《建筑力學(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》深度融合的教學(xué)研究

段麗萍

[摘 要] 打破了《建筑力學(xué)》《混凝土結(jié)構(gòu)》和《砌體結(jié)構(gòu)》三門(mén)課程相對(duì)獨(dú)立，各學(xué)科分開(kāi)教學(xué)的傳統(tǒng)模式，將其教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行按需優(yōu)化、系統(tǒng)整合，解決了課程分離、知識(shí)分散的問(wèn)題。

[關(guān) 鍵 詞] 建筑力學(xué)；建筑結(jié)構(gòu)；深度融合；教學(xué)改革

[中圖分類(lèi)號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）03-0158-02

為培養(yǎng)社會(huì)所需的零距離上崗的技術(shù)型、應(yīng)用型人才，高職院校積極大膽地嘗試各種教學(xué)改革。努力擺脫傳統(tǒng)學(xué)科型教學(xué)模式的影響，積極探索學(xué)科本位向能力本位、職業(yè)本位的轉(zhuǎn)變；教學(xué)計(jì)劃以實(shí)操能力為核心，課程設(shè)置突出應(yīng)用性、實(shí)踐性。在這種改革大潮下，針對(duì)建筑工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)仍存在的教學(xué)內(nèi)容與工作過(guò)程脫節(jié)，各學(xué)科各自為政的問(wèn)題，我們積極探索學(xué)科間的優(yōu)化整合，嘗試將《建筑力學(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》進(jìn)行深度融合，以解決分別講授帶來(lái)的知識(shí)連貫性差，學(xué)生不會(huì)主動(dòng)應(yīng)用力學(xué)知識(shí)去學(xué)習(xí)、解決建筑結(jié)構(gòu)問(wèn)題的現(xiàn)狀。

《建筑力學(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》深度融合的目標(biāo)是：以理論適度、易于掌握為原則，以建筑結(jié)構(gòu)所需基本理論知識(shí)框架為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建新的教學(xué)模塊、教學(xué)內(nèi)容構(gòu)架?！督ㄖW(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》深度融合的基本做法是在深入分析《建筑力學(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的基本學(xué)習(xí)規(guī)律，打破原有《建筑力學(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》內(nèi)容排序規(guī)律，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，將力學(xué)內(nèi)容融合入結(jié)構(gòu)中。具體融合安排如表1、表2所示：

由表對(duì)比可見(jiàn)，將兩門(mén)課合并后總學(xué)時(shí)量減少了28，其中理論學(xué)時(shí)減少了42時(shí)，實(shí)訓(xùn)則增加了18學(xué)時(shí)且增加了單層工業(yè)廠(chǎng)房的內(nèi)容。這與高職理論知識(shí)“必需、適度”強(qiáng)化實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)原則一致。

融合的重點(diǎn)、難點(diǎn)在于兩門(mén)課內(nèi)容如何揉在一起？我們的切入點(diǎn)是以基本構(gòu)件為模塊。每個(gè)模塊將所需力學(xué)的內(nèi)力、應(yīng)力、強(qiáng)度及變形計(jì)算融入鋼筋混凝土構(gòu)件中。以表1中“軸心受拉構(gòu)件”為例具體說(shuō)明改革變化情況及其可行性。改革后軸心受拉構(gòu)件教學(xué)用12學(xué)時(shí)，較傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)軸心受拉構(gòu)件教學(xué)用時(shí)（2學(xué)時(shí)）大幅增加，這里增加的學(xué)時(shí)量，實(shí)質(zhì)上是將原建筑力學(xué)軸心受力構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、強(qiáng)度、變形知識(shí)與建筑結(jié)構(gòu)軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算融合到一起。試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)講授中具體安排為：首先講解訓(xùn)練軸心受拉構(gòu)件用到的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，包括桿件的基本變形（桿件拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)及剪切的概念等）、軸向拉壓桿內(nèi)力與內(nèi)力圖概念、軸力計(jì)算與軸力圖繪制知識(shí)，理論教學(xué)結(jié)合實(shí)訓(xùn)共用6個(gè)學(xué)時(shí)。由于以上內(nèi)容內(nèi)含各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本知識(shí)、內(nèi)力概念、內(nèi)力計(jì)算基本方法、內(nèi)力圖概念、內(nèi)力圖畫(huà)法及注意事項(xiàng)等，在此用最簡(jiǎn)單的軸心受拉構(gòu)件做鋪墊講解訓(xùn)練到位，故此安排學(xué)時(shí)量較多。接下來(lái)安排軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算及其應(yīng)用共用4學(xué)時(shí)，該部分內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)包括力學(xué)的應(yīng)力概念、容許正應(yīng)力的知識(shí)，拉壓桿件的強(qiáng)度控制知識(shí)。剩余2學(xué)時(shí)仍用于鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件的教學(xué)。

為貫徹重視理論公式應(yīng)用，理論與實(shí)踐相結(jié)合的基本思想，試驗(yàn)教學(xué)處理方式總結(jié)為三大步驟：（1）給出公式。（2）結(jié)合力學(xué)知識(shí)分析公式內(nèi)涵。（3）結(jié)合工程實(shí)例講解公式應(yīng)用。如以下三個(gè)典型例題講解不同結(jié)構(gòu)軸心受拉構(gòu)件正截面承載力控制問(wèn)題。

例1：用兩根鋼索吊起一扇平面閘門(mén)。已知閘門(mén)的啟門(mén)力共為60kN，鋼索材料的容許拉應(yīng)力[σ]=160MPa，鋼索直徑d=14mm，試求：（1）校核鋼索的強(qiáng)度；（2）若鋼索強(qiáng)度不滿(mǎn)足要求，求鋼索所需的直徑d。

例2：某軸心受壓墻體，墻高4米，上部2米高墻段為370mm，已知該墻體材料的抗壓強(qiáng)度墻[σ]墻=1.2MPa，容重？酌=16kN/m3；地基的容許壓應(yīng)力地[σ]地=0.5MPa。試求墻上段每米長(zhǎng)度上的容許荷載q及下段墻的最小厚度。

例3：某鋼筋混凝土屋架下弦，為軸心受拉構(gòu)件，最大拉力設(shè)計(jì)值為N=365KN，矩形截面尺寸b*h=200mm*400mm，采用混凝土C25，HRB335鋼筋。試進(jìn)行該構(gòu)件的設(shè)計(jì)。

以上三個(gè)實(shí)例顯見(jiàn)：例1是鋼結(jié)構(gòu)軸心受拉構(gòu)件強(qiáng)度控制問(wèn)題，應(yīng)用公式為：σ=≤f；例2為砌體結(jié)構(gòu)軸心受拉構(gòu)件強(qiáng)度控制問(wèn)題，應(yīng)用公式為：Nt≤ftA；例3為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)軸心受拉構(gòu)件強(qiáng)度控制問(wèn)題，應(yīng)用公式為：N≤Asfy。表面看公式各不相同，但分析可知三種公式的基本工作原理仍是相同的，即σmax=≤[σ]對(duì)應(yīng)不同材質(zhì)的具體應(yīng)用而已，也即受拉構(gòu)件的承載力問(wèn)題最終都是力學(xué)強(qiáng)度問(wèn)題在不同類(lèi)型受拉構(gòu)件中的應(yīng)用。這樣融合后，既能起到知識(shí)的反復(fù)靈活應(yīng)用，又能達(dá)到舉一反三、事半功倍的效果。最后安排軸心受拉構(gòu)件的變形計(jì)算（2學(xué)時(shí)），同樣將力學(xué)應(yīng)變、結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形控制知識(shí)融合在了一起。

由于軸心受拉構(gòu)件相對(duì)簡(jiǎn)單，但其設(shè)計(jì)控制過(guò)程（內(nèi)力計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算、變形驗(yàn)算）與其他構(gòu)件相同，為給其他構(gòu)件的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，也為學(xué)生適應(yīng)這種新的學(xué)習(xí)方法，為此該部分內(nèi)容我們給定的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，實(shí)踐證明學(xué)生接受這部分知識(shí)沒(méi)有困難，是可行的。

受彎、受壓構(gòu)件采用相同的方法，結(jié)合工程實(shí)際中構(gòu)件梁、柱為載體進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練，同樣取得了成功。經(jīng)過(guò)實(shí)際教學(xué)試點(diǎn)檢驗(yàn)，我們得出的結(jié)論是，這種將力學(xué)內(nèi)容融合到結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算內(nèi)容中是可行的。這種教學(xué)不但實(shí)現(xiàn)了學(xué)校課堂學(xué)習(xí)與工程實(shí)際的直接結(jié)合，而且能引導(dǎo)鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

經(jīng)過(guò)一年多的試點(diǎn)試驗(yàn)，《建筑力學(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》融為一體的教學(xué)研究達(dá)到了預(yù)期效果，取得了令人滿(mǎn)意的結(jié)果，構(gòu)建的知識(shí)框架有較大的突破和創(chuàng)新。不但打破了《建筑力學(xué)》《混凝土結(jié)構(gòu)》和《砌體結(jié)構(gòu)》各自為政、各學(xué)科分開(kāi)教學(xué)的傳統(tǒng)模式，也實(shí)現(xiàn)了老師期待的將《建筑力學(xué)》《混凝土結(jié)構(gòu)》和《砌體結(jié)構(gòu)》按需優(yōu)化整合，與實(shí)際工作直接接軌的問(wèn)題《建筑力學(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》進(jìn)行深度融合是可行的。

取得成功的同時(shí)也暴露出了一些問(wèn)題和不足。首先目前完成的《建筑力學(xué)》與《建筑結(jié)構(gòu)》整合工作，主要還是宏觀層面內(nèi)容的分塊整合，細(xì)部知識(shí)點(diǎn)的整合還需在今后的教學(xué)實(shí)踐中繼續(xù)研究探索。其次，進(jìn)行《建筑力學(xué)》《建筑結(jié)構(gòu)》深度融合，對(duì)教師的知識(shí)水平、綜合教學(xué)水平等綜合素質(zhì)要求較高，大面積普遍應(yīng)用是否可行尚需進(jìn)一步研究。

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