建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)教學(xué)改革

張秀彥，王志濤

(1．河北聯(lián)合大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北唐山063009;2．北京工業(yè)大學(xué)抗震減災(zāi)研究所，北京100022)

建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)教學(xué)改革

張秀彥1，王志濤2

(1．河北聯(lián)合大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北唐山063009;2．北京工業(yè)大學(xué)抗震減災(zāi)研究所，北京100022)

建筑學(xué);建筑力學(xué);教學(xué)改革;教學(xué)效果

分析了建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程在現(xiàn)階段教學(xué)中存在的問題。結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)及教學(xué)改革要求，對(duì)建筑力學(xué)課程在新的條件下如何提高教學(xué)質(zhì)量提出教學(xué)內(nèi)容重組、教學(xué)觀念改革和教學(xué)方法改革等思路及建議。通過采用多種教學(xué)改革措施，取得了良好的教學(xué)效果。

一、建筑力學(xué)教學(xué)改革的迫切性

建筑力學(xué)是建筑學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程。通過該門課程的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)力學(xué)概念和規(guī)律的認(rèn)知，建立合理的力學(xué)概念模型，為學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)選型等后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。由于建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生對(duì)力學(xué)概念的普遍缺乏，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。探索建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)的教學(xué)改革設(shè)計(jì)，對(duì)提升教學(xué)效果和提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)具有重要意義。

現(xiàn)行建筑力學(xué)教材教學(xué)內(nèi)容較多，基本是理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)三大力學(xué)內(nèi)容的疊加，除在廣度上反映不夠外，在深度上片面強(qiáng)調(diào)知識(shí)的完整性，卻很少聯(lián)系結(jié)構(gòu)構(gòu)思的實(shí)際;只顧及三大力學(xué)自身的系統(tǒng)性，缺乏靈活、通俗地闡述;偏重于計(jì)算原理和公式推導(dǎo)，忽略基本概念和方法的應(yīng)用。長期以來，教師滿足于單純傳授知識(shí)和技能的“填鴨式”教學(xué)方法，對(duì)力學(xué)規(guī)律的認(rèn)識(shí)總結(jié)較少，過多重視定量分析，忽視定性分析;過分強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力和解題技巧，忽視基本理論在工程實(shí)際中的應(yīng)用，在一定程度上挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不利于開發(fā)學(xué)生智力和培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力［1］。這種與時(shí)代發(fā)展不相適應(yīng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法，勢(shì)必會(huì)造成建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)間存在技術(shù)空白，影響建筑師創(chuàng)造力的發(fā)揮?，F(xiàn)代建筑空間的不斷延伸，對(duì)建筑師和結(jié)構(gòu)師的默契配合提出了更高的要求，建筑師在結(jié)構(gòu)專業(yè)的理論深度上可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及結(jié)構(gòu)工程師，但在思考結(jié)構(gòu)的廣度上，卻應(yīng)當(dāng)處于領(lǐng)先地位;建筑師雖然不從事精辟地結(jié)構(gòu)分析，但實(shí)際上不可避免地要靠結(jié)構(gòu)知識(shí)幫助提高效率［2］。因此，建筑力學(xué)課程作為建筑學(xué)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，其教學(xué)改革是順應(yīng)時(shí)代的需求［3］。

二、整合教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)件新的教學(xué)體系

由于建筑力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容多而繁瑣，加上建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，教學(xué)課時(shí)相對(duì)較少，教師的教學(xué)方法比較陳舊，致使建筑力學(xué)成為學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)感到特別困難的課程［4］。為了改變這一現(xiàn)狀，我們平時(shí)教學(xué)中要不斷加強(qiáng)教學(xué)研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找到一套適合建筑學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)建筑力學(xué)的可行性方法，為培養(yǎng)“應(yīng)用復(fù)合型”人才做出貢獻(xiàn)。結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，有針對(duì)性的對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行整合和取舍［5］。

以靜力學(xué)基本理論框架的建立為起點(diǎn)，重組后的內(nèi)容主要分為靜力學(xué)、靜定結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、超靜定結(jié)構(gòu)四個(gè)部分，四部分內(nèi)容相互貫通，銜接自然，內(nèi)容上逐漸加深。整合后的課程在系統(tǒng)上打破了以結(jié)構(gòu)專業(yè)特點(diǎn)所形成的分類界限，而把所需各課程內(nèi)容有機(jī)的融為一體，同時(shí)加入大量工程實(shí)例分析研究，形成一套既符合學(xué)生實(shí)際又體現(xiàn)建筑學(xué)專業(yè)特色的新的課程體系。

三、改革教學(xué)觀念和方法

新時(shí)代下的教師不只是知識(shí)的傳授者、解惑者，而是知識(shí)的促進(jìn)者、引導(dǎo)者;學(xué)生也不只是知識(shí)的接受者、復(fù)制者，而是知識(shí)的發(fā)現(xiàn)者、創(chuàng)造者。教師的作用主要在于“導(dǎo)”，通過精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，善于對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)誘導(dǎo)，點(diǎn)燃其思維火花，正所謂授人以魚不如授人以漁。

1．理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，是求知欲望的動(dòng)力源泉，學(xué)生只有對(duì)建筑力學(xué)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，才會(huì)想學(xué)、愛學(xué)，才能學(xué)好。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)建筑力學(xué)的興趣，是提高教學(xué)效果、完成教學(xué)任務(wù)的關(guān)鍵。

教師在教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實(shí)際生活中的力學(xué)現(xiàn)象，理解其中蘊(yùn)藏的力學(xué)機(jī)理。例如:汽車輪子上的花紋是為了防止車輪在平滑的路面上打滑;樹木的圓形截面是為了要承受不同方向的風(fēng)力。用這些活生生的實(shí)例幫助學(xué)生以力學(xué)的眼光認(rèn)識(shí)世界，認(rèn)識(shí)材料，無形中建立了力學(xué)概念，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)建筑力學(xué)的主動(dòng)性和責(zé)任感。在講緒論部分時(shí)，教師有意識(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行力學(xué)科學(xué)發(fā)展史、科學(xué)家傳記和科技新成就的教育，使學(xué)生對(duì)力學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣。伽利略、牛頓、虎克、、歐拉、達(dá)朗伯等為力學(xué)的建立均作出了卓越貢獻(xiàn)，尤其是英國偉大科學(xué)家牛頓于1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出了動(dòng)力學(xué)中著名的牛頓三定律和萬有引力定律，奠定了力學(xué)作為一門科學(xué)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);當(dāng)代力學(xué)之父錢偉長出版的《應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)叢書》為我國的機(jī)械工業(yè)、土木建筑、航空航天和軍工事業(yè)建立了不朽的功勛。在教學(xué)過程中對(duì)提出相關(guān)理論的科學(xué)家和理論產(chǎn)生背景的介紹，可以縮短學(xué)生和力學(xué)的距離，極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)建筑力學(xué)的興趣。

“發(fā)明千千萬，起點(diǎn)在一問”，教師有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相輔相成的具體場(chǎng)景，將理論知識(shí)演化成直觀內(nèi)容，能較好激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)進(jìn)行追究與探索，真正做到了“寓教于情，寓教于景，寓教于樂”［6］。比如在講授“摩擦力”時(shí)向?qū)W生提問:“火車停在沒有坡道的鋼軌上，人能否推動(dòng)它向前運(yùn)動(dòng)，為什么?”。學(xué)生通過討論，經(jīng)歷了從感性的否定到理性分析思考的過程，在此基礎(chǔ)上，提出“推動(dòng)還是推不動(dòng)，不決定外力的大小，而是決定于物體與接觸面的摩擦力的大小，自然把“摩擦力”引了出來。通過情景的設(shè)定，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更為透徹，記憶更為深刻。

在平時(shí)作業(yè)中，除了教材上的必要練習(xí)外，還設(shè)置了一些與日常生活有關(guān)的思考題。例如要求學(xué)生觀察周圍的結(jié)構(gòu)物，建立力學(xué)模型并嘗試分析，然后在課堂上發(fā)言討論，對(duì)分析較好的同學(xué)可以給予適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)和表揚(yáng)。設(shè)置這樣的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以促使學(xué)生積極主動(dòng)地觀察世界、思考問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2．結(jié)合生活實(shí)際和工程實(shí)際，變抽象力學(xué)為生動(dòng)力學(xué)

過去的學(xué)生總認(rèn)為建筑力學(xué)是抽象、晦澀難懂的一門課程，基本由“冷冰冰”的定義、原理、符號(hào)和簡(jiǎn)圖組成。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中也多數(shù)是教師“一言堂”，少師生互動(dòng)，或者教學(xué)方法單一，教學(xué)過程枯燥，穿插運(yùn)用啟發(fā)式、引導(dǎo)式、觀摩式和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)將會(huì)取得較好效果［7］。

《建筑力學(xué)》是解決工程實(shí)際和生活實(shí)際問題的一門科學(xué)。對(duì)于建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生而言，從沒有結(jié)構(gòu)力學(xué)模型概念到建立這個(gè)概念，需要一定的時(shí)間和認(rèn)識(shí)。在教學(xué)中，必須將理論教學(xué)和工程實(shí)踐緊密結(jié)合起來，結(jié)合實(shí)際結(jié)構(gòu)講解力學(xué)模型如何建立，講清荷載、桿件、結(jié)點(diǎn)、約束等概念及與現(xiàn)實(shí)世界中結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。如果教師不能主動(dòng)將理論模型與現(xiàn)實(shí)世界中的結(jié)構(gòu)對(duì)接起來，使學(xué)生迷惑于理論模型的來源以及簡(jiǎn)化過程，會(huì)嚴(yán)重挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)認(rèn)識(shí)。在這一階段，教師可以結(jié)合大家熟悉的日常生活用品，運(yùn)用力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)其重新認(rèn)知，從而引出相關(guān)的工程實(shí)際力學(xué)原理。

3．采用多種教學(xué)手段，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

傳統(tǒng)的板書教學(xué)模式下教學(xué)講解缺乏形象性和生動(dòng)性，難以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)建筑力學(xué)的興趣和積極性?，F(xiàn)代化教學(xué)手段和工具能夠增強(qiáng)教學(xué)趣味性和生動(dòng)性，多媒體圖文并茂，可使用聲音、視頻，表現(xiàn)力豐富，對(duì)加大教學(xué)信息，解決教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)十分適宜。

通過教學(xué)中使用與建筑力學(xué)有關(guān)的演示模具、掛圖、幻燈投影和聲像資料等多媒體輔助教學(xué)工具，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式在直觀性、立體感和動(dòng)態(tài)感等方面的不足，開闊學(xué)生眼界，有利于學(xué)生深刻理解和掌握教學(xué)內(nèi)容。例如講解桿件的軸向拉壓、扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)問題可通過實(shí)際工程實(shí)例并輔以多媒體動(dòng)畫展現(xiàn)桿件在這幾種變形中對(duì)應(yīng)的內(nèi)力、應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際工程桿件闡述計(jì)算簡(jiǎn)圖的簡(jiǎn)化過程，運(yùn)用流程圖、鏈接和動(dòng)畫等功能使學(xué)生極易理解和掌握桿件設(shè)計(jì)的基本要求和基本計(jì)算公式及其設(shè)計(jì)思路，各種幾何關(guān)系、物理關(guān)系及靜力關(guān)系一目了然，使復(fù)雜的問題變得淺顯易懂，不再感到凌亂和概念不清。

通過計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)能夠起到理論聯(lián)系實(shí)際，增加感性認(rèn)識(shí)的目的。學(xué)生在有了充分的感性認(rèn)識(shí)后，再經(jīng)教師啟發(fā)、講解和分析，其學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果得到明顯提高。

［1］ 夏江濤．建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)探討．黑龍江教育(高教研究與評(píng)估)，2010(11):74-76．

［2］ 郭建華，金康寧．建筑學(xué)專業(yè)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革探討．高等建筑教育，1999(4):48-50．

［3］ 唐明．建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐．惠州學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005(6):86-91．

［4］ 李前程，安學(xué)敏．建筑力學(xué)［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998．

［5］ 榮國瑞．建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課教學(xué)改革的思路與實(shí)踐．高等建筑教育，2000，(9)增刊:42-43．

［6］ 賀蘭萍．情景模擬教學(xué)法在建筑力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用．淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011(2):90-91．

［7］ 杜詠．建筑結(jié)構(gòu)理念在建筑學(xué)教學(xué)中的融合．高等建筑教育，2001(4):35-36．

The Research and Practices about the Teaching Innovation of Architectural Mechanics

ZHANG Xiu-yan1，WANG Zhi-tao2
(1．Architecture and Construction Institute of Hebei United University，Tangshan Hebei063009，China;2．Institute of Earthquake Engineering，Beijing University of Technology，Beijing 100022，China)

architectonics;architecturalmechanics;teaching innovation;teaching affection

The paper analyzes the problems in the courses of architecturalmechanics of the current teaching，and points out theways of how to improve the restructuring of the teaching contents，to innovate the teaching conception，and to the teaching methods with the specialty and request of teaching innovation．It achieves the ideal teaching effect throughout the teaching innovation．

G642.0

A

2095-2708(2012)03-0084-03

2011-12-07