広島工業大学紀要教育編
第 14 巻（2015）47-49

論文

土木教育における「構造力学」の現状と課題
中村一平＊（平成26年10月28日受付）

The current state and the issue of Structural Strengthin Civil Engineering Education
Ippei NAKAMURA（Received Oct. 28, 2014）

Abstract
When an engineer designs bridges, tunnels and so on, the knowledge of the structural strength isindispensable a must. But a lot of engineering students at university level do not understand thestructural strength, because they did not study physics at high school. They do not understand thetrigonometric functions, so they do cannot solve the truss structures which are composed of triangles. Therefore, so the teaching staffs who are in charge of the structural strength at high schools
should revise the subjects, such as of high school, for example physics especially statics, the trigonometric functions and the like so on.
Key Words: structural strength，civil engineering education
1．はじめに

２．構造力学Ⅰの内容

将来，橋やトンネルを建設する技術者の養成を目的とし構造力学は，橋やトンネルなど大型土木構造物を設計・ている（土木系学科である）都市デザイン工学科に所属の施工する場合だけでなく，足場などの一時的な構造物を設学生にとって，「構造力学」は必須の科目である。

置する場合においても，この考え方を用いることにより，「構造力学」は２年生前期の必須科目である「構造力学Ⅰ」

構造物を安全に，経済的に，迅速に完成させることができおよび，それで習ったことを具体的な数値を使って計算さる。具体的には，「構造力学Ⅰ」では，橋げたなどを想定せる「構造力学Ⅰ演習」，２年生後期の選択科目である「構した梁（はり）をその両端で支持した単純梁と一方の端を造力学Ⅱ」，そして，３年生前期の選択科目である「構造固定した片持ち梁を対象に，支点に生じる支点反力とその設計学」，さらには，それらの発展学習である「橋の工学」

梁の内部に生じる力（断面力）を求め，それらを図示させに続く。

ることを達成目標としている。

これらの科目は，高校で習った物理の力学を理解していＰ＝600kNることを前提に授業を行っているが，入学試験の多様化なHAどにより，その基礎となる力学を確実に理解していない学

5.0m C

本稿は，本学都市デザイン工学科学生の「構造力学」にRA関する理解度の現状と課題について述べ，それらを総合的に判断して，教育方法の改善について述べるものである。
＊＊＊

BA生が少なからずいるのが実情である。

20.0m
図１

広島工業大学工学部都市デザイン工学科― 47 ―

15.0m

単純梁の例

RB中村一平

それらを達成するためには，力のつり合い，すなわち，受講生の反応を昨年度と比較して見てみると，基礎学力の水平方向のつり合いΣＨ＝０

不足よりも「やる気」の喪失が大きな原因と思われる。４鉛直方向のつり合い

ΣＶ＝０

年生受講生には，あと数か月で社会人として働くことにな

任意での点のモーメントΣＭ＝０

るが，社会人には学生よりずっと大きな責務を負わされることを再三再四，説明しており，学生に社会を意識させるにより，まず，支点反力ＲＡ，ＲＢが求まる。

ことが社会人としての自覚を促すことに繋がることを痛感

次に，点Ａから右に任意の距離 x のところで，仮想的している。に切断し，その左側部材の断面に働いている軸力Ｎｘ，曲図３は，期末試験の得点分布である。当該科目は，総合

げモーメント Mｘ，せん断力Ｑｘはつり合い条件式を用評価により成績評価を行うために，単位認定・不認定と得いて求めることができる。

点は必ずしも一致しないが，二つの山があることが分かる。

ここで，高校時代に物理を修得していない学生は，モーメント（力の大きさ×距離）の概念がなく，ΣＭ＝０が理解できないようである。ちなみに，現２年生で，高校時代に物理を履修した学生の割合は，約 30％である。
また，「構造力学Ⅰ」では，三角形を組合せたトラスも対象にしているが，斜めの力を三角関数を用いて水平方向と鉛直方向の分解する必要がある。しかし，高校時代に三角関数を確実に理解しておらず，そのまま，大学に入学し，現在に至っている。その結果として，トラスを理解できない学生がいる。

U
図３

ARA

4m

D2

D1

このような傾向が現れた要因は，大学入学前，入学後のL

6m

200kN
6m
図２

期末試験の得点分布

努力の程度などいろいろと考えられるが，これらの多様なB資質の学生を一律に教育するには，何らかの工夫が必要でRBある。

4．教育上の課題とその解決策

トラスの例「学生による授業アンケート」調査結果によると，「１年3．構造力学Ⅰの試験結果生の時とは異なり，専門科目の内容は難しい」など，やはり１年次での数学や物理などの基礎課目と専門科目の連続

構造力学Ⅰは，15 回の授業において，中間試験および期末試験を行い，さらに授業態度やレポート提出状況など性に課題があるように思える。

も考慮して総合的な判断により評価している。

大学は入学を許可した以上は，学力不足と思われる学生必須科目のために，受講生数はかなり多いのが実情であも支援して卒業させ，社会貢献できる人材を輩出する使命る。平成 26 年度前期の受講生は 87 名であった。しかし，を担っている。今年度から，１年生後期の開講科目「総合そのうち，35 名（40％）が単位不認定であった。その理ゼミナールⅡ」の授業で，半年後に履修する「構造力学Ⅰ」

由はいろいろと考えられるが，その最大の要因は，やはりで多くの学生が苦難する，力の３要素，力の分解・合成，モー基礎学力の不足である。卒業を目前にしている４年生も７メントなどに限定して事前に講義している。その効果は，名受講したが，５名（71％）が単位不認定であった。３年次年度に現れるために，まだ評価出来ていないが，受講生生も 30 名が受講したが，16 名（53％）が単位不認定であっは熱心に受講し，講義終了後に数名の学生が質問に来る状た。１年生の受講生 50 名のうち，単位不認定者が 15 名

況である。

（30％）であることを考えると基礎学力不足のみではなく，このように，いろいろな課題があるものの，教員・学生「やる気」の喪失による成績不良が懸念される。なお，当双方が地道な努力をすることにより，かなりの改善が果た

該科目は必須科目であるため，卒業の可能性がある４年生せるものと思われる。具体的には，を対象に週１回の特別指導を実施しているが，やはり卒業（1） 教育の達成目標を明確にし，当該科目が社会や実務の可否があるために，受講生は全員，真剣に受講している。

においてどのように役立つかを学生に伝えることに― 48 ―

土木教育における「構造力学」の現状と課題より，学生の向学心を刺激する。

的な効果は分らないものの，教員の熱意や誠意は必ず，学（2） 学生たちは，多様な高校で教育を受けたことを理解生に伝わり，良い影響があることを信じて教育している。

し，習熟度・理解度に大きな差異があることを認識し，基本的なことは度々，説明し学生の基礎力向上を図る。

5．あとがき本稿では，都市デザイン工学科２年生前期開講の必須科（3） 学生自身が手を動かし，具体的な問題を解くように目「構造力学Ⅰ」を対象に，その現状と課題，そして，著努める。そして，同様な問題を宿題として，後日，者が取り組んでいる解決策について述べた。
これらの問題点は，当該科目独特のものではなく，全学提出させ，達成感を感じさせる。

科共通の課題である。複雑な要因があるために，一朝一夕（4） 学生に緊張感を持たせるために，教員の一方的な授に解決できる簡単な問題ではない。

業だけでなく，学生が主体的に授業運営できるよう一般教養科目・専門科目，必須科目・選択科目などの区に努める。
具体的には，宿題，課題，レポートなどを学生に発別なく，科目の特性を考慮しながら共同して改善を図る試表させて，質疑応答により学生同士が研鑽を図る。

みが行われることを期待している。

以上の通り，著者は教育改善に取り組んでいるが，定量― 49 ―