高紅梅 趙延林 李長鳳

(黑龍江科技大學建筑工程學院,黑龍江 哈爾濱 150022)

·建筑業(yè)管理與政策研究·

建筑力學教學中培養(yǎng)學生實踐和創(chuàng)新能力研究★

高紅梅 趙延林 李長鳳

(黑龍江科技大學建筑工程學院,黑龍江 哈爾濱 150022)

針對建筑力學課程教學中理論和實際脫離的問題進行了研究，分析了如何在教學中以建筑力學基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合學生所學專業(yè)和學生學習的實際情況，以啟發(fā)式教學、案例教學、現(xiàn)場教學方法和參加各類力學競賽等手段激發(fā)所有學生學習的興趣，為將來學生從事建筑設(shè)計、建筑施工工作奠定良好的理論和實踐基礎(chǔ)。

建筑力學，實踐教學，創(chuàng)新能力

1 概述

建筑力學課程是一門理論性極強的專業(yè)基礎(chǔ)課程,建筑力學課程的主要內(nèi)容包括:理論力學中的靜力學部分、材料力學中的變形固體內(nèi)力計算和結(jié)構(gòu)力學中靜定與超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移計算三部分，建筑力學課程內(nèi)容主要是求解各類構(gòu)件在外荷載作用下構(gòu)件內(nèi)力及應(yīng)力等強度問題，以及各種不同結(jié)構(gòu)形式在不同荷載作用下某點的位移等剛度問題。建筑力學課程主要基本理論知識和現(xiàn)實生活中工程實際結(jié)構(gòu)聯(lián)系的非常密切，同時對今后學生從事的建筑專業(yè)課程起著重要的橋梁或紐帶作用。

然而，建筑力學在實際教學工作中由于建筑力學課程難度大，理論性強,邏輯性強,推理嚴密等諸多原因，目前學生普遍存在學習情緒不高，認為建筑力學課程不容易理解、力學問題講解很抽象、學習積極性不高等問題，這些情況已經(jīng)嚴重影響到建筑力學課堂教學效果。現(xiàn)將存在的問題歸納如下幾個方面：1)建筑力學課程內(nèi)容較多，覆蓋了三大力學的主要內(nèi)容、教學過程組織較困難。建筑力學教學內(nèi)容跨度大，內(nèi)容復(fù)雜，難度高。在教學過程中經(jīng)常會有桿件系統(tǒng)的力學分析和繁瑣內(nèi)力位移的公式推導(dǎo)情況，從而導(dǎo)致大部分教學時間里，課堂氣氛枯燥乏味，從而直接會影響課堂教學效果。2)教材改革勢在必行。目前市場上存在建筑力學教材基本上沒有考慮專業(yè)學習目標的不同，基本是由三大力學教材精簡或刪減而成，有些教材即使考慮專業(yè)不同教材內(nèi)容的改動也是非常有限的，甚至很多不同類型的專業(yè)共用同一部教材，因此教材改革勢在必行。3)教學手段與方法落后。建筑力學課程教學多采用老師課堂講授，學生聽課的課堂教學模式，這樣大部分時間學生都處于較為被動聽課狀態(tài)。此外由于課程包含的教學內(nèi)容較多，課程進度較快沒有留足夠的時間讓學生自己消化，沒有時間提出一些可以發(fā)揮學生潛力的題目，讓學生有時間去思考和親自動手做一些與課堂理論知識相關(guān)的力學訓(xùn)練，沒有能夠調(diào)動起學生學習的主動性。4)學生學習興趣不高和重視程度不夠。在黑龍江科技大學建筑工程學院建筑學專業(yè)和工程管理專業(yè)開設(shè)的建筑學建筑力學課程在第二學年，學生還沒有來得及接觸和專業(yè)相關(guān)的一些實際工程，學生在這期間開設(shè)的課程都是如高數(shù)和大物等基礎(chǔ)課程，學生形象思維占主導(dǎo)地位，再加上有些學生在這期間養(yǎng)成了一些不良的學習習慣，主動學習的情緒缺失，普遍認為大學的課程都很容易及格，不求上進的思想嚴重，直接反映在課堂上只有部分學生聽課，其余學生都在忙自己認為重要的事情。5)課程習題與工程實際結(jié)合不夠緊密。建筑力學課程教學非常注重所學相關(guān)內(nèi)容的習題的練習，目前該校建筑力學課程是校級優(yōu)秀課程，具有與教材配套的標準化作業(yè)，但是有很多習題單純?yōu)榱擞?xùn)練而訓(xùn)練，與實際工程結(jié)合還不夠緊密，這些原因也導(dǎo)致一些學生對建筑力學課程的重要性有所質(zhì)疑。6)考核制度不盡合理。目前建筑力學課程考試考核方式是：平時成績+期末考試成績的傳統(tǒng)考試方法。這種考核方法實際上還是期末考試成績決定分數(shù)，一張試卷決定一個學生的成績，確實有些不公平，而且試卷大部分都是以計算為主的大題，這種考核制度本身就忽略了專業(yè)實踐在課程中的地位，也不能突出學生學習的主觀能動性，更不能體現(xiàn)學生應(yīng)用理論知識解決工程實際的創(chuàng)新能力。

針對以上建筑力學存在的一些實際教學中不容忽略的客觀問題，建筑力學課程的改革勢在必行，且應(yīng)該做好以發(fā)展的眼光對待課程改革，尋找適合新形勢下建筑力學課程的教學模式，做到以培養(yǎng)學生創(chuàng)新性和實踐性為目標的教學模式。

2 課程教學中建筑力學改革路線

將按照以專業(yè)為核心，以知識為基礎(chǔ)，以能力為主線，以項目為載體，以“用”導(dǎo)“學”，以“用”促“學”，做到“實基礎(chǔ)，強能力”的原則，進一步調(diào)整結(jié)構(gòu)力學課程的教學內(nèi)容，完善教學方法與教學手段，豐富教學資源。真正實現(xiàn)新發(fā)展趨勢下建筑力學課程做到以培養(yǎng)學生創(chuàng)新性和實踐性為目標的教學模式。建筑力學課程具體改革方案見圖1，建筑力學理論知識線路圖見圖2。

2.1 制定適合各個專業(yè)的教學大綱和教學內(nèi)容，提高課堂教學質(zhì)量

各類專業(yè)學生一般來說力學基礎(chǔ)比較薄弱，這就需要教師在建筑力學課程的教學中，既要側(cè)重基本知識點的講授，更要注重培養(yǎng)學生綜合能力，尤其更要注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和自學學習的能力。實際學生對建筑力學課程體系的理解和掌握程度，會直接影響到后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學習和專業(yè)技能掌握程度，以及應(yīng)用理論解決工程實際問題的能力形成。因此，在教學中建筑力學課程的講授過程中要特別注意對學生力學思維模式的正確引導(dǎo)和實際應(yīng)用。根據(jù)近年來高等教育體制改革的發(fā)展及社會對畢業(yè)生的需求情況，要加強學生的基礎(chǔ)知識的掌握，拓寬相關(guān)專業(yè)的知識面。因此，在整個教學過程中課程的門數(shù)增多，相應(yīng)的課時壓縮經(jīng)研究把以前三個學期上的三門結(jié)構(gòu)類課建筑力學、建筑結(jié)構(gòu)1和建筑結(jié)構(gòu)2整合成兩學期完成的兩門課：建筑力學和建筑結(jié)構(gòu)及選型。前者注重力學基礎(chǔ)知識學習，而后者注重結(jié)構(gòu)知識的應(yīng)用。編寫了教學大綱、教學計劃、教案及課件。增加了實際工程設(shè)計練習及分析，以達到預(yù)期的效果。提煉建筑力學基本知識主線(見圖2)。通過課程基本知識主線提升，教師會準確、具體、透徹把握建筑力學中的基本知識，講解過程目標明確，思路清晰，學生勢必能更加明確、系統(tǒng)的理解力學知識，能夠做到熟練掌握，并靈活運用基本知識。

2.2 采用靈活多變、多層次結(jié)合教學方法

在建筑力學課程的教學中，改變教學思路，化單一的教學方法為靈活多變，多層次教學方法相結(jié)合的方式，在不同的教學內(nèi)容，采用對應(yīng)的教學方法，這樣針對性強，目標明確，對學生掌握知識的不同程度也可以適當?shù)恼{(diào)整教學思路和教學方法，其以下列方法為主：

1)啟發(fā)式教學法。

對基礎(chǔ)部分內(nèi)容用講授的方法加強基礎(chǔ)知識的學習；其他幾部分用講授和討論及自學的方法相結(jié)合，為加強同學對結(jié)構(gòu)體系的理解，培養(yǎng)同學工程意識和結(jié)構(gòu)應(yīng)用能力，每次課都以現(xiàn)場工程實例提出問題，啟發(fā)同學去尋找解決問題的方法或啟發(fā)同學有沒有更好的方法解決問題。自然導(dǎo)入教學，課上完了，課前提出的問題也就解答了，并引出新的問題給同學留有思考的空間，課后留作業(yè)，加深對所學知識的理解。通過對作業(yè)的訓(xùn)練，培養(yǎng)學生計算能力和訓(xùn)練書面表達能力。要求學生的課后作業(yè)必須思路清晰、卷面整潔、過程嚴謹。此方法在教學過程中受到學生普遍的歡迎，這樣公平公正的作業(yè)批改過程，對有厭倦學習的學生是有力的鞭策，對學習狀態(tài)好的同學有激勵作用。對前沿的問題和同學一起討論，如未來高層建筑發(fā)展趨勢，未來大跨度建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展等課題，同學能用所學知識從提高結(jié)構(gòu)承載力、研發(fā)輕質(zhì)高強的建筑材料、減小外荷載到提高結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度等方面進行了討論，激發(fā)了同學的學習興趣，活躍了課堂同學的學習氣氛。

2)案例教學法。

在建筑力學教學過程中一直堅持理論聯(lián)系工程實際，注重培養(yǎng)學生如何建立力學模型及其力學分析的能力，更注重培養(yǎng)同學們應(yīng)用基本理論知識解決本專業(yè)工程實際問題的能力。在建筑力學授課內(nèi)容講授的工程中從一個工程實際引入這節(jié)課程我們要教授的力學內(nèi)容，圍繞著此工程實例進行結(jié)構(gòu)受力分析，研究其構(gòu)件內(nèi)力和變形的計算方法，并結(jié)合前面課程講授的力學求解方法進行對比，尋求不同方法解決此工程實際問題的相同和不同之處，最后遞推此類結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計算方法。課程結(jié)束，教授布置了建筑力學大作業(yè)。老師要帶學生去參觀學校附近的建筑工地，對學生的疑問進行解答，然后布置大作業(yè)題目。大作業(yè)題目來源于相關(guān)實際工程，一般為對于課程內(nèi)容的不同類型的結(jié)構(gòu)形式，同時根據(jù)學生的學習狀態(tài)、專業(yè)和層次的不同進行具體方案確定。學生要完成對應(yīng)結(jié)構(gòu)計算簡圖選取，受力分析，分析過程要有步驟，內(nèi)力計算，位移計算，通過一個真實的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算實例，可以很好的提高學生的學習興趣，達到了學生處理實際工程問題的能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)目標。

3)工程實訓(xùn)教學法。

結(jié)構(gòu)選型課每個部分完成后，趁熱打鐵讓同學完成一個結(jié)構(gòu)選型設(shè)計作業(yè)，主要培養(yǎng)同學結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用能力，一人一題，自由選題，設(shè)計材料、地點等不限定，在設(shè)計中充分發(fā)揮同學主觀意識，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。開始設(shè)計時同學不知從何下手。如第一個設(shè)計是混合房屋結(jié)構(gòu)選型設(shè)計，給同學歸納了按回答問題的方式一步步引導(dǎo)同學進行設(shè)計。從結(jié)構(gòu)總體形狀確定，結(jié)構(gòu)體系確定，構(gòu)件尺寸確定到選擇合理的材料，回答了20多個問題，問題回答完設(shè)計就作完了，同學有了設(shè)計思路，對設(shè)計問題也不再頭疼了。以后作業(yè)同學都能按思路完成且有獨到見解，先后完成了單層廠房設(shè)計選型，多高層設(shè)計選型，大跨度體育建筑設(shè)計選型，通過設(shè)計選型練習同學結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用能力明顯提高，并對結(jié)構(gòu)選型有了學習興趣，看到一個建筑都會想一想其結(jié)構(gòu)體系。

4)利用多媒體技術(shù)與板書相結(jié)合的教學手段。

現(xiàn)在是信息時代，利用同學喜歡上網(wǎng)的特點，該院計算機房全天向同學開放，讓同學利用課余時間分成幾個小組，利用網(wǎng)上資源，上網(wǎng)查找資料進行實例分析，最后一節(jié)課留給同學上臺講解。通過此項活動，不但鍛煉了同學獲取信息和分析問題的能力，還鍛煉了同學語言表達及計算機應(yīng)用能力。臺上的同學模仿老師的樣子在講解，不時提出問題，臺下的同學認真地聽講，并回答提出的問題，每位同學都把建筑實例的優(yōu)缺點分析得很透徹，不但達到了預(yù)期的效果，而且有很多驚喜。

5)鼓勵學生參加關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計類大賽。

為提高學生的綜合素質(zhì)特別是工程素質(zhì)，將課堂教學中學到的理論知識應(yīng)用到現(xiàn)場工程實踐中，在工程實踐應(yīng)用中能夠鍛煉學生自主分析問題、解決問題的能力,以及增強學生的實踐創(chuàng)新的能力；立足于廣大同學對校園文化和活動的客觀需求，同時也為積極配合新型科技大學的發(fā)展規(guī)劃，作為學校全面開展大學生科技創(chuàng)新活動和工程文化教育的重要組成部分。

通過參加大賽，可以拓寬學生的視野、促進學生之間的交流與學習。同時指導(dǎo)教師之間可以探討有關(guān)建筑力學的教學、實驗、科研、實習、畢業(yè)設(shè)計等多方面的內(nèi)容，加強采礦教師與各高校采礦教師之間的交流與學習。目前大學本科的學生普遍的推理和演算能力較強，而現(xiàn)實生活中動手實驗、操作能力較差。鼓勵學生參加各類相關(guān)的設(shè)計大賽,學生在實踐作品大賽中可以很大程度上彌補學生實踐能力不足，有助于提高學生對專業(yè)知識的認知，能極大地促進理論設(shè)計、分析與動手能力并舉，開闊科學視野，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神，激發(fā)學生學習的熱情。

2.3 改革傳統(tǒng)的考試制度

以往的考核以一張試卷就給出學生的成績。成績好的同學往往是死讀書的，已不符合社會需求。要培養(yǎng)出符合社會需求的創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力強的多方面人才，就必須對考核方法進行改革，以多把尺子衡量同學，發(fā)揮其個性。根據(jù)以上的教學把平時考核和期末考核相結(jié)合，考核同學的綜合能力。建筑力學考試改革應(yīng)該側(cè)重過程教育，提升學生在每個課堂教環(huán)節(jié)主管能動性，期末考核成績包含平時成績和期末成績，平時成績由平時出勤、課堂表現(xiàn)、課堂筆記、階段測試、課后作業(yè)等組成。平時出勤考核包含學生的課堂出勤和實踐出勤,課堂表現(xiàn)包括學生的學習態(tài)度和參與實踐的態(tài)度；筆記考核由學生理論課堂筆記、實踐課堂的記錄、總結(jié)等組成；課后習題作業(yè)、競賽作業(yè)、實踐作業(yè)等組成作業(yè)考核，章節(jié)測試、期中測試和競賽成績組成了階段測試成績。這種考核制度把建筑力學的學習難度分散化，可以大大降低學習壓力，培養(yǎng)好學生平時學習的良好習慣，能夠讓學生在學習的過程中及時發(fā)現(xiàn)自己存在的不足，及時調(diào)整自己的學習方法，做到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和實踐能力的目標。

3 結(jié)語

建筑力學課程是建筑學和工程管理等專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，結(jié)合黑龍江科技大學建筑工程學院的辦學特色，建筑力學課程在教學內(nèi)容上進行整合、教學方法改進、實際工程設(shè)計練習及考核方法的改革上進行了研究。教學中教師應(yīng)以學生為中心，強化同學的工程意識，提高同學們對結(jié)構(gòu)體系的選型和應(yīng)用能力，以學生所學專業(yè)為核心，以培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力為主線，并采取了一系列措施，在11級、12級和13級教學中進行了實踐，通過強化訓(xùn)練，同學對結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用能力明顯提高，以問卷形式在11級、12級和13級學生課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中進行調(diào)查。結(jié)果是，考慮比較全面的占68%，考慮一部分的占22%，沒有考慮的占10%。該課程的改革真正達到落實培養(yǎng)學生學習的主觀能動性，實現(xiàn)培養(yǎng)學生在實際工程中實踐能力和創(chuàng)新能力的目標，為日后學生從事建筑設(shè)計工作打下堅實的基礎(chǔ)。

[1] 高紅梅，趙延林，孟麗巖，等.建筑力學課程“立體式”教學模式的理論和實踐[J].山西建筑，2014，40(4):86-88.

[2] 高紅梅，趙延林，李長鳳，等.平面體系幾何組成分析技巧和思考[J].牡丹江師范學院學報(自然科學版)，2014(1):121-123.

[3] 杜文學，高紅梅.建筑力學中培養(yǎng)學生實踐和創(chuàng)新能力的研究[J].中國電力教育，2014，10(3):16-18.

[4] 高紅梅.結(jié)構(gòu)力學改革中應(yīng)用型人才培養(yǎng)的研究[J].活力,2006(23)：35-36.

[5] 郭詩惠.應(yīng)用型本科高校建筑力學課程教學改革研究[J].南陽師范學院學報,2011,10(3):16-18.

Practice and innovation ability training of the student in architecture specialty in the construction mechanics teaching★

Gao Hongmei Zhao Yanlin Li Changfeng

(HeilongjiangUniversityofScienceandTechnologyInstituteofCivilEngineering,Harbin150022,China)

According to the inconsistence between theories and practices in the architectural dynamic courses, the paper analyzes how to combine students’ majors with their learning status with the basement of the architectural dynamic basic theories, and arouses their learning interest with various measures, including inspiration teaching, case teaching, site teaching method, and participation in various dynamic competitions, so as to lay the better theoretic and practical foundation for their architectural design and construction.

architectural dynamics, practical teaching, innovation capacity

2015-05-28★:黑龍江科技大學教改項目(項目編號:JY14-90)

高紅梅(1978- ),女,副教授； 趙延林(1971- ),男,教授； 李長鳳(1975- ),女,副教授

1009-6825(2015)22-0218-03

G642.0

A