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趣味结构力学——探索与实践

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东南大学单建

1学习需要趣味

图1孔子图2爱因斯坦图3陈省身

学习需要趣味。孔子（图1）说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”爱因斯坦（图

2）说：“兴趣是最好的老师。”已故数学大师陈省身（图3）在被问到他为什么要把数学当

作自己终身的事业时，回答得十分简单、可爱而又发人深省——因为数学“好玩”。“好玩”

者，有趣也。研究一门学问或者学习一门课程，能否从中发现并获得乐趣，效果大不相同。

•2结构力学好玩吗？

对于土木工程专业的学生来说，结构力学是一门十分重要，又相当难学的课程。作者曾在

课堂上谈到结构力学的趣味性问题，说“结构力学可能是你们在大学阶段最有趣味的课程

之一”，结果非但没有引起如期的共鸣，反倒是有学生在下面窃窃私语，掩口而笑，似乎

老师的话乃是诳语。就在那一刻，作者产生了写一本《趣味结构力学》的冲动。

其实，结构力学不但有趣，而且相当有趣。这是作者从多年的结构力学教学实践中获

得的体会之一。结构力学的趣味性来自于其研究思路的逻辑性、研究内容的系统性、研究

对象和方法的多样性和它贴近工程的实践性。逻辑性，故能引人入胜，使人乐此不疲；系

统性，故能举一反三，时时温故知新；多样性，故能灵活运用，感到乐在其中；实践性，

易于触类旁通，趣味层出不穷。总之，结构力学的“趣”是和蕴含于其中的“道”联系在

一起的。学好结构力学，既能积累知识，又能启发心智、锻炼思维，开拓视野、提高能力，

从而为今后的学习和工作打下良好的基础。

3结构力学教师的责任

能否收到上面所说的效果，重要的问题是“怎样教”和“怎样学”。一门有趣的课程，

不见得人人都觉得有趣，学生如此，教师未必不如此。其中，教师是主导方面。如果教师

不能把课程的趣味性挖掘出来，在教学中有意识地加以阐发和利用，去激发、调动学生的

学习兴趣，学生自己是很难去发现其中的趣味的。教师干巴巴地教，学生苦巴巴地学，再

有趣的课程也教不好、学不好。质言之，结构力学教师的责任是：挖掘趣味性；引导学生

“好之”、“乐之”；在“传道、授业、解惑”的过程中培养学生的学习能力和钻研精神。

然而现实情况是：不少教师仅仅以使学生“知之”为目标，而很少去引导他们“好之”、“乐

之”，结果往往是学生连“知之”的要求也做不到。

在结构力学的趣味性教学方面，作者的老师龙驭球先生堪称典范。龙先生在他的《结

构力学教程》中大讲“方法论”，不仅授业、解惑，更注重传道。在“传道”时，他旁征

博引，妙趣横生，引用诸葛亮、尼采、钱钟书、郑板桥、齐白石、孔子、苏东坡等中外古

今名人的论述，使读者感到结构力学决不是什么“枯燥无味”的学问。书中的语言生动，

言简意赅：郑板桥的一副对联“删繁就简三秋树，领异标新二月花”，深刻地阐明了“学

习”和“创新”的道理；“手算怕繁，电算怕乱”八个字，形象地总结了“手算”与“电

算”两者的特点和区别……

4《趣味结构力学》六题（新）

基于以上认识，作者近几年来在结构力学教学以及相关的科研乃至日常生活中对于

“结构力学”和“趣味”的结合给予了特别的留意，积累、搜集了一定数量的素材，写成

了《趣味结构力学》一书。本书的目的很简单，就是使读者觉得结构力学确实有点“好玩”，

从而对结构力学“教”与“学”两个方面的趣味性起到一定的促进作用。它的部分内容曾

在2006年教育部高校力学教学指导委员会结构力学及弹性力学指导小组工作会议上作过

报告，题目是“《趣味结构力学》六题”，这里不再重复；下面是“新六题”。

4-1形形色色的“链杆”

链杆就是仅在两端与结构的其余部分铰接的杆件。链杆可长可短，如图4所示；链杆

可以是直杆，也可以是折杆、曲杆，图5中的折杆1和4、图6中的曲杆1和3都是链杆，

它们的作用可以用图中虚线所示的直杆代替。

图4链杆可