“板壳力学”课程创新建设研究

［摘 要］ 探讨了板壳力学课程的创新建设与改革，旨在提升课程质量，激发学生的学习兴趣，培养学生的工程技术和科学研究能力。“板壳力学”作为力学专业必修课，对学生的综合能力的培养至关重要。针对学生学习难度大、兴趣不高的问题，提出通过引入案例教学、小组讨论、项目驱动等多样化教学方式，增强学生学习动力和应用能力。详细介绍了教学资源建设，包括课程思政资源、网络平台、课程讲义、考评体系的更新与提升。特别强调了利用视频课件、在线资源等方式，解决教材更新滞后和习题资源缺乏的问题。同时，通过增设论文课程、加强信息技术应用和国际化资源共享，构建新的考评体系，激发学生的学习热情，培养其创新思维和跨学科能力。

［关键词］ 板壳力学；教学创新；课程设计；人才培养

［基金项目］ 2023年度大连理工大学教育教学改革项目“板壳力学课程教学资源建设”（YB2023071）

［作者简介］ 张晓鹏（1985—），男，辽宁大连人，博士，大连理工大学力学与航空航天学院副教授，主要从事结构优化和板壳力学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）09-0056-04 ［收稿日期］ 2024-03-18

一、课程建设背景

“板壳力学”是力学专业本科生的重要必修课程，不仅是对前期已修课程如“材料力学”“弹性力学”“振动力学”等知识的深化，更是连接理论与实践、基础与高级知识的桥梁课程。作为力学领域的核心科目，“板壳力学”的学习对于培养学生的综合能力，尤其是在工程技术和科学研究方面的应用能力，起着至关重要的作用。课程不仅要求学生掌握坚实的理论基础，还要求学生能够将理论知识应用于实际问题的解决之中，这对于学生来说既是挑战也是机遇。

“板壳力学”课程的内容广泛而深奥，从理论推导到问题求解，既包含了大量的数学运算，也涉及复杂的物理概念和力学原理。这就要求学生不仅要具备良好的数学和物理基础，还要能够进行逻辑推理和抽象思维，以更好地理解课程内容并解决实际问题。为帮助学生克服学习中的困难，“板壳力学”的教学方法也在不断地探索和创新之中。

面对学生学习积极性不足、兴趣不高的现状，课程教学需要采取更加灵活多样的教学手段，如引入案例教学、小组讨论、项目驱动等教学模式，使学生能够在实践中学习和应用板壳力学的知识。随着科学技术的不断发展，“板壳力学”课程的教学内容和方法也应不断更新，紧跟科技发展的步伐。通过整合新的科研成果和工程案例，将前沿科技成果融入教学，不仅能够增强学生对“板壳力学”课程重要性的认识，还可以提升其解决复杂工程问题的能力。同时，注重培养学生的跨学科能力，鼓励学生在学习“板壳力学”的同时，结合其他学科的知识进行创新设计和研究，成为具有广阔视野和创新思维的复合型人才［1］。

目前，结合实际教育教学经验，“板壳力学”教学中面临的教学痛点主要包括：（1）“板壳力学”课程教学与本科生工程创新能力培养难以融合；（2）传统课堂教学中解题方法教学和力学思维能力培养难以适应；（3）本科生重理论水平轻实践能力和善循规蹈矩疏革故创新的矛盾。此外，因为授课年级为高年级学生，部分学生开始准备考研、工作等，难以专心学习，“板壳力学”课程涉及大量长篇幅理论分析与公式推导，单纯知识讲授容易使学生注意力难以集中，对于“板壳力学”这门系统性和抽象性较强的课程而言，学生在学习的过程中逐渐开始接触到复杂的逻辑推导，往往会感觉枯燥，失去自信和学习兴趣。因此，针对上述痛点问题，开展系统化的“板壳力学”课程资源建设十分必要。

二、创新课程内容

将新的教学理念和教学手段应用于“板壳力学”课程的教学资源建设有望解决上述问题［2］。例如，2015年起，清华大学航空航天学院的高云峰教授讲授的“理论力学”课程也以MOOC的形式在学堂在线免费开放［3］，学生可下载相应的App在手机上在线学习，改变了以教师为主导的传统课堂教学，增加了许多互动型教学［4］。麻省理工学院和哈佛大学共同开发了在线学习平台edX，涵盖了物理学和力学领域的课程知识，在“理论力学”课程教学方面增设了相关内容，将校内教育和在线教育结合，主要的学习方式有课程视频、测验、论坛、书籍期刊、实时视频反馈交流等，是校内课程很好的补充材料［5］。以上所述的力学课程教学资源建设的实践探索，实现了较好的教学效果，学生的积极性得到了一定的提高，能够有效地加深对课程知识的理解、把握，更好地运用课程知识解决问题。

将一系列的教学方式并结合新兴技术，对“板壳力学”课程中的思政资源、网络平台建设、课程讲义建设、考评体系与资源建设等方面，进行全面的“板壳力学”课程教学资源的提升，采取有效的方法引导并激发学生的学习兴趣，增强学生的爱力学、爱校的情怀。

从课程思政资源建设、网络平台资源建设、课程讲义建设、考评体系建设等方面，全面提升课程资源，从而达到教学效果的全面提升。本项目主要建设内容如图1所示。

（一）“板壳力学”课程思政建设

全面建设课程思政资源，并完成视频资料、文档资料、PPT资料整理。结合“板壳力学”课程内容与特点，从力学史话、家国情怀等方面进行课程思政建设，共总结整理课程思政案例61例，其中薄板解析算法部分21例，薄板近似算法14例，薄板振动屈曲10例，壳体理论16例。

（二）“板壳力学”课程网络平台资源建设

从视频课件资源、在线教学资源、课程习题库资源三个方面进行网络平台资源建设，如图2所示。

1.视频课件资源建设：（1）基于超星学习通平台，项目团队联合录制板壳课程视频资源，定时发布于超星平台，方便学生反复观看，增强学习效果；（2）结合“板壳力学”解析学习内容，建设基于Abaqus、HyperWorks平台的板壳有限元分析视频教学资源作为选学内容，帮助学生实现理论与实践的结合。

2.在线教学资源建设：（1）参考河海大学目前国内唯一的“板壳力学”课程在线学习资源进行资料整理，发布在百度网盘等线上资源库，作为课程辅助学习资料；（2）整理、翻译麻省理工学院公开课程中板壳力学的相关资料，统一保存至百度网盘数据库，为学有余力的学生提供额外的学习资料。

3.课程习题库资源建设：（1）针对“板壳力学”课程可用习题稀缺的困境，查阅国内外主要的教材和参考书籍资料，整理一套用于学习的“板壳力学”课程习题资料，并基于超星学习平台发布相关习题；（2）选取部分习题组建不对学生公开的板壳力学习题库和考试资源库。

（三）“板壳力学”课程讲义建设

针对目前“板壳力学”课程的教材陈旧、第一版教材为1978年出版，且近20年国内已无新的板壳力学相关教材出版的现状，根据目前板书和PPT教学相结合，课程内容扩容、调整，需要进一步建设课程的讲义资源，课程针对目前“板壳力学”教材陈旧的问题，建设部分章节的板壳课程可自编讲义，讲义内容如图3所示。

1.半逆法与叠加法相关讲义内容扩容。现有教材中关于半逆法的相关介绍过于简短，其中需要参考《板壳力学》上册内容或数学物理方程内容进行理解，给学生学习带来不便，本项目计划重点面向Levy法完整推导、叠加法步骤、板壳力学内容中涉及的常微分方程解法等内容建设特色讲义。

2.薄板变分原理相关讲义编制。现有教材中关于薄板变分原理的介绍过于简单，需要学生自主查阅资料，增加了学生学习难度。本项目计划搜集整理相关资料，形成面向板壳力学应用的变分法介绍，给出变分法的完整介绍，详细阐述势能与余能原理与板壳力学的结合。

3.板壳有限元部分讲义。目前“板壳力学”课程的教材主要介绍已经不常用的差分法，本项目计划删除板壳结构差分法等目前不常用的计算方法，增加新增《板壳结构有限元方法》章节（预计3～4学时），完成课件制作和内部自编讲义撰写。

4.板壳结构工程实用算法。为加强学生理论联系实际的能力，增加“提高薄板稳定性”相关章节的介绍（预计2学时）和“当代板壳结构力学分析进展”专题讲座（预计2学时），介绍加筋板近似算法，参考《薄壁结构设计》等相关资料完成课件制作和自编讲义撰写。

（四）考评体系与资源建设

在教学中采用App实时统计学生到课情况，增加课程论文环节，以板壳力学经典或前沿知识为题，撰写科技小论文，在教学中加大信息化力度，开展国际化教育资源共享，发展远程教学与多媒体教学。利用好精品课程网络教育平台，如慕课网、网易公开课等。借助相关的计算机软件计算和模拟研究板壳力学问题，将理论学习与实践探索相结合，提高力学课程教育教学的质量，具体举措如下：（1）利用超星App，实时定位签到，精准实现平时成绩管理；（2）加大信息化力度，搜集国外共享板壳课程资源并加工整理，搭建网络云盘学习资料库：（3）增加课程论文环节，以板壳力学经典或前沿知识为题，撰写科技小论文，提高学生科技写作能力；（4）针对特定问题，采用翻转课堂的方式请学生上台讲解，激发学生学习兴趣，给予参与学生奖励分数。

结语

根据时代需求，建设“板壳力学”课程电子资源和特色讲义，增加实用型的板壳力学有限元内容，激发学生学习兴趣；通过力学故事引入，增设“板壳力学”课程思政资源库，尤其是结合大连理工大学力学优良传统，介绍我校力学学科的光辉事迹，增强学生爱专业、爱学校的情怀，特别针对保研、考研年级，提高本校吸引力。

通过动态调整课程内容、结合学科前沿，建设“板壳力学”课程中缺失的思政资源、网络平台资源、课程讲义资源、考评资源，充分调动课程中学生积极性，达到更好的教学效果。这些创新举措不仅有助于解决当前教学中面临的关键问题，也能够培养学生系统思考和创新解决复杂工程问题的能力。通过理论与实践的有机结合，引导学生从被动接受知识转变为主动探索和应用知识，真正实现从“学会”到“会学”的转变，为培养符合新时代需求的高素质力学人才奠定坚实基础。

参考文献

［1］郑泉水.清华钱班模式底层逻辑的脑科学和心理学基础［J］.教育家，2021（47）：22-24.

［2］傅小妮.以学生为中心，激发学习兴趣，提高教学效果：以航空发动机原理与构造教改为例［J］.科技风，2020（36）：165-166，175.

［3］李俊峰.理论力学课程体系改革探索与实践［J］.中国大学教学，2008（4）：10-13.

［4］李晶.基于MOOC背景的基础力学课程教学改革探究［J］.长春教育学院学报，2015，31（15）：101-102.

［5］胡葆华.基于提高学生学习兴趣的工程力学教学方法初探［J］.建材与装饰，2019（14）：211-212.

Abstract： This paper discusses the innovative construction and reform of the course of Plate and Shell Mechanics， aiming at improving the quality of the course， stimulating students’ interest in learning， and cultivating students’ engineering technology and scientific research ability. As a required course for mechanics major， Plate and Shell Mechanics is very important for the cultivation of students’ comprehensive ability. In the face of students’ difficulty in learning and low interest， this paper proposes to enhance students’ learning motivation and application ability by introducing diversified teaching methods such as case teaching， group discussion and project driving. The article introduces the construction of teaching resources in detail， including the updating and upgrading of curriculum ideology and politics resources， network platform， course handouts and evaluation system. In particular， it emphasizes the use of video courseware， online resources and other ways to solve the problem of lagging update of teaching materials and lack of exercise resources. At the same time， through the demand of course papers， strengthening the application of information technology and international resource sharing， the construction of a new evaluation system， students’ enthusiasm for learning is stimulated and their innovative thinking and interdisciplinary ability are developed.