劉曉洲

摘要：建筑專業(yè)材料力學(xué)是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是解決工程實際問題的前提，可是傳統(tǒng)的教學(xué)模式及方法不能夠很好地調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。針對這一突出問題，本文借助已有力學(xué)實驗設(shè)備，利用各類不同構(gòu)件讓學(xué)生自由組合成不同結(jié)構(gòu)案例來測定其在荷載組合作用下各桿件的力學(xué)性能，這樣不僅能夠讓學(xué)生掌握材料力學(xué)的特性及實驗方法，而且還能更好地培養(yǎng)學(xué)生的技能和創(chuàng)新意識與能力，以適應(yīng)新時期大學(xué)生培養(yǎng)的要求和目的。

關(guān)鍵詞：建筑力學(xué)；教學(xué)模式；結(jié)構(gòu)案例；力學(xué)特性

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）06-0198-02

一、前言

目前，大多數(shù)高校在進(jìn)行材料力學(xué)課程教學(xué)環(huán)節(jié)中所采取的主要方式還是“教師在講臺講授、學(xué)生在下面聽課”的模式，有條件的高校還會以實驗教學(xué)環(huán)節(jié)作為必要的補充，二者是相輔相成互為補充的。但這種教學(xué)方式和方法缺乏科學(xué)性，難以調(diào)動學(xué)生求知的積極性和創(chuàng)造性。特別是有時在實驗過程中，有的實驗項目學(xué)生往往不能人人親自動手，甚至有的人只能演示實驗后記下實驗報告中所要求記錄的數(shù)據(jù)。這樣一來容易使得學(xué)生產(chǎn)生依賴性，對在實驗過程中出現(xiàn)的其他實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)不記錄分析，更不會總結(jié)和提問。這樣就嚴(yán)重束縛了學(xué)生的自主性，阻礙了學(xué)生大膽探索和勇于創(chuàng)新的能力。

二、建筑力學(xué)結(jié)構(gòu)案例法

所謂案例（case）也被稱作實例，是來源于生產(chǎn)實踐的。案例教學(xué)法是將生產(chǎn)實踐中的實際工程實例為基礎(chǔ)，將之應(yīng)用在課堂教學(xué)中的一種教學(xué)方法。案例本質(zhì)上就是提出一種決策的兩難情境，沒有特定的解決之道。在教學(xué)中，教師扮演著設(shè)計者和激勵者的角色，鼓勵學(xué)生積極參與討論，而不是像傳統(tǒng)教學(xué)模式傳授教學(xué)法那樣，教師扮演著傳授知識者的角色，這樣才能使教學(xué)變得更加生動和有趣[1，2]。而所謂材料力學(xué)結(jié)構(gòu)案例法，其實質(zhì)就是通過學(xué)生自己動手、自由組裝來確定合理的結(jié)構(gòu)模型形式，并且要求該結(jié)構(gòu)模型必須要涵蓋所要實現(xiàn)的實驗教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)，從而使學(xué)生能夠應(yīng)用所學(xué)過的力學(xué)課程知識，達(dá)到自己設(shè)計結(jié)構(gòu)形式、實驗內(nèi)容，已改以往被動接受學(xué)習(xí)的模式為主動求學(xué)的模式，這是傳統(tǒng)力學(xué)教學(xué)模式改革的一種嘗試。

培養(yǎng)創(chuàng)造型人才，大學(xué)生的創(chuàng)新能力是當(dāng)下高等教育的首要任務(wù)，而創(chuàng)新型人才的健康成長則需要實實在在的創(chuàng)新實踐。特別是對于建筑專業(yè)的學(xué)生而言，學(xué)生的創(chuàng)新靈感和智慧不會從書本和教師那里直接學(xué)到，教師通過對有工程意義和背景的實際案例來積累和探索實踐過程，從點滴收獲中逐漸領(lǐng)悟和感悟出來[3]。通過甄選適合本專業(yè)學(xué)生特點和教育要求的案例，展現(xiàn)創(chuàng)新實踐的魅力，就能讓學(xué)生們在探索實踐中體驗到研究的快樂，激發(fā)出無限創(chuàng)新的欲望[4]。因此，將材料結(jié)構(gòu)案例教學(xué)法應(yīng)用于建筑專業(yè)的材料力學(xué)教學(xué)環(huán)境中，可以改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高材料力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，從而最大限度地發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和想象空間。通過自主學(xué)習(xí)、獨立思考、創(chuàng)新思維、營造崇尚真知、追求真理的氛圍，使學(xué)生能夠綜合應(yīng)用所學(xué)的力學(xué)理論和知識，提高分析問題和解決問題的能力。加強(qiáng)理論與實踐相結(jié)合，對提高學(xué)生的材料力學(xué)整體教學(xué)效果具有深遠(yuǎn)意義。材料力學(xué)結(jié)構(gòu)案例教學(xué)法則是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的一個有效途徑。

三、建筑結(jié)構(gòu)案例分析

建筑專業(yè)材料力學(xué)課程是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程是解決工程實際問題的前提，還涉及到與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)相互配合、相互補充。因其主干課程地位，實驗教學(xué)的任務(wù)就不只是鞏固理論知識，了解掌握力學(xué)檢測技術(shù)和手段的問題，還應(yīng)在力學(xué)理論的深化、運用、工程問題的認(rèn)識等方面有所要求。而加強(qiáng)實踐教學(xué)，提高創(chuàng)新能力，是高校人才培養(yǎng)模式改革的重點和難點。材料力學(xué)實驗教學(xué)是涉及面較大的理工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)和改進(jìn)這一環(huán)節(jié)對鞏固力學(xué)概念、加深理論認(rèn)識、了解力學(xué)檢測方法與檢測技術(shù)、增強(qiáng)力學(xué)分析意識、提高力學(xué)分析能力具有重要意義。

1.傳統(tǒng)材料力學(xué)實驗教學(xué)。按照現(xiàn)行材料力學(xué)及其實驗教學(xué)大綱中的要求，其主要包括金屬材料的拉伸實驗、彈性模量實驗及電測試驗等。傳統(tǒng)的授課方式是在教師講述完實驗原理及方法后，讓學(xué)生以小組為單位按照所講述的實驗步驟重復(fù)模仿進(jìn)行實驗，所得的實驗結(jié)果基本相近，實驗所寫報告形式統(tǒng)一。這樣講授的好處在于學(xué)生只要按照固定的實驗步驟進(jìn)行操作就不會出現(xiàn)問題，結(jié)果不會有太大偏差；而不好之處在于學(xué)生無需認(rèn)真動腦去思考，只要按照教師的要求去做就可以，對結(jié)果不會去追究其“怎么得到的”、“為什么會得到”。學(xué)生完全是一種“填鴨式”的被動受學(xué)模式，從而磨滅了學(xué)生的求知欲、探索精神和主觀能動性，何談學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造性，因此有必要對這種教學(xué)方法進(jìn)行改革。

2.材料力學(xué)案例分析。減少驗證性、演示性實驗，增加綜合性、設(shè)計性實驗是實驗教學(xué)改革的重要方向。同樣是上述的實驗項目，如果能夠選取一系列合理的建筑結(jié)構(gòu)模型案例形式，使其涵蓋所要求的實驗內(nèi)容。這樣，學(xué)生通過自己設(shè)計、思考來組合不同的結(jié)構(gòu)模型，而后通過不同的加載方式、不同的加載點和不同級別的載荷可以得到無窮的實驗結(jié)果，這樣極大地調(diào)動了學(xué)生的熱情和積極性、創(chuàng)造性和求知欲，改變其被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。這種模式的好處還在于即使是同一種結(jié)構(gòu)、同一種加載方法，其所得的結(jié)果也是不一樣的，從而可以避免和杜絕學(xué)生的抄襲現(xiàn)象，使理論和實踐得到統(tǒng)一。具體表現(xiàn)在：（1）能夠組合搭接出多種結(jié)構(gòu)構(gòu)型，具有真正的設(shè)計功能；（2）各種構(gòu)型具有實際的工程意義；（3）組合構(gòu)件盡可能簡單，組合搭接與拆解方便；（4）加載與測量方便，投入成本低。

本研究以秦皇島協(xié)力科技有限公司研制的新型XL3418T系列材料力學(xué)多功能實驗臺為基礎(chǔ)來進(jìn)行研究。上課時將之稍加變動，即可進(jìn)行教學(xué)大綱規(guī)定內(nèi)容的多項實驗，在保留了原有的基礎(chǔ)實驗上增加了由多根桿件搭接的桁架結(jié)構(gòu)，橫向壓桿和組合梁組合的框架結(jié)構(gòu)，桁架可任意組合拆卸。學(xué)生可以利用學(xué)過的理論力學(xué)和材料力學(xué)知識，根據(jù)自己的認(rèn)識實踐自行設(shè)計喜歡的結(jié)構(gòu)類型，并根據(jù)不同階段的實驗教學(xué)目的設(shè)置加載方式，以實現(xiàn)拉伸、彈性模量、應(yīng)變片的粘貼、彎曲正應(yīng)力的測定等一系列實驗。這樣可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，實現(xiàn)變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，“從學(xué)未知”到“求未知”的轉(zhuǎn)變。

學(xué)生根據(jù)事先設(shè)計好的桁架模型在實驗臺上進(jìn)行組合，同時配上靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等實驗設(shè)備便可實現(xiàn)對加載的整個過程實時采集和處理。這種實驗裝置和教學(xué)模式不適用于進(jìn)行破壞性實驗項目的研究及教學(xué)工作。

四、結(jié)論

培養(yǎng)創(chuàng)新能力既是培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高質(zhì)量人才的必然要求，也是一種全新的教育思想和理念，應(yīng)該從那種單純書院式的課堂教學(xué)方式中走出來，更多地和實踐與工程相結(jié)合，讓學(xué)生在“干”中“學(xué)”、在“學(xué)”中“干”。理論課教師沒有必要講得很系統(tǒng)、很完備，可以留下一些空間讓學(xué)生自己去體驗，適當(dāng)?shù)啬贸霾糠謱W(xué)時給實驗課無損理論課教學(xué)。

案例教學(xué)為學(xué)生提供了一個近乎真實的場景，縮短了教學(xué)與實踐之間的距離。其成功之處在于教學(xué)內(nèi)容針對性強(qiáng)、接近實踐，縮小了學(xué)校培養(yǎng)目標(biāo)與社會職業(yè)素質(zhì)需求的距離，抓住了職業(yè)素質(zhì)中最本質(zhì)的因素。案例教學(xué)著眼于學(xué)生創(chuàng)造能力和分析問題、解決問題能力的發(fā)展。以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體的案例教學(xué)在不斷循環(huán)中完成知識的更新或創(chuàng)新。加強(qiáng)案例教學(xué)的研究，對于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)將具有重要的作用。

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