高职《建筑力学》课程实训教学模式的与实践

摘 要：阐明在高职《建筑力学》课程教学中采用实训教学模式的必要性和紧迫性,结合广西建设职业技术学院学生实际,研究实训教学模式的具体开展方法并加以实践.结果表明,实训教学模式在提高学生的学习兴趣、培养学生自觉运用力学理论知识解决工程实际问题的能力方面能取得较好的效果.

关 键 词：实训；建筑力学；方法；考核

一、引言

近年来,我国各地发生了多起由脚手架失稳或施工方案不合理等原因引起的在建工程整体坍塌的重大事故,引起这些事故的根本原因除了施工技术人员不按规范施工、安全责任意识薄弱和工程质量低劣之外,还与施工技术人员力学功底不足有一定关系.一个力学功底扎实和具有较强工程直觉的施工技术人员应该能够实时地判断在建工程及其附属设施的薄弱之处和存在的安全隐患,也就能及时采取措施避免这类安全事故的发生.在施工过程中,有时需要施工技术人员对具体施工方案进行设计,如脚手架的方案设计、模板及支撑设计等,这些工作都是以力学知识为基础的.高职高专院校建筑工程技术专业毕业生的就业岗位一般是施工、监理等一线技术人员,但这些刚毕业的学生对于施工方案设计往往感到无从下手,他们对计算简图的选取方法、荷载的传递路径不太清楚,不知道如何去选择材料的种类和构件的截面面积.实际上,相关的知识与技能在学校里早已通过各种教学环节传输给学生,并非没有学过,只是学生还不能将这些知识融会贯通[1].其原因除了与学生工作经验不足有关外,还与他们在校学习的力学理论未能很好地与实际联系起来、工程力学直觉培养不到位有关.这与高等职业教育培养“适应建筑生产一线的下得去、用得上、上手快、实践技能强的高等技术应用型人才”的目标不相适应.随着各高职院校对高等职业教育研究的深入开展,建筑力学从一门技术基础课向强调技术应用转变.因此对高职建筑工程技术专业《建筑力学》课程开展实训教学的应用研究是十分必要和紧迫的.

二、实训教学模式在《建筑力学》课程中的研究与实践

长期以来,《建筑力学》课程一直采用课堂理论教学加期末考试这种单一的教学模式,学生学习了力学概念和计算方法后,对知识的巩固仅限于解答课后作业及考试中的概念题和计算题,计算的对象也都是经过简化、理想化处理的构件和结构,其过程均是“纸上谈兵”,与实际的结合仍然非常不够.加上不少学生的动手能力、力学直觉很少得到训练,使得他们对理论性、逻辑性很强的力学课程的学习缺乏兴趣及感觉,只停留在解答有限题型的水平上.因此学生在毕业后不能马上实现零距离上岗就在所难免了.可见在学习力学的过程中,如果缺少实训环节,就不能真实地体会到力学的存在,就难以真正地学好力学,更难以自觉地用力学理论知识去解决工程实际问题.因此在《建筑力学》课程中采用实训教学模式是适应教学创新、解决当前问题的一种有效途径.

在多年的教学实践中,广西建设职业技术学院教师将《建筑力学》课程的教学内容与后续专业课程及施工中常常碰到的力学问题相联系,采用灵活、生动的实训教学方法,在提高学生学习兴趣、培养学生对力学知识的应用能力方面取得了一定的成效.

1.贯穿工程实例教学.在不同的章节引入相关的工程问题作为例题、习题或思考题,有助于激发学生学习的积极性和目的性.例如,在讲授压杆稳定这一章时,为了能让学生更好地理解、领会建筑物稳定性的重要性,可列举一系列建筑物因支撑失稳而致倒塌的工程实例.同时,把案例做成图片或课件等展示给学生看,使学生在触目惊心中感受学好《建筑力学》的重要性.讲完压杆的稳定计算之后,可把现浇钢筋混凝土大梁模板支撑立柱的稳定性验算作为习题布置给学生.在整个教学过程中切入工程实例,能达到学生每学习一个原理、一个知识点都能解决一个工程实例的效果.

2.现场教学.现场教学是指利用已建或在建建筑物进行教学.例如,在讲到梁的截面性质对其强度的影响时,让学生思考“为什么教室中的矩形截面梁通常是截面竖放而非平放,教室外的阳台挑梁为何采用变截面”?学生根据所学过的梁的正应力强度条件略加思考就会明白,前者是为了增大梁的抗弯截面系数,提高梁的承载能力,后者是为了节约材料.在讲桁架的内力计算和结构的位移计算之前,可组织学生到施工现场参观钢屋架,让学生仔细观察构件与周围物体的连接方式,并提出问题：“哪些是拉杆,哪些是压杆,钢屋架为何要起拱等等”?带着这些问题返回课堂,教师边讲课边带领学生对现场提出的实际问题进行分析.通过现场教学,学生在上课时就会积极思考,感觉到基本理论和工程实际真正融为一体,增强了他们学好力学理论的目的性.

3.实验教学.《建筑力学》实验教学包括实验室实验和课堂演示实验.目前在大多数高职院校中,力学实验室实验在教学计划中仅占很少的一部分,甚至被取消,凸显其不被重视的现状.实际上力学实验是理论教学不可替代的实践性教学环节.根据教学大纲的要求,可组织学生完成金属材料的拉伸（压缩）、剪切、扭转和弯曲等实验室实验,目的是加深学生对杆件的四种基本变形及材料力学性能的理解,同时培养学生的科学作风和增强学生的动手能力[2].课堂演示试验能增加课堂的生动性,提高学生对相关知识的理解和消化能力.例如,讲扭转失效问题时,教师可让学生拿起一支粉笔,将其扭断,其断口就是典型的脆性材料断面,然后引导学生分析其断裂面的破坏特点,收效良好.

4.实训项目教学.上述实训教学方法解决了单个力学原理的应用问题,但建筑力学知识体系的应用问题没有解决.在理论课结束之后,为了让学生能把所学的理论知识连贯起来并综合应用,可有意识地增加一次实训项目.实训项目类似于课程设计,可以是力学模型设计与制作或是结合工程实例的综合练习.选取和确定一个好的题目是实训项目教学成败的关键.建筑力学包含理论力学、材料力学和结构力学三大模块,知识体系庞大,在有限的时间内开展实训教学,想要对力学知识进行全盘梳理,面面俱到,是不现实的.因此,要在短期内达到预期的实训教学效果,使学生运用力学理论解决各种实际问题,或由实际问题提炼成力学模型进行计算分析的能力切实得到加强,则必须在选题上下功夫,尽量做到一题涉及多个知识点,或有所侧重,这在操作上存在一定的难度.我院教师注意到,近年来国内各大高校广泛开展了结构模型竞赛,这类模型强调的是结构概念设计,即构件的合理布置和构件截面优化等,所涉及的知识面较广,更适合本科院校开展,对高职学生而言有一定难度.因此我院教师针对高职学生的实际情况开发力学模型题目.例如,2012年6月,我院给201建筑工程技术专业的大一学生安排了一个实训项目“承受竖向荷载的1米长简支梁模型设计与制作”.要求学生以小组为单位完成如下工作：模型梁的总体方案图和白卡纸的裁剪方案图；必要的力学理论分析,包括梁的计算简图、荷载分析、内力分析及承载力、挠度估算等；设计方案应充分运用力学知识,力求使模型梁具有较高的承载能力和较轻的重量（即荷重比最大化）,并考虑模型制作的可行性,方案应具有创造性、贴近实际、制作精巧.实训过程中教师对学生进行指导,实训结束后教师对各个小组的作品进行点评.此次实训为期一周,模型梁的制作和荷重比测试均在课余时间进行,不影响其他课程的正常教学.通过这个实训项目,不同层次的学生都有所收获,既巩固了理论知识,提高了学生对所学力学知识的应用能力,又提高了学生的综合能力,包括动手能力、创新能力和团结协作能力等,收效颇佳.此外,教师也可结合实际工程中的各种问题,自主开发创新性的实训题目,涵盖尽可能多的知识面.

5.考核方式改革.过去,对《建筑力学》课程的考核一直采用平时成绩（30%）加期考成绩（70%）的方式,这种考核方式实际上侧重的是理论知识的考核,缺少综合能力的考核,无法全面评价学生的学习效果.采用实训教学模式后,教学内容和教学活动更加丰富,教学空间增大,这种传统的考核方式已不再适用.目前考核方式采用平时成绩（60%）加期考成绩（40%）的方式,其中平时成绩可通过多种形式加强考核,如平时提问、随堂测验、布置专题作业、自学某一章节并写出小结、安排实训项目等.该考核方式实现了从传统的知识考核到知识考核与能力考核并重的转变.

6.师资的培养和提高.实训教学模式对建筑力学教师提出了更高的要求.首先,力学教师应具有坚实的理论功底、广博的知识面和合理的知识结构；其次,力学教师应具有丰富的工程实践经验.由于《建筑力学》课程的教学周期是一学年（上、下两学期）,这使得部分力学教师长年累月只局限于讲一门课,不同程度地造成了这些教师知识结构的老化,加上部分力学教师是研究生毕业后直接到学院教书,没有接触实际工程的经验,这就使得理论教学不能很好地联系实际.为了更好地开展实训教学,一方面,教师个人要通过自己的努力去学习和了解相关的专业知识,自觉更新自己的知识结构,加强工程训练；另一方面,学院和系部可为力学教师提供到企业锻炼学习及参加各种培训的机会[3].

三、结语

通过对高职建筑工程技术专业《建筑力学》课程开展实训教学研究,使《建筑力学》课程的教学能更好地做到理论联系实际,其目标是着重培养学生对知识的应用能力,接触和了解工程中的力学问题,学会把实际问题转变为力学模型并进行力学分析,缩短学生从理论知识到工程实际问题的距离,为零距离上岗及今后的就业与发展做好充分准备.