建筑力學中壓桿穩(wěn)定的教學設計

崔楊　蔡鳴

摘要：壓桿穩(wěn)定問題是《建筑力學》中的關鍵問題之一，對后續(xù)課程的學習具有重要的作用。筆者根據(jù)近10年的教學經(jīng)驗并結(jié)合目前中職學生的現(xiàn)狀，從教學角度出發(fā)，較為詳細地敘述了教學中壓桿穩(wěn)定概念的引入及講授過程。

關鍵詞：壓桿穩(wěn)定；建筑力學；教學設計

《建筑力學》是建筑類中職學校的一門專業(yè)基礎課，是運用力學的基本原理，研究構(gòu)件在荷載作用下的平衡規(guī)律及承載能力的一門課程。壓桿穩(wěn)定作為其中的一章內(nèi)容，在力學課程中具有其重要性和獨特性，特別是在建筑工程領域，因壓桿破壞的突然性和后果的災難性，其工程實踐的指導性宜尤為突出。而目前，隨著教學改革的不斷深入，學制縮短，學時減少，教材在內(nèi)容取舍和整合中剔除了壓桿穩(wěn)定的內(nèi)容。為此，筆者在不解的同時堅持認為壓桿穩(wěn)定在教學中應引起足夠的重視，并就其內(nèi)容作出如下教學設計。

一、 工程實例激發(fā)興趣建立概念

興趣是最好的導師。學生有了興趣，才會想學、愛學，才能學好。力學學科本身理論性強，抽象程度高，與工程實際的聯(lián)系不夠緊密，內(nèi)容枯燥，缺乏趣味。因此在此課的概念引入過程中，我收集了大量的工程事故實例，通過具體案例的介紹來調(diào)動學生求知的欲望，激發(fā)其探究問題背后的力學背景，順理成章地引入壓桿穩(wěn)定的概念，讓學生明確作為一名工程技術(shù)人員為什么要重視壓桿的穩(wěn)定性。

為此，在設計此課的導入時，我首先將收集到的因壓桿失穩(wěn)而造成的工程事故案例圖片和視頻通過多媒體播放給學生。在學生的好奇與吃驚中再將穩(wěn)定性的概念傳遞給學生。比如，我通過介紹20世紀初時世界上曾有多座較大的金屬桁架結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)生了整體性破壞，并且破壞現(xiàn)象表現(xiàn)出了驚人的相似，即破壞既不是由于材料強度不足也不是由于構(gòu)件的剛度太小造成的，那究竟是什么原因呢？為什么歷史上發(fā)生的這類事故至今在世界各地依然時有發(fā)生呢？讓學生主動思考其背后的原因，激發(fā)學生的積極性，并使學生建立起穩(wěn)定的概念。

二、 課堂實驗引發(fā)思考加深理解

建筑力學是滲透于生活各處的結(jié)晶，它與我們的生活有著密不可分的聯(lián)系。所以，在授課過程中，從我們熟悉的身邊事物出發(fā)，從我們常見的一些事情出發(fā)，分析其原因與實質(zhì)，再與教材內(nèi)容相銜接，不僅能讓學生產(chǎn)生濃厚的學習興趣，還能降低學生的理解難度，逐漸使學生由被動的學習轉(zhuǎn)化為主動的學習。

我在此課的教學設計中，加入了三個課堂小實驗。一個是利用身邊常見的學習工具——鋼尺，讓學生親身感受鋼尺受壓過程中壓力不大時即被壓彎，而不是先被壓斷，啟發(fā)學生在工程事故案例中的橋梁倒塌原因正蘊含在鋼尺壓彎現(xiàn)象中，引導學生將兩者聯(lián)系思考，在進一步探尋為什么桿件會被壓彎中提出理論分析模型——中心受壓直桿。接著，仍然是利用學生的身邊學習工具——塑料丁字尺，將其加工為不同長度的三把并邀請學生進行平衡三種狀態(tài)的演示，讓學生在自己的積極參與中去觀察思考從而深入理解穩(wěn)定性和穩(wěn)定平衡的概念。最后利用學生自制的海綿矩形截面梁，進行豎向手壓實驗，隨著手壓力增加，讓學生觀察其抵抗側(cè)向干擾能力的強弱，順利引出臨界力和失穩(wěn)破壞的概念。

三、 手腦并用小組討論探尋方法

中職教育以培養(yǎng)技能型人才為主要目標，其知識的講授是以能用為度，實用為本。本此原則并結(jié)合學生現(xiàn)狀，筆者認為建筑力學的教學應淡化理論推理與設計計算方面的內(nèi)容，加強基本概念與理論的掌握并強調(diào)突出力學的實用價值。與此同時，還應注重培養(yǎng)學生自行分析、解決實際工作與生活中所遇到的各種簡單力學問題的能力。

就此，在我的壓桿穩(wěn)定教學中，我將臨界力的計算以及用穩(wěn)定條件進行壓桿的穩(wěn)定性計算的內(nèi)容全部淡化。僅強調(diào)歐拉公式中各項的含義及其對壓桿穩(wěn)定的影響，讓學生明確臨界力的計算是解決壓桿失穩(wěn)問題的關鍵。具體做法是給學生下發(fā)學習任務單，讓學生自主學習、自由建組，并通過小組合作中對試驗裝置的操作及任務討論共同完成對歐拉公式和穩(wěn)定性計算重要性的理解，最終總結(jié)出提高壓桿穩(wěn)定性的措施。教師在進行點評的同時穿插相應的工程實例介紹，讓學生更直觀、準確、容易地明晰壓桿穩(wěn)定理論的適用范圍，掌握用穩(wěn)定條件解決工程問題的方法，從而較好的達到了“教師為主導，學生為主體”，教與學良好互動的教學效果。

教學實踐表明：由于大量引用工程案例激起了學生的學習熱情，課程導入順利、自然。小小實驗貼近生活，直觀教學層層遞近降低了學生對新概念的理解難度。小組合作動手動腦，課堂氣氛輕松愉快，增加了學生的感性認識。思考討論尋求答案，學生的主動探索能力得以提升。學生自己對新概念新知識的總結(jié)加之教師的點評與工程案例分析，讓學生在牢固掌握相關課程內(nèi)容的同時培養(yǎng)了用科學的態(tài)度和方法去分析、判斷、處理工程問題的能力，以及認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，更為學生后繼課程的學習和將來就業(yè)打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]徐海生，淺析壓桿穩(wěn)定概念的引入。山西建筑，200712

[2]周元清紀也莉，建筑力學與基礎。中國地質(zhì)大學出版社，201307

（作者單位：遼寧省大連市建設學校116000）