建筑力學(xué)課程教學(xué)探析

馬小山

摘 要：建筑力學(xué)是建筑類專業(yè)學(xué)生必開的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程涵蓋了靜力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的部分知識(shí)，概念較多，綜合性強(qiáng)。面對(duì)基礎(chǔ)相對(duì)較差的中職學(xué)生，本文在教學(xué)實(shí)踐方面進(jìn)行了探索，期望能取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：建筑力學(xué) 厘清概念 問題導(dǎo)向 認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)

建筑力學(xué)是建筑類專業(yè)學(xué)生必開的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著重要影響，而必備的力學(xué)知識(shí)可以為學(xué)生今后從事建筑專業(yè)相關(guān)崗位工作打下良好基礎(chǔ)。

一、分析情況，知彼知己

筆者所使用的《建筑力學(xué)》教材是機(jī)械工業(yè)出版社出版的中等職業(yè)教育建筑類專業(yè)規(guī)劃教材。該教材在編寫過程中，本著“夠用”原則，將靜力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的部分內(nèi)容，按照力學(xué)知識(shí)的內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行整合，形成新課程體系。本教材概念敘述簡(jiǎn)明扼要，減少公式推導(dǎo)，而且每章節(jié)前都附有知識(shí)要點(diǎn)及學(xué)習(xí)程度要求。雖然編者在絕大部分章節(jié)前安排了課題導(dǎo)入，但是這些導(dǎo)入材料脫離了工程案例，不容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與激情。

而學(xué)生情況又如何呢？目前，職業(yè)教育招生還處于“兜底”階段，職校招生難、生源大戰(zhàn)現(xiàn)象仍然在絕大部分地區(qū)上演，招進(jìn)來的學(xué)生絕大部處于低分段，專業(yè)的選擇具有盲目性，且缺乏學(xué)習(xí)興趣。

二、厘清概念，打好基礎(chǔ)

本教材概念多，而概念是掌握知識(shí)、把握重點(diǎn)、突破難點(diǎn)的基礎(chǔ)，概念具有抽象性、概括性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此厘清概念，可以為課程學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。筆者根據(jù)概念的特點(diǎn)，選擇合適的教學(xué)方法舉例如下。

運(yùn)用類比教學(xué)法?！邦惐确ā币步小氨容^類推法”，是指由一類事物所具有的某種屬性，推測(cè)與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法?！邦惐确ā钡淖饔檬恰坝纱思氨恕薄跋缺群笸啤薄Ｍㄟ^“類比”讓不容易理解的內(nèi)容變得直觀、形象，從而讓學(xué)生容易理解掌握。例如，對(duì)理想軸心壓桿在外力作用下的三種平衡狀態(tài)的理解，筆者借助類比的方法進(jìn)行教學(xué)。引入一個(gè)小球在三種不同的支承面上的平衡情況進(jìn)行類比分析：下凹圓弧面、上凸圓弧面、水平面。假若對(duì)小球施加一個(gè)水平干擾力，觀察小球的平衡狀況，來類比壓桿的三種平衡狀態(tài)，即穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)定平衡和臨界平衡。小球的三種平衡狀態(tài)與壓桿的三種平衡狀態(tài)具有可類比性，而小球的三種平衡狀態(tài)直觀、形象，可展示觀察。通過“由此及彼”“先比后推”的類比教學(xué)，學(xué)生很容易理解具有抽象特性的壓桿 “三種平衡狀態(tài)”概念，從而突破這一教學(xué)難點(diǎn)。

運(yùn)用體驗(yàn)教學(xué)法。俗話說：“百聞不如一見”。演示教學(xué)通過展示實(shí)物、教具或運(yùn)用多媒體設(shè)備進(jìn)行示范，使抽象、復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容變得直觀、易于理解。力矩是用來衡量力對(duì)物體作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效果大小的物理量，力矩的大小是指使物體轉(zhuǎn)動(dòng)的力乘以到轉(zhuǎn)軸（矩心）的距離。理解了力矩的概念，可以為學(xué)習(xí)平面一般力系的平衡（基本式、二矩式、三矩式）、內(nèi)力的計(jì)算等打下很好的基礎(chǔ)，否則將會(huì)對(duì)后續(xù)章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)帶來很大困難。因此，在講解力矩時(shí)，筆者結(jié)合以往教學(xué)經(jīng)歷，著重解決力矩中力臂的這個(gè)影響因素，從開關(guān)門入手，讓學(xué)生不斷改變力到門轉(zhuǎn)軸的作用位置與作用方向的變化，體驗(yàn)要收到相同的作用效果，所施加的力的變化和對(duì)應(yīng)力臂的變化，同時(shí)再結(jié)合工程中出現(xiàn)的“自關(guān)門”“自關(guān)窗”工程質(zhì)量問題，讓學(xué)生加深對(duì)力矩的理解和應(yīng)用。

運(yùn)用實(shí)習(xí)教學(xué)法。實(shí)習(xí)法又稱實(shí)習(xí)作業(yè)法。學(xué)生在教師的組織和指導(dǎo)下，從事一定的實(shí)際工作，借以掌握一定的技能和有關(guān)的直接知識(shí)，驗(yàn)證間接知識(shí)，或綜合運(yùn)用知識(shí)于實(shí)踐的教學(xué)方法?！把劭窗俦?，不如手做一遍”。目前，各職業(yè)學(xué)校正在大力推進(jìn)課堂教學(xué)改革，構(gòu)建包括職業(yè)核心能力和專業(yè)通用能力在內(nèi)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域或課程模塊，積極實(shí)施理實(shí)一體的情境化教學(xué)，倡導(dǎo)“學(xué)中做” “做中學(xué)”。專業(yè)基礎(chǔ)課的課堂教學(xué)也應(yīng)該滲透這一理念。在學(xué)習(xí)約束與結(jié)束反力內(nèi)容時(shí)，筆者讓學(xué)生自己動(dòng)手制作光滑圓柱鉸鏈約束，然后通過施加不同方向的作用力，觀察銷釘與銷釘孔接觸面位置的變化，得知該約束反力的方向的不確定性（大小和方向未知），結(jié)合力的平行四邊形法則，可以用一對(duì)相互垂直的分力來表示。對(duì)于可動(dòng)鉸支座約束，結(jié)合學(xué)生所做模型，一端用滾動(dòng)軸承做支承，另一端固定在支承面上，橫向桿件長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)，用來示意熱脹冷縮的作用，這樣學(xué)生可比較直觀形象地了解掌握可動(dòng)鉸支座約束的特性：可動(dòng)鉸支座只限制垂直于支承面方向的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，沿著支承面方向的限制（滾動(dòng)摩阻）可忽略。

三、問題導(dǎo)向，激發(fā)興趣

力學(xué)內(nèi)容本身比較抽象，在教學(xué)中采用問題導(dǎo)向教學(xué)法可以吸引學(xué)生注意力和學(xué)習(xí)興趣。

例如在講解壓桿穩(wěn)定內(nèi)容時(shí)，教材中使用了工程實(shí)踐的例子進(jìn)行導(dǎo)入，一根細(xì)長(zhǎng)直鋼桿在豎向荷載作用下突然彎曲失去平衡的實(shí)際荷載和根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算的承載力二者之間相差很大，從而引入失穩(wěn)的概念。筆者補(bǔ)充了一個(gè)例子，準(zhǔn)備一把嶄新鋼卷尺，讓學(xué)生把鋼卷尺沿著豎直方向慢慢地向上拉，讓動(dòng)手操作的學(xué)生來體驗(yàn)鋼卷尺在上升過程中的平衡性，學(xué)生發(fā)現(xiàn)伸出的鋼卷尺到達(dá)一定的高度后會(huì)突然失去平衡倒下。通過學(xué)生分組操作，記錄每組學(xué)生伸出的卷尺高度這種自我體驗(yàn)的競(jìng)賽方式，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)又加深了學(xué)生對(duì)失穩(wěn)概念的理解。在講解自由度的概念時(shí)，首先提出問題，手持一只裝水的水杯，可以在不讓水溢出的前提下，讓水杯旋轉(zhuǎn)一圈嗎？這個(gè)問題馬上就引起了學(xué)生的求知欲望，通過老師演示，學(xué)生動(dòng)手做，這樣自然而然地引出了自由度的概念。

在教學(xué)過程中采用問題導(dǎo)向。學(xué)生在豎向荷載作用下的簡(jiǎn)支梁支座反力計(jì)算中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤而不自知，而利用豎向荷載的平衡方程可以簡(jiǎn)單校驗(yàn)，但對(duì)哪個(gè)支座的反力比較大，往往沒有直觀的體會(huì)。筆者就結(jié)合兩個(gè)人抬重物來舉例，讓他們?cè)鰪?qiáng)感性認(rèn)識(shí)。重物懸掛在中間兩人分擔(dān)同樣的重量（支座反力也相同），再延伸到結(jié)構(gòu)對(duì)稱、荷載對(duì)稱的情況。但為什么小時(shí)候和父母抬東西時(shí)，父母總是把繩索往自己面前拽？從掌握知識(shí)的角度去分析，同時(shí)也讓學(xué)生體會(huì)愛的情懷。

四、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，學(xué)以致用

認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，又稱認(rèn)知實(shí)習(xí)，是對(duì)課堂教學(xué)的一種補(bǔ)充和延伸，可以加深對(duì)書本知識(shí)的理解和鞏固，對(duì)于抽象的理論難點(diǎn)問題，通過施工現(xiàn)場(chǎng)參觀、實(shí)習(xí)以積累感性認(rèn)識(shí)、增加工程力學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將較難理解的抽象的力學(xué)知識(shí)具體化、形象化，幫助學(xué)生解決實(shí)際工程中的力學(xué)、結(jié)構(gòu)布置、配筋構(gòu)造、施工工藝等問題。

注重學(xué)用結(jié)合，以達(dá)到學(xué)以致用是最終目的。組織學(xué)生參觀附墻腳手架、人貨兩用電梯時(shí)，問：為什么每隔一段距離就使用附墻連接件進(jìn)行加固連接，與書本上提高壓桿穩(wěn)定性措施的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)：改善約束條件、減小壓桿長(zhǎng)度。腳手架間距、腳手架剪刀撐的設(shè)置可以分別從梁彎曲、幾何體系的組成分析的角度理解。支座處的負(fù)筋布置、鋼筋的錨固長(zhǎng)度、懸挑構(gòu)件的受力筋位置等知識(shí)點(diǎn)結(jié)合對(duì)應(yīng)的力學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生加深理解，認(rèn)識(shí)到必備的力學(xué)知識(shí)是施工員、安全員的基本職業(yè)能力要求。

（作者單位：江蘇省淮安技師學(xué)院）endprint