建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程教學(xué)研究及其評價體系改革

張永山　汪大洋等

摘要：為實現(xiàn)建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)，分析了建筑力學(xué)課程教學(xué)和評價體系所面臨的問題和挑戰(zhàn)，提出了進(jìn)一步完善建筑力學(xué)課程體系、改進(jìn)教學(xué)方法、改革教學(xué)評價體系的方案和措施，并應(yīng)用于廣州大學(xué)建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程的教學(xué)實踐，取得了較為顯著的效果。

關(guān)鍵詞：建筑學(xué)專業(yè)；建筑力學(xué)；教學(xué)研究；評價體系改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2015）03-0023-04

建筑學(xué)專業(yè)開設(shè)力學(xué)課程的目的，從學(xué)科培養(yǎng)的角度看，是為后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、建筑施工技術(shù)等課程準(zhǔn)備必要的力學(xué)基礎(chǔ)知識。從培養(yǎng)未來建筑師的目標(biāo)看，是使建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生具備一定的力學(xué)功底和明確的結(jié)構(gòu)概念，建立與結(jié)構(gòu)工程師對話與合作的專業(yè)知識基礎(chǔ)，共同設(shè)計出造型美觀、結(jié)構(gòu)合理的現(xiàn)代化建筑。

建筑力學(xué)課程開設(shè)三十多年來，相關(guān)教學(xué)工作者在教學(xué)理念、教材整合、教學(xué)模式、評價體系等方面進(jìn)行了深入研究和實踐。在教學(xué)理念上，熊華復(fù)[1]和楊其偉[2]指出，建筑學(xué)專業(yè)的建筑力學(xué)課程教學(xué)應(yīng)當(dāng)服務(wù)于建筑學(xué)專業(yè)的需求，在教學(xué)目的和教學(xué)側(cè)重點(diǎn)方面應(yīng)與土木類專業(yè)有所不同。李前程和安學(xué)敏[3]對建筑力學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容作了系統(tǒng)整合，編制了自成系統(tǒng)的《建筑力學(xué)》教材。為應(yīng)對當(dāng)前高校按大類招生，拓寬專業(yè)面帶來的縮減建筑力學(xué)課程教學(xué)學(xué)時的壓力，韓鳳霞[4]、楊婷連[5]、唐明[6]、榮國瑞[7]等在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式上進(jìn)行了有意義的改革與嘗試。

但是，隨著中國建筑行業(yè)在外延和內(nèi)涵兩方面的迅速發(fā)展，建筑學(xué)的專業(yè)理念不斷革新，對建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生在力學(xué)和結(jié)構(gòu)工程方面的專業(yè)知識體系提出了新的要求，也給建筑力學(xué)課程的教學(xué)和評價帶來了挑戰(zhàn)。筆者從分析建筑

學(xué)專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)和建筑力學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)入手，對建筑力學(xué)課程的教學(xué)理論體系提出改革建議，力圖建立有針對性的教學(xué)理論體系。通過進(jìn)一步整合教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，完善建筑力學(xué)課程體系，并引入多種教學(xué)評價方法和模式，建立適應(yīng)課程教學(xué)理論和教學(xué)目標(biāo)的創(chuàng)新教學(xué)評價體系。

一、建筑力學(xué)課程教學(xué)和評價體系所面臨的問題和挑戰(zhàn)

首先，建筑學(xué)專業(yè)開設(shè)建筑力學(xué)課程的目的與土木類專業(yè)存在很大差異。建筑師掌握力學(xué)和結(jié)構(gòu)知識的目的：一是使其新穎的建筑設(shè)計方案具備明確的結(jié)構(gòu)意義，二是與結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行專業(yè)層次的交流，而不像結(jié)構(gòu)工程師那樣專注于局部的構(gòu)件分析或精確的數(shù)值計算。雖然大多數(shù)建筑力學(xué)課程的授課教師對這一差異有一定的認(rèn)識，但在實際的教學(xué)過程中卻未能引起足夠的重視，采用了與土木工程專業(yè)完全相同的教學(xué)思想和方法進(jìn)行授課。

其次，教學(xué)學(xué)時被削減，為保證建筑力學(xué)課程理論體系的完整性，建筑力學(xué)課程體系需要進(jìn)一步改革。雖然建筑力學(xué)作為一門單獨(dú)的課程概念提出已有三十多年，但其所涵蓋的理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)三個知識板塊之間仍然存在著系統(tǒng)性差，缺乏相互貫通和滲透的問題，造成部分內(nèi)容重復(fù)。此外，由于教授建筑力學(xué)課程的教師大多出身于工程力學(xué)專業(yè)甚至結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，出于專業(yè)習(xí)慣，有過多重視定量分析，忽視定性分析，過分強(qiáng)調(diào)學(xué)生的計算能力和解題技巧，而忽視力學(xué)理論在建筑設(shè)計中的實際應(yīng)用的傾向。

最后，現(xiàn)有的由期末考試成績評價教學(xué)效果的單一模式亟需改革。建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程總的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)未來建筑師的基本力學(xué)素養(yǎng)，理解建筑形式與結(jié)構(gòu)骨架間的相互依存關(guān)系。這一目標(biāo)與結(jié)構(gòu)工程師通過理論分析和精確計算確定建筑體系的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)完全不同。傳統(tǒng)的書面考試難以對課堂教學(xué)效果和學(xué)生掌握力學(xué)知識的水平及其實踐能力作出有效評價，亟需改革。

二、 解決方法和改革措施

（一）建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程教學(xué)理論體系改革

如前所述，建筑學(xué)專業(yè)開設(shè)建筑力學(xué)課程的目的：一是培養(yǎng)學(xué)生自覺在建筑構(gòu)思與設(shè)計過程中選擇合理的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置方案；二是為后續(xù)的專業(yè)課程如建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料和建筑施工技術(shù)等打下所需的力學(xué)基礎(chǔ)知識。

前者要求建筑力學(xué)課程所涉及的力學(xué)知識范圍要有足夠的廣度，了解建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在各種荷載及非荷載因素作用下的受力特征，在建筑構(gòu)思時自覺地融入結(jié)構(gòu)分析概念，對結(jié)構(gòu)形式作出合理的選擇。為實現(xiàn)這一目的，在建筑力學(xué)的教學(xué)過程中必須

培養(yǎng)學(xué)生的定性分析能力，讓學(xué)生準(zhǔn)確把握基本的力學(xué)概念和力學(xué)原理，掌握從力學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度去分析問題和解決問題的出發(fā)點(diǎn)和基本流程，了解最前沿的力學(xué)分析方法和計算軟件。

從后者的角度看，建筑結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)需要預(yù)先掌握結(jié)構(gòu)的計算簡圖、物體的平衡、構(gòu)件的內(nèi)力計算與內(nèi)力圖的繪制等力學(xué)知識；建筑材料課程的學(xué)習(xí)需要預(yù)先掌握材料的拉壓特性、應(yīng)力和應(yīng)變分析、強(qiáng)度理論等力學(xué)知識；建筑施工技術(shù)課程的學(xué)習(xí)需要預(yù)先掌握荷載的簡化計算、連續(xù)梁的內(nèi)力分析以及強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的校核等力學(xué)知識。由此可知，在某些基礎(chǔ)內(nèi)容和重點(diǎn)內(nèi)容上，建筑學(xué)專業(yè)的建筑力學(xué)課程還要有一定的深度要求。因此，在建筑力學(xué)課程的教學(xué)過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生基本的定量分析能力，讓學(xué)生了解定量分析的理論和基本方法，能夠準(zhǔn)確應(yīng)用相關(guān)定理和公式作出精確無誤的計算分析。

此外，由于建筑師的工作被認(rèn)為更傾向于藝術(shù)范疇，建筑學(xué)專業(yè)開設(shè)的課程大多強(qiáng)調(diào)藝術(shù)修養(yǎng)和感性思維方式。作為建筑學(xué)專業(yè)難得的強(qiáng)調(diào)理性思維和形式邏輯的建筑力學(xué)課程，在建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生長于感性思維的頭腦里植入理性思維的種子，使感性思維和理性思維在一個較高層面達(dá)到平衡與和諧，這對于未來建筑師設(shè)計出具備創(chuàng)造性和藝術(shù)性的建筑具有重要意義。因此，建筑力學(xué)課程的教學(xué)不應(yīng)當(dāng)完全回避邏輯嚴(yán)密、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高的公式推導(dǎo)過程。在建筑力學(xué)教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)卦敿?xì)講解個別公式的推導(dǎo)，一方面可以防止力學(xué)課程的教學(xué)完全變成解題方法和解題模式的簡單傳授，另一方面也可以使學(xué)生了解力學(xué)學(xué)科研究分析問題、解決問題的角度，培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的理性思維能力。

綜上所述，在教學(xué)理論體系方面的改革要注重拓展建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程力學(xué)知識覆蓋的廣度，根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)的要求保留和深化必要的定量分析和精確計算，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力。

（二）建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程體系改革

基于前述建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程教學(xué)理念，對建筑力學(xué)課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

（1）教學(xué)內(nèi)容整合

根據(jù)建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)和力學(xué)學(xué)科內(nèi)在的系統(tǒng)性，將教學(xué)內(nèi)容整合為四個部分。第一部分是靜力學(xué)部分，包含物體的受力分析與結(jié)構(gòu)計算簡圖、平面力系的簡化、物體系統(tǒng)的平衡三個章節(jié)。第二部分是靜定結(jié)構(gòu)部分，包含平面體系的幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算、多跨靜定梁和靜定平面剛架三個章節(jié)。第三部分是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性計算部分，包含材料的力學(xué)性能和力學(xué)試驗、桿件的應(yīng)力分析與強(qiáng)度條件、穩(wěn)定性基本概念與壓桿穩(wěn)定性、梁和結(jié)構(gòu)的位移四個章節(jié)。第四部分是超靜定結(jié)構(gòu)部分，包含力法、位移法、力矩分配法三個章節(jié)。

對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合的目的，一方面是根據(jù)建筑力學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)，將原有三門力學(xué)課程中一致或相關(guān)的內(nèi)容歸并或有機(jī)地融合在一起，理順邏輯主線，縮減學(xué)時；另一方面是根據(jù)建筑學(xué)的專業(yè)特點(diǎn)，調(diào)整各章節(jié)授課的側(cè)重點(diǎn)，使各部分知識深度、廣度和能力培養(yǎng)要求與教學(xué)目標(biāo)相吻合。

（2）舉辦專題講座

建筑學(xué)專業(yè)開設(shè)建筑力學(xué)課程的目的之一是使建筑師在建筑構(gòu)思時自覺地融入結(jié)構(gòu)分析概念，對結(jié)構(gòu)形式作出合理的選擇。這就要求建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生的力學(xué)知識要有足夠的廣度，對前沿的力學(xué)和結(jié)構(gòu)分析方法有一定的了解。但目前建筑力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，卻止步于經(jīng)典的結(jié)構(gòu)分析理論，未能實現(xiàn)與現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析方法的接軌。為彌補(bǔ)這一缺陷，可以在完成建筑力學(xué)課程基本教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，針對性地開設(shè)拓展學(xué)生力學(xué)知識的認(rèn)知性講座。目前廣州大學(xué)開設(shè)的相關(guān)講座包括：“結(jié)構(gòu)動力學(xué)知識初步”，簡要介紹結(jié)構(gòu)動力學(xué)的研究思路和基本分析方法；“建筑新材料及其力學(xué)行為”，從力學(xué)的角度介紹建筑用新材料的性能特點(diǎn)和適用結(jié)構(gòu)；“地震與工程結(jié)構(gòu)抗震”，簡要介紹工程抗震的一般概念；“有限元方法與有限元軟件”，介紹有限元基本原理和常用的大型有限元軟件。通過舉辦

這些專題講座，使學(xué)生對力學(xué)和結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的研究方向有一個大致的了解，知曉結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般流程和分析重點(diǎn)，奠定與結(jié)構(gòu)工程師開展對話與合作的專業(yè)知識基礎(chǔ)。

（3）鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生與土木工程專業(yè)的學(xué)生組隊參與各類建筑設(shè)計項目及競賽

為增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)理論知識進(jìn)行建筑設(shè)計的實踐能力，各開設(shè)建筑學(xué)專業(yè)的高校都會鼓勵學(xué)生參與各種級別的建筑設(shè)計項目和競賽。以廣州大學(xué)為例，僅2012年和2013年就有“國際大學(xué)生建筑設(shè)計競賽”、“挑戰(zhàn)杯”、“全國綠色建筑設(shè)計競賽”、“五校建構(gòu)大賽”、“天作杯全國大學(xué)生建筑設(shè)計大獎賽”等多種設(shè)計競賽項目供學(xué)生選擇。這些設(shè)計項目和競賽的開展提高了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的積極性，鍛煉了建筑設(shè)計實踐能力。

但是，一個共同的缺陷在于，學(xué)生和指導(dǎo)教師在選擇成員組隊參加競賽時，往往將眼光局限于建筑設(shè)計本身。設(shè)計中所關(guān)注的熱點(diǎn)也局限于建筑技術(shù)和建筑藝術(shù)方向的問題，完全忽略了力學(xué)和結(jié)構(gòu)的概念，以至于設(shè)計出的作品毫無結(jié)構(gòu)的考慮，甚至出現(xiàn)造型獨(dú)特美觀的結(jié)構(gòu)“站不起來”的窘?jīng)r。

為了培養(yǎng)學(xué)生在建筑構(gòu)思時自覺形成結(jié)構(gòu)概念、養(yǎng)成與結(jié)構(gòu)工程師開展對話合作的習(xí)慣，建議充分利用已有的項目和競賽資源，鼓勵建筑學(xué)專業(yè)和土木工程專業(yè)的學(xué)生合作，組隊參賽并予以指導(dǎo)，使學(xué)生在實踐中體會和理解力學(xué)和結(jié)構(gòu)學(xué)科研究問題和解決問題的基本思路和一般方法。

（三）建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程評價體系改革

與建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程的教學(xué)理念相適應(yīng)，其對應(yīng)的課程評價體系應(yīng)當(dāng)包含力學(xué)基本理論和分析方法的深度考核、力學(xué)知識了解和應(yīng)用的廣度考察，以及自覺將力學(xué)和結(jié)構(gòu)概念應(yīng)用到建筑設(shè)計的過程性評價。

基于這一思想，對建筑學(xué)專業(yè)現(xiàn)有的建筑力學(xué)課程評價體系進(jìn)行改革：（1）必須掌握的力學(xué)概念、基本理論和計算方法的考核，占60%，采用閉卷考試方式進(jìn)行

。（2）建筑設(shè)計相關(guān)力學(xué)知識廣度的考查，占20%，采用大作業(yè)的方式要求學(xué)生自主觀察建筑設(shè)計過程中遇到的力學(xué)現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)力學(xué)知識進(jìn)行討論分析并給出定性結(jié)論。如果在分析時遇到建筑力學(xué)課程未能涵蓋的力學(xué)知識，鼓勵學(xué)生通過查閱資料和相互討論自行解決，以培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。（3）建筑設(shè)計過程中的力學(xué)知識應(yīng)用，占20%。鼓勵學(xué)生參與各種建筑設(shè)計競賽，在設(shè)計中有意識地融入力學(xué)和結(jié)構(gòu)概念，并將其分析過程和設(shè)計理念寫成研究報告，進(jìn)行評分。未參加建筑設(shè)計競賽的學(xué)生可以在完成學(xué)校規(guī)定的建筑設(shè)計大作業(yè)時完成此項工作。

三、教學(xué)實踐

文章所提的教學(xué)改革措施和方法緊緊圍繞建筑學(xué)專業(yè)建筑力學(xué)課程的教學(xué)實踐展開，自2011年以來，已經(jīng)在廣州大學(xué)建筑學(xué)專業(yè)2009、2010、2011、2012四個年級267名學(xué)生的建筑力學(xué)課程教學(xué)過程中進(jìn)行了實踐，取得了明顯的效果。除了不及格率和不及格人數(shù)有明顯下降之外，學(xué)生對建筑力學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性和主動性也大為提高。在學(xué)校組織的匿名教學(xué)評價體系中，學(xué)生紛紛表示學(xué)到了專業(yè)知識之外的知識，更重要地是掌握了力學(xué)的思維方式和運(yùn)用力學(xué)知識分析、解釋工程中的力學(xué)問題的能力。

四、結(jié)語

建筑學(xué)專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)未來的建筑師，建筑力學(xué)課程的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)與結(jié)構(gòu)工程、工程力學(xué)等專業(yè)有所不同。根據(jù)這一教學(xué)目標(biāo)，建筑學(xué)專業(yè)的建筑力學(xué)課程應(yīng)當(dāng)在強(qiáng)調(diào)建筑學(xué)專業(yè)力學(xué)知識廣度的同時，注重部分基礎(chǔ)內(nèi)容和重點(diǎn)內(nèi)容的深度要求。在科學(xué)思維能力的培養(yǎng)上，充分認(rèn)識到力學(xué)課程對建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生理性邏輯能力培養(yǎng)的重要意義。鼓勵學(xué)生將力學(xué)課程的學(xué)習(xí)和建筑學(xué)專業(yè)其他課程的學(xué)習(xí)相聯(lián)系，在建筑設(shè)計過程中融入力學(xué)和結(jié)構(gòu)的思想；鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生與結(jié)構(gòu)專業(yè)的學(xué)生組隊參與各類建筑設(shè)計競賽，培養(yǎng)學(xué)生在建筑構(gòu)思時自覺地融入結(jié)構(gòu)概念的素質(zhì)和與結(jié)構(gòu)工程師對話合作的能力。將學(xué)生在建筑設(shè)計中的力學(xué)和結(jié)構(gòu)分析過程納入教學(xué)評價體系，引導(dǎo)其積極利用力學(xué)知識解決建筑設(shè)計中遇到的力學(xué)和結(jié)構(gòu)方面的實際問題，使力學(xué)理論知識與建筑實踐相結(jié)合，最終實現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。參考文獻(xiàn)：

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（編輯 梁遠(yuǎn)華）