安晶

[摘 要] 根據(jù)高職院校培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才的需求，對(duì)建筑力學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行了改革，注重理論聯(lián)系工程實(shí)踐和理論在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。著重探討了實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目在力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)課程的興趣，以取得較好的教學(xué)效果，順應(yīng)職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)。

[關(guān) 鍵 詞] 工學(xué)結(jié)合；建筑力學(xué)；課程改革

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）28-0156-02

一、課程特點(diǎn)分析

建筑力學(xué)課程是高職院校土建類專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，是一門涉及理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等多學(xué)科知識(shí)的綜合課程，力學(xué)課程主要研究工程結(jié)構(gòu)中普遍存在的受力與變形規(guī)律。學(xué)好力學(xué)課程有助于今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，并且為今后從事土建類施工、設(shè)計(jì)工作奠定良好的知識(shí)基礎(chǔ)。力學(xué)課程的特點(diǎn)是公式多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多、概念相對(duì)抽象。力學(xué)課程對(duì)學(xué)生的數(shù)理知識(shí)水平有一定的要求，需要學(xué)生有積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)是先對(duì)學(xué)生加強(qiáng)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，然后在力學(xué)教學(xué)過(guò)程中注重理論分析和運(yùn)算能力的培養(yǎng)。這種教學(xué)思路偏離了力學(xué)課程的應(yīng)用性、實(shí)踐性的特點(diǎn)，對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的高職院校學(xué)生而言，其結(jié)果是使學(xué)生喪失了對(duì)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而又影響到后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。因此，應(yīng)正確把握力學(xué)課程的實(shí)用性特點(diǎn)，即在解決工程中的具體問(wèn)題而不是在做力學(xué)公式的推導(dǎo)和解題計(jì)算。

二、教學(xué)改革思路

鑒于力學(xué)課程是一門系統(tǒng)性很強(qiáng)的課程，而傳統(tǒng)的教學(xué)往往側(cè)重于基本理論的講解，通過(guò)大量的練習(xí)題來(lái)加深記憶，這種以抽象理論推導(dǎo)和計(jì)算為主的課程，使學(xué)生感到很枯燥。

近年來(lái)，由于高職院校著重培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，加大了專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程的課時(shí)比例，相應(yīng)減少了力學(xué)等基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)，如何在較少的學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)及保證教學(xué)效果和質(zhì)量，需要在力學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中大力推行教學(xué)改革，進(jìn)一步完善力學(xué)課程的課程建設(shè)。采取符合高職學(xué)生學(xué)習(xí)心理特征和認(rèn)知特點(diǎn)的教學(xué)方式進(jìn)行改革，是應(yīng)對(duì)學(xué)生現(xiàn)狀最為有效的方法。按照職業(yè)教育學(xué)的基本理論對(duì)力學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革，突破原有的理論體系框架，將專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容與專業(yè)課程結(jié)合起來(lái)，將理論知識(shí)與工程實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。

三、加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)

根據(jù)力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，在課程的教學(xué)中引入實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，增強(qiáng)學(xué)生的自主參與度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)課程的興趣，達(dá)到實(shí)現(xiàn)力學(xué)課程教學(xué)目的。

實(shí)踐證明，在課程中增設(shè)實(shí)訓(xùn)模塊，可以有效地幫助學(xué)生把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化實(shí)踐項(xiàng)目再深化為理論知識(shí)，加強(qiáng)理解和鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目是力學(xué)課程教學(xué)的運(yùn)作形式之一，如何合理設(shè)置實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目關(guān)系到力學(xué)課程教學(xué)的成敗。開展實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時(shí)，需要重視課程之間的銜接，并且考慮與專業(yè)課程的融合。作為教師，必須熟悉教學(xué)內(nèi)容和在工程中的應(yīng)用，合理設(shè)置實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，創(chuàng)設(shè)逼真的實(shí)踐情境，使學(xué)生在實(shí)踐中加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解。

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)施步驟：

1.確定項(xiàng)目任務(wù)

教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容，提出項(xiàng)目任務(wù)。

2.項(xiàng)目實(shí)施

以整個(gè)班級(jí)為單位分成若干小組，以小組為單位展開討論，制定初步方案，通過(guò)計(jì)算論證方案的合理性，修改方案，共同完成工作項(xiàng)目。

3.項(xiàng)目的評(píng)價(jià)

項(xiàng)目完成之后，由學(xué)生進(jìn)行檢查，同時(shí)由教師指出問(wèn)題所在。最后通過(guò)學(xué)生自我評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)的方式，讓學(xué)生展示成果、分享心得。通過(guò)教師的點(diǎn)評(píng)，獲取經(jīng)驗(yàn)、技巧。

通過(guò)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開展，學(xué)生可以充分理解力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，做到理論學(xué)習(xí)與實(shí)際踐行并重，在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中充分運(yùn)用所學(xué)的內(nèi)容及方法，以達(dá)到加深記憶、靈活應(yīng)用的目的，為今后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)法在力學(xué)課程中的具體實(shí)施

在力學(xué)課程中引入實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，所涉及的項(xiàng)目應(yīng)該包括項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)、項(xiàng)目任務(wù)、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等基本內(nèi)容。下面以桁架結(jié)構(gòu)建模、加載項(xiàng)目為例說(shuō)明。

（一）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目工程背景分析

桁架結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于房屋和工業(yè)廠房中的屋架、大跨度的鐵路和公路橋梁、塔式起重機(jī)的塔架、建筑施工中的支架等。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目——桁架結(jié)構(gòu)建模及加載實(shí)驗(yàn)，通過(guò)此實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可了解不同形式桁架結(jié)構(gòu)的承載能力及其破壞形態(tài)，為工程設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。

目前，因支架的設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致的人身傷亡事故并不鮮見，很多施工單位僅憑經(jīng)驗(yàn)就來(lái)指導(dǎo)支架的施工。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目具有很強(qiáng)的實(shí)用性，從設(shè)計(jì)、驗(yàn)算、加載驗(yàn)證，全面應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，結(jié)合有限元軟件進(jìn)行驗(yàn)證，最后通過(guò)具體的加載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論計(jì)算的結(jié)果，可以很好地服務(wù)于施工一線。

（二）項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)是：從力學(xué)角度認(rèn)識(shí)桁架的幾何組成及設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)桁架的力學(xué)驗(yàn)算，在理解手算原理的基礎(chǔ)上利用有限元軟件進(jìn)行輔助計(jì)算作為對(duì)手算的校核與驗(yàn)證，最后用實(shí)際加載實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證桁架的最大承受載荷。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目集理論、設(shè)計(jì)、制作、實(shí)驗(yàn)于一體，有效結(jié)合力學(xué)課程中桁架結(jié)構(gòu)的知識(shí)要點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作精神及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（三）項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

教學(xué)過(guò)程以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開展為主線，完成具體的工作任務(wù)為重點(diǎn)，具體內(nèi)容如下：

1.桁架結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)

桁架是建筑結(jié)構(gòu)中常見的形式之一，具有鮮明的特點(diǎn)。在力學(xué)課程中，桁架結(jié)構(gòu)也是重要的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生需要完全掌握桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算方法。

在學(xué)習(xí)，桁架知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生參觀廠房、工地塔吊等，現(xiàn)場(chǎng)了解桁架的結(jié)構(gòu)形式，了解桁架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接方式等，增加感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生對(duì)桁架結(jié)構(gòu)有直觀認(rèn)識(shí)。教師通過(guò)講授桁架結(jié)構(gòu)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，使學(xué)生能夠了解桁架的不同結(jié)構(gòu)形式，為項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。

2.桁架設(shè)計(jì)

學(xué)生根據(jù)參觀的結(jié)果，分組進(jìn)行桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)形式由各組學(xué)生自行商量決定，比如采用三角形桁架、梯形桁架、平行四邊形桁架等，也可充分發(fā)揮學(xué)生的想象力進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，教師在這一過(guò)程中進(jìn)行指導(dǎo)。確定了桁架的結(jié)構(gòu)形式，之后學(xué)生需要繪制出設(shè)計(jì)草圖，為桁架載荷分析驗(yàn)算奠定基礎(chǔ)。教師負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行審核。

桁架設(shè)計(jì)需要綜合應(yīng)用畫法幾何、立體作圖的基礎(chǔ)能力，需要有較強(qiáng)的空間想象能力及創(chuàng)新性思維，對(duì)學(xué)生綜合能力是一種鍛煉。

3.桁架內(nèi)力分析

根據(jù)桁架設(shè)計(jì)圖，結(jié)合課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，運(yùn)用靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)各自組的桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。

內(nèi)力分析重點(diǎn)在于對(duì)課堂理論算法的深入理解和實(shí)際應(yīng)用，需要學(xué)生有較強(qiáng)的理論分析及計(jì)算能力，在充分理解課堂教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際進(jìn)行應(yīng)用。

4.有限元計(jì)算

有限元計(jì)算軟件在工程中早已大量運(yùn)用，學(xué)生盡早接觸有限元計(jì)算對(duì)今后的工作大有裨益。結(jié)合桁架的設(shè)計(jì)，利用大型有限元計(jì)算軟件ANSYS，教師指導(dǎo)學(xué)生利用ANSYS進(jìn)行建模及計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與手算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。通過(guò)有限元計(jì)算，一方面讓學(xué)生可以接觸到有限元軟件的使用方法、建模及計(jì)算的過(guò)程，另一方面也可以使學(xué)生接觸到最新的科技成果。

有限元計(jì)算重點(diǎn)在熟悉有限元軟件、建模過(guò)程及計(jì)算分析，需要學(xué)生具備一定的自學(xué)能力，同時(shí)也可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代商用軟件的興趣，為今后工作中商用軟件的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

5.桁架制作

根據(jù)桁架設(shè)計(jì)圖，學(xué)生開始制作桁架。桁架制作采用1cm見方的木條（標(biāo)準(zhǔn)材料，長(zhǎng)度1.2m），節(jié)點(diǎn)處采用釘接的形式。桁架制作完成后，需要檢查整體結(jié)構(gòu)的牢固度、連接節(jié)點(diǎn)的牢固度，教師需要指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的檢查。

桁架制作過(guò)程不但考查學(xué)生的動(dòng)手能力、讀圖能力，而且也可以考查學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

6.加載實(shí)驗(yàn)

桁架制作完成后，需要進(jìn)行加載破壞實(shí)驗(yàn)，桁架以簡(jiǎn)支方式支承（跨距相同），載荷以下掛的方式加載，以破壞載荷與桁架自重比最大的組別為獲勝方。加載實(shí)驗(yàn)以標(biāo)準(zhǔn)砝碼作為載荷。桁架在加載前先稱重。加載實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生團(tuán)結(jié)合作，由教師進(jìn)行監(jiān)督，以保證加載過(guò)程的安全。

加載實(shí)驗(yàn)主要考查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作情況、危險(xiǎn)因素辨識(shí)等能力，同時(shí)，通過(guò)加載實(shí)驗(yàn)考核桁架設(shè)計(jì)的合理性，分析不同形式桁架結(jié)構(gòu)的受力性能。

加載實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)獲勝團(tuán)隊(duì)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)請(qǐng)獲勝團(tuán)隊(duì)分享設(shè)計(jì)心得，教師需要對(duì)各團(tuán)隊(duì)的成果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

至此，整個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目圓滿結(jié)束。

（四）教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行，在力學(xué)課程中引入實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的熱情，提高學(xué)生在力學(xué)課程學(xué)習(xí)上的自主性，從而達(dá)到優(yōu)化力學(xué)課程教學(xué)的目的。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的教學(xué)成果主要有：桁架設(shè)計(jì)圖、載荷計(jì)算書、有限元計(jì)算結(jié)果、桁架實(shí)物、加載破壞結(jié)果。同時(shí)，在整個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開展的不同階段，可以邀請(qǐng)系里的專業(yè)教師對(duì)學(xué)生各階段完成情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，最終評(píng)選出最佳團(tuán)隊(duì)，以提高項(xiàng)目教學(xué)的效果。

五、結(jié)語(yǔ)

在高職學(xué)院力學(xué)課程中引入實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，將課程中的理論知識(shí)與工程實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)“理論教學(xué)—軟件應(yīng)用—?jiǎng)邮植僮鳌钡慕虒W(xué)模式，既有助于學(xué)生更好地理解力學(xué)原理，又促進(jìn)學(xué)生將課堂所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，提高學(xué)生對(duì)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，使力學(xué)課程教學(xué)中不再都是枯燥乏味的理論學(xué)習(xí)。同時(shí)，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的引入也有助于學(xué)生理解和構(gòu)建本課程知識(shí)技能體系，也為后續(xù)專業(yè)課程的開展奠定良好的基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)高職院校人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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