本高，如动力台架、传感器等，但经费投入难以满足需求。且需要较大的实验场地，如模拟工程实验基地，但校园用地有限，难以取得支持。设备更新维护也需要持续投入，但经费难以长期保障。与企业合作共享资源需要相关支持。实验教学人员的招聘和培养同样需要经费支持。

（三）教材更新周期长

教材更新需要教研组长期整理，与工程前沿滞后是一个长周期的过程，这对保证教学质量也很重要。教材更新周期过长会导致理论知识滞后，难以跟进发展。实践案例脱节，难以引导学生解决问题。教学方式单一，难以提升教学质量。所以合理的更新周期对保证教材质量很重要。“结构动力学”作为一门理论与实践兼备的课程，其教材应根据以下几点进行更新与完善：（1）跟进学科发展速度。结构动力学理论和计算方法更新较快，教材更新周期不宜过长。（2）跟进工程技术变化。如新材料、新结构等，教材应及时纳入更新内容。总之，教材更新需吸收教学实践经验，通过教学反馈及时优化教材结构设置，适应社会需求变化，培养目标应根据行业需求及时调整。

（四）教师队伍结构不合理

年龄结构不合理影响教学理念更新。中青年教师较少，难以形成教学创新动力。专业结构不合理影响教学内容设计。单一专业教师难以满足不同专业学生需求。教学型与研究型教师比例失调，影响教学重心。研究型教师重研究轻教学，影响教学质量。学历水平结构不合理影响教学能力。部分教师自身基础知识不扎实，难以进行高水平教学。固定教师比例过低影响教学连续性。兼职教师流动性大，难以形成稳定的教学体系。教师培训不足影响教学能力提升。教师自身理论水平和教学技能难以持续提升。教师评价机制不完善，影响教学动机。以研究为导向，教学上下游不协调。教师队伍规模不足影响教学质量保障。难以组建多学科交叉的优质教学团队。

（五）考核方式单一

传统考核方式无法全面评价学生的实践能力，影响教学目的的实现。失去调动学生学习积极性的作用。缺乏过程考核，学生容易敷衍临时应付。与实际工作需求脱节。考核过于重视理论，忽视了解决问题的实践能力。难以发现和解决教学中的问题。缺乏多维度反馈，教师难以及时调整教学。难以形成教学质量监督机制。单一考核难以建立完整的质量控制体系。教学目的难以实现。考核不突出实践能力培养，难以达到课程设计目的。难以吸引他人参与。缺乏公开透明的考核，影响社会参与度。因此，需要优化考核方式，采取多元化的评估手段，才能真正提升教学质量。

三、对策与建议

（一）完善实验教学条件

为完善“结构动力学”课程的实验教学条件，可以从以下几个方面提出对策和建议：（1）增大政府对高校基础实验教学设备的投入。（2）高校可以与相关企业建立长期合作机制，共同投入建设实验教学基地，实现资源共享。（3）高校内部可以优化配置现有资源，如实验室开放时间、统一安排实验课程，提高利用率。（4）鼓励社会团体和企业参与捐赠，如捐赠部分退役但尚可使用的实验设备。（5）高校可以探索实验教学费的收费机制，收费所得部分用于更新实验设施。（6）实验教学人员的招聘与使用也要给予更好的政策支持和激励机制。（7）鼓励教师开展以实验为导向的教学研究项目，吸引更多资源投入。（8）建立实验设备更新管理制度，规范公开选购与淘汰更新程序。（9）引导社会力量参与实验室建设，如以命名或赞助的方式。

（二）改革教学方法

改革“结构动力学”课程教学方法，可以考虑以下几点对策和建议：（1）增加案例教学和问题导向教学比例，结合真实工程案例培养学生解决问题的能力。（2）引入翻转课堂和混合式教学模式，促进学生主动学习。（3）建立“结构动力学”实验与设计课程，强化实践环节。（4）使用多媒体教学资源。（5）开展小组项目学习与论文写作等形式，培养合作精神。（6）引导学生参与社会实践或企业实习，锻炼实际操作能力。（7）构建在线问答与评估系统，进行过程监测与评价。（8）优化教学内容设置，强调工程案例分析和问题解决。（9）组织教师培训，提升其教学设计和指导能力。（10）改革考核方式，增加过程考核与实践项目比重。（11）汇报教学成果，进行教学研究与互相学习。

（三）更新教材内容

更新“结构动力学”课程教材内容，可以考虑以下几点对策和建议：（1）建立教材更新工作机制，定期组织教研组跟进学科前沿进展。（2）加强与工程实务交流，收集最新工程案例并整理纳入教材。（3）引入新计算方法和软件。（4）优化教材结构设置，强调工程背景知识的学习。（5）增加各类实际问题和案例，培养学生解决问题的能力。（6）持续完善和更新习题库，覆盖各个知识点。（7）编写实用性强的参考书，方便学生学习和自主研究。（8）制作多媒体教学课件和视频资源。（9）定期组织教师学习交流会，汇报教学成果。（10）邀请社会各界专家评审教材，吸收意见。（11）定期发布教材更新通知，引导教学实施。（12）收集教学反馈，不断改进和优化教材。（13）引导教师参与教材编写工作。

（四）优化教师队伍结构

优化“结构动力学”课程教师队伍结构，可以考虑以下几点对策和建议：（1）增聘和培养一批年轻教师。（2）优先支持具有工程背景的教学型人才。（3）招收兼具理论与实践能力的教师参与教学。（4）按比例安排理论型和实践型教师。（5）组建多学科交叉的教学团队。（6）开展教师在职培训，提升实践教学能力。（7）引导教师参与教材编写和课程设计。（8）完善教师使用管理和考核激励机制。（9）鼓励教师开展教学研究项目。（10）优化教师聘任和晋升机制。（11）改革教师评价体系，重视教学成果。（12）吸引优秀外部人才参与教学。（13）定期调研教师队伍需求和问题。

（五）改革考核方式