建筑力學教學中應用“模型試驗教學法”的價值研究

習堯青

(廣西城市職業(yè)學院，廣西 崇左 532100 )

0 引言

模型試驗是一種廣泛應用于與物理學、建筑學研究的試驗方法，其本質上是通過利用簡易的材料對實驗對象的模擬，在模擬的過程中對其中包含的物理現(xiàn)象、物理規(guī)律進行提煉、總結和歸納，從而逐漸接近真理的過程。

模型試驗教學法是新課標理念下，在建筑力學教學中被逐漸開發(fā)出來的一種新的教學方法，旨在引導學生動手構建模型，并通過試驗的方法應用模型，在試驗過程中對某一建筑力學規(guī)律逐漸產生認識，最終達到融會貫通目的的教學方法。

這種教學方法和傳統(tǒng)教學方法最大的不同在于學生對建筑力學學習思路的變化，傳統(tǒng)教學中教師是課堂的主導，通過講授與筆記直接將建筑力學知識傳輸給學生，學生對建筑力學規(guī)律的理解很容易停留在理論層面上，即其可能知道“是什么”“會怎樣”等，但可能不知道“為什么會這樣”“為什么會那樣”，學生對知識的掌握也不牢靠，很難應用于后期的建筑工程實務中。而模型試驗教學中，學生需要動手構建模型，在構建模型的過程中學生能夠對某些物理現(xiàn)象產生認知，并在這一過程中對建筑力學規(guī)律形成自己的理解，并在后期的試驗中不斷探索、不斷接近真理，該教學方法與新課標理念相一致，更有利于培養(yǎng)學生自主思考能力、創(chuàng)新能力，對后期的建筑工程實務也有很大幫助。

1 我國建筑力學教學情況

1.1 我國建筑力學教學現(xiàn)狀

建筑力學是與工程技術相關學科的重要基礎科學，其為建筑施工、工程設計、實務作業(yè)提供了可靠的理論基礎，也是高職、本科院校工程專業(yè)的基礎理論學科，但它又具有較強的實踐指向特征，是工程技術專業(yè)教學展開的基礎。

隨著我國全方位的教育改革的落實，我國工程技術類院校建筑力學教學中存在的問題愈加暴露，其中“重理論，輕實踐”是最重要的也是最急需解決的問題。教師只重視課本上的知識講述，而忽略了建筑力學與實際工程作業(yè)的聯(lián)系，加上傳統(tǒng)教學模式的影響，課堂氛圍不良，學生學習效率低下，學生對建筑力學知識和技術的掌握不牢靠，最終也無法落實到工程實務中去。

1.2 我國建筑專業(yè)學生現(xiàn)狀

我國高校逐年擴招，學生不斷增多，由于建筑專業(yè)具有好就業(yè)、容易理解的特征，高校建筑專業(yè)學生也激增，在生源范圍擴大、數(shù)量增加的背景下，我國建筑專業(yè)學生呈現(xiàn)以下特征。

(1)學生素質參差不齊是現(xiàn)階段學生最大的特點之一。一方面是由于我國各大高校、高職院校建筑專業(yè)學生錄取分數(shù)線降低、生源地范圍擴大，而不同地區(qū)教育整體水平和人口平均素質是不同的，這是導致學生素質參差不齊的最重要原因之一，另一方面是由于生活水平的提高，由于生活環(huán)境的不同、家教不同，學生形成了鮮明的、各不相同的個性特征，有些學生愛動腦、愛學習，有些學生愛動手、愛實踐。但我國工程專業(yè)師資力量相對薄弱，教師又不能同時照顧到每一個學生的個性差異，學生層次不同，很難達到滿意的教學效果。

(2)學生數(shù)理基礎普遍較差是現(xiàn)階段工程專業(yè)學生的另一特點。建筑力學會涉及到的必要的數(shù)理計算，而學生數(shù)理基礎薄弱則會導致教學效率的降低。導致這一現(xiàn)狀的因素主要為兩方面，一方面是建筑專業(yè)招生成績的降低，學生綜合素質降低，數(shù)理基礎自然降低，另一方面是我國現(xiàn)階段教育模式下，即使學生數(shù)理能力不足可以依靠其他科目彌補后進入大學或高職院校學習。

1.3 建筑力學教育改革的社會需要

隨著經濟建設的深入，人們對建筑物的需求不僅僅停留在“住”的層面，有了更多的功能性需求，因此需要更多的建筑工程來滿足其需要，而建筑力學是建筑設計與施工的基礎，基于社會需求的增加，我們需要更多的建筑專業(yè)人才，而傳統(tǒng)的建筑力學教學模式明顯不能滿足這一需求，因此對建筑力學教育改革的社會需求也不斷增加。

2 模型試驗教學中需要注意的問題

模型試驗教學法與傳統(tǒng)教學方法有所不同，其中有許多需要注意的問題。

首先，教師需要做好模型試驗教學的準備工作，如教學中需要的材料、模型等，避免在實際教學展開過程中遇到問題導致教學中斷的問題。教師還應當注意好教學的各個環(huán)節(jié)的銜接，預計學生可能提出的問題等。

其次，教師需要注意好學生的個性差異，對學生的學習盡量做到“只引導，不干預”，教師只提供模型制作的思路和技巧，引導學生進行獨立思考，為學生構建良好的交流和學習氛圍，鼓勵學生展開合作學習、小組學習等。

最后，教師要與學生達成良好的互動，積極與學生進行課上與課下溝通，幫助學生解決學習中遇到的各種問題。與學生一起分析、提煉和總結建筑力學規(guī)律，從而實現(xiàn)以學生為中心的“人本”課堂建設。

3 模型試驗教學的應用路徑

3.1 應用構想

建筑力學是一門應用性較強的技術型學科，其是服務于建筑工程作業(yè)的，因此具備理論和實踐的雙重特征。而模型試驗法同傳統(tǒng)教學方法相比，其是將“先理論、后實踐”的教學模式進行順序上的調整，將實踐放在理論教學之前，通過在實踐中貫徹理論達到實踐教學和理論教學的雙重目的。模型試驗教學法的教學模式與建筑力學的學科特征是相符的，因此具備較強的可行性。

應用這一教學模式時，教師需要以課程的總設計師身份出現(xiàn)，通過預設問題、構建教學氛圍、組建建筑力學教學模型的方法來給予學生身臨其境的學習環(huán)境，引導學生進行獨立思考，使學生在“動手”的構成中自主歸納和總結建筑力學的相關知識點和理論，既能增強教學的實踐指向特征，又能鍛煉學生的自主學習能力、創(chuàng)新能力，從而將建筑力學教學與建筑工程實踐結合起來，進而使學生達到融會貫通的狀態(tài)。

3.2 構建模型試驗的模型設計

基于上述構想，教師想要在建筑力學教學中應用模型試驗教學法，首先需要構建出應用于教學的模型，在此之前需要明確模型的使用目的，一方面是為了通過實驗教學來實現(xiàn)理論教學的目的，另一方面是為了激發(fā)學生建筑力學的學習興趣。

以橋梁工程的建筑力學教學為例進行模型構建，利用手邊可以利用的材料進行模型組間，如紙張、線繩、等材料，紙張用來模擬橋梁的橋面、墩部等結構，線繩則是用來做連接繩或鋼筋結構。在明確方法和材料后，將學生分為4-6人的小組，每個小組獨立構建本組的橋梁模型。當然，作為建筑力學教學，需要對模型進行限定，如規(guī)定材料的使用量，分發(fā)統(tǒng)一的材料等。待各小組完成橋梁模型后，教師安排學生進行模型競賽，如“橋梁”模型，則進行橋梁承重競賽，比如給各小組的“橋”增加負重，每次增加10N-50N的負重，直到模型無法負重為止，然后讓各小組對模型進行改進，并引導各小組學生在改進橋梁負重能力的過程中思考影響橋梁負重能力的因素與規(guī)律。

最后教師再進行總結和建筑力學一般理論講解，評判各小組總結的規(guī)律是否與建筑力學理論規(guī)律相符。使學生在動手做模型的過程中進行學習，既能激發(fā)學生學習興趣，又活躍了課堂氣氛。

3.3 構建與模型試驗教學相符的評價體系

模型試驗教學法的應用背景下，需要構建與其相符的教學評價體系，這個體系主要包含兩方面內容。

首先是對教學用的試驗模型進行評價，這是教師在該教學模式下引導學生的重要方式，依舊以橋梁模型為例。對橋梁的評價主要從安全性、穩(wěn)定性、承重能力等方面進行評價。安全性角度評價內容：強度、韌性、穩(wěn)定性；整體結構評價：幾何組成、結構整體和諧程度與美學價值；實用角度：模型是否具備事實的構建可能等。

另一方面是對模型試驗教學的整體評價，作為一種教學方法，最終必然需要落實到學生的考核上來。學生的考核方法應當與模型試驗教學法相配套。傳統(tǒng)教學模式下，學生反映在卷面上的理論成績是唯一的考核標準，然而新課標理念與本教學模式下，需要對這種單一的考核模式進行調整，使其多元化且更具實際意義。學生反映在卷面上的理論成績固然很重要，同時教師可以安排學生以個人或小組為單位進行建筑模型設計作為考核內容，并要求利用已知的建筑力學知識，然后參考上述的模型評價方法，對學生參與考核的作品進行評價。然后理論成績和模型制作成績共同構成期末考核成績。

4 結語

模型試驗是一種廣泛應用于與物理學、建筑學研究的試驗方法，其本質上是通過利用簡易的材料對實驗對象的模擬，在模擬的過程中對其中包含的物理現(xiàn)象、物理規(guī)律進行提煉、總結和歸納，從而逐漸接近真理的過程。本文通過對建筑學教學現(xiàn)狀的分析，進而探討了模型試驗在建筑學教學的有效運用方法，相信對于促進建筑學教學的發(fā)展有著積極的意義。

參考文獻：

[1]羅鳳姿．工程案例教學法在高職“建筑力學”教學中的應用[J]．開封教育學院學報，2015(1):131-132.

[2]宋曉峰．任務驅動法在中職建筑力學教學中的應用分析[J]．內蒙古教育:c，2015(4) :30.

[3]黃薇．淺談腳手架設計在高職建筑力學教學改革中的運用[J]．職業(yè)教育旬刊，2016(8).

[4]梁穎晶，燕樂緯，張永山．思維導圖在專業(yè)基礎課程《建筑力學》中的應用[J]．教育教學論壇，2017(37):193-195.

[5]郭紅鑠，方瑜．啟發(fā)式教學在《建筑力學》教學中的應用[J]．探索科學，2016(4).

[6]王健娟．PDCA循環(huán)理論在中職學校建筑力學教學中應用[J]．當代職業(yè)教育，2015(2) :36-39.