劉瑋 張克明

[摘 要] 建筑學專業(yè)的結構教育是培養(yǎng)合格的建筑師必不可少的技術環(huán)節(jié)，但實際教學效果長期不佳，雖經(jīng)相關教師不懈改進，學生依然對結構感到困惑甚至被誤導。基于此，該文從教學理念和教學內(nèi)容組織的層面分析了教學低效的原因，并提出相應改進對策。

[關鍵詞] 建筑學專業(yè);結構教育;教學低效;原因;對策

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）01-0177-04? ? [收稿日期] 2020-12-02

一、引言

隨著社會的發(fā)展和建筑理念的日益更新，現(xiàn)今的建筑師需要學習和掌握更多的先進科學技術并將之融入建筑藝術。這其中，結構因已發(fā)展為精準的技術而與建筑的聯(lián)系越來越緊密，且建筑空間及其形式的核心推動力量往往出自結構[1]，這就對建筑師的結構素養(yǎng)提出了更高的要求。與此相適應，國家注冊建筑師執(zhí)業(yè)考試對結構知識的要求更多地偏重于概念設計，如建筑力學的比重逐年減小，建筑抗震知識的比重逐年增大。在這種環(huán)境下，未來的年輕建筑師——建筑學專業(yè)學生提升自身結構素養(yǎng)的愿望在增強，對結構類課程的學習投入也有所增加。但令人遺憾的是，建筑學專業(yè)的結構教育長期以來一直處在低效的困境中。學生普遍反映課程內(nèi)容晦澀難懂，學不會;或者學了也不會用，難以將所學的結構知識應用在建筑設計之中，進而甚至認為建筑設計師是可以缺乏結構素養(yǎng)的。

當學生感到付出的努力與收獲不對等時，就會極大地挫傷他們學習的積極性和主動性;反過來學生的狀態(tài)也會影響教師的教學積極性，教學活動陷入惡性循環(huán)。本文結合多年的工程實踐經(jīng)驗和目前的教學狀況，從教學理念和教學內(nèi)容組織的層面對目前建筑學專業(yè)的結構教育低效的原因進行了分析和探討，以期能有效地提高建筑學專業(yè)結構教育的教學質(zhì)量。

二、建筑學專業(yè)的結構教育低效的原因分析

（一）結構教育課程體系的設計存在不足

根據(jù)《高等學校建筑學本科指導性專業(yè)規(guī)范》的要求，面向建筑學專業(yè)的結構教育內(nèi)容涵蓋了土木工程專業(yè)至少十門課程的內(nèi)容，而授課學時卻相當有限。這就給教學階段劃分、具體教學內(nèi)容的選擇取舍和學時分配帶來了很大的困難。長期以來，建筑學的結構教育采用三階段推進式進行，即學習力學知識、學習結構知識和應用結構知識，這種教育思路采用從認知到應用的推進式模式，一般認為是合理的。與三個教學階段相適應，課程體系通常由“建筑力學”“建筑結構”和“建筑結構選型”三門課程組成，但各門課程教學內(nèi)容的組織并沒有考慮建筑學專業(yè)的需求，只是把土木工程專業(yè)的相應課程群經(jīng)濃縮簡化后直接拼接。因此，結構教育的教學內(nèi)容相對獨立隔離，使得學生對結構的認識比較凌亂，很難形成系統(tǒng)的知識體系，自然也就無法將結構知識應用在建筑方案設計中，導致結構教育實效性低。

近年來，不少教育工作者指出建筑學的結構教育應突出結構為建筑所用的理念[2，3]，各高校對課程體系的重構做出了積極改革（見下表）。但從表中我們也看到，目前各高校在課程的具體安排和學時配置上有著較大的差異，對課程體系的改善仍處在探索階段。

（二）結構知識教學模式的失當

“結構體系”定義為由各構件組成的一套穩(wěn)定組件，它被設計、建造出來，以一個整體來發(fā)揮支撐作用。因此，土木工程專業(yè)的課程從力學到結構在教學內(nèi)容的組織方式上一脈相承，都采用“拉、壓、彎、剪、扭”的系統(tǒng)，以受拉、受壓、受彎、受剪、受扭構件截面的分析為主線[4]。而建筑學專業(yè)的建筑力學、建筑結構部分的教學內(nèi)容一直以來都是土木工程多門專業(yè)課程的簡化拼接，教學思路沿襲土木工程專業(yè)的傳統(tǒng)，也是通過基本構件來建立知識體系。這種教學模式從細節(jié)出發(fā)，缺少對總體方案的把握，學生學完后對構件截面的計算比較熟悉，以為結構學習就是了解現(xiàn)行的技術規(guī)范與標準。

事實上，建筑學專業(yè)的結構教育是要結構為建筑設計服務，使得建筑師在方案階段就可預見所做方案的結構整體性。這種從土木工程專業(yè)直接嫁接過來的學習模式貌似給學生建立了一定的結構概念，卻是刻板、混亂、無法為己所用的概念，與學生的建筑設計思維格格不入。因此當學生學完建筑結構部分的內(nèi)容后，學得不好的同學表現(xiàn)為對結構的理解一片混沌;學得好的同學則是建立了與自己專業(yè)錯位的結構概念，這不得不說是我們教學中的缺陷。當然這也就直接影響了后續(xù)課程——“建筑結構選型”課的學習效果。

（三）結構教育缺乏對學生創(chuàng)造力的刺激

綜合的創(chuàng)造力是建筑教育及建筑實物的靈魂。結構教育應該在讓學生獲取知識的基礎上，刺激和激發(fā)智能，并拓寬視野，才能讓學生發(fā)揮創(chuàng)造力、想象力，將結構加以整合而運用到建筑設計過程之中。

但以我們目前的教育手段，學生在課堂上往往只能學到刻板的結構型式的知識，只會將結構體系簡單地按柱網(wǎng)模數(shù)進行機械的布置。我們在教學生結構構件如何連接形成體系時，總會強調(diào)構件的等級秩序和效率，例如圖1所示結構體系的荷載由板到柱，再到基礎，結構邏輯清晰。但結構在創(chuàng)造空間形態(tài)上是有著無限的可能的。例如克雷茲設計的一墻宅中（圖2），結構體系異于常規(guī)，荷載的傳遞從墻到樓板，再到墻，結構構件沒有主次關系。當然我們并不是要引導學生刻意追求這種非常規(guī)的設計，然而教育應該讓學生看到多種可能性，才能避免想象力的鈍化。

（四）教師因?qū)I(yè)隔閡產(chǎn)生的消極影響

建筑學專業(yè)的結構教育雖然傳授的是結構知識，但它的基本理性卻清楚地是建筑形態(tài)和空間創(chuàng)造，因此是涉及結構和建筑兩個學科領域的跨專業(yè)課程，這就對任課教師，尤其是“建筑結構”課程和“建筑結構選型”課程的教師提出了很高的要求。結構專業(yè)的教師往往不了解建筑學專業(yè)的需求，教學內(nèi)容并非以建筑學專業(yè)學生為本，實用性欠缺，導致學生學習積極性不高;建筑學的教師通常難以把握結構的本質(zhì)，對結構創(chuàng)作背后的基本原理一知半解，也難以有好的教學效果。

三、可能的改進路徑和對策

（一）課程體系建設應綜合考慮教學內(nèi)容的層次性及建筑學習的特點

現(xiàn)階段各高校無論設置幾門課程（見上表），結構教育內(nèi)容均由建筑力學、建筑結構和結構選型三部分組成，它們相互銜接、循序漸進，要求各異。在課程體系建設時，一定要注意這三部分內(nèi)容的層次性：掌握了第一部分建筑力學知識才能知道結構傳力機制，從而進入第二部分建筑結構知識的學習;認識了第二部分內(nèi)容中典型結構型式的力學特性，才能順利拓展到第三部分內(nèi)容中各種結構型式的學習。

各門課程的開課學期還應考慮專業(yè)學習的特點。建筑學學生在經(jīng)過一到兩年的專業(yè)訓練后，思維方式會從中學的抽象思維為主轉(zhuǎn)換成形象思維為主，因此需要有較強抽象思維能力的“建筑力學”課程可適當提前。“建筑結構選型”課程則應對貫穿三個學年的建筑設計課的階段性任務進行配合，選擇合適的學期排課。

（二）“建筑結構”課程的教學模式應與建筑設計的思想自然流程一致

結構教育的三部分內(nèi)容中，建筑結構部分涵蓋了鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構、木結構、高層建筑結構、結構抗震、建筑地基基礎等專項單元，內(nèi)容最為龐雜煩瑣，但卻是建立結構概念體系的關鍵環(huán)節(jié)，因此這個階段的教學組織方法十分重要。要想快速獲得“建筑結構”課程所有的結構知識，同時還要兼顧結構與建筑的關系，教學組織就應符合學生的認知架構，與建筑設計的思想自然流程一致。首先把房屋看成是一個整體空間形式，然后按照結構體系—結構單元—結構構件的認知順序逐步推進。以此為原則，可把結構知識分為三個單元：

一是認知單元：了解建筑與結構的基本關系，學習幾種典型的結構體系、結構單元和結構構件的辨識關系，具備區(qū)分建筑的結構部分和非結構部分的技能。如以框架結構為例，首先要認識梁柱體系，然后是樓屋蓋體系，還要知悉圍合空間的建筑表皮與承重體系是分化的，建筑空間設計自由度大。再如剪力墻結構，需要認識到墻體和樓屋蓋體系是定義空間的承重元素，因此建筑空間組織和承重結構之間容易產(chǎn)生矛盾，相對框架結構體系需要建筑師和工程師更為緊密地合作。

二是概念設計單元：結構概念設計指的是結合建筑功能要求、結構安全等級、抗震設防等級、材料、場地條件等進行的定性設計過程。本單元包括：建筑結構設計基本原理、建筑結構選擇與布置、地基與基礎、建筑抗震設計基本知識。這是建筑設計工作中特別是方案設計階段必須面對的問題，要求學生學完后能綜合考慮房屋跨度、房屋高度、場地條件（抗風、抗震、地基）等因素，選擇合理的結構型式并確定主要構件的幾何尺寸。

三是計算單元：主要學習結構計算基本原理、基本構件的計算和構造知識、簡單結構的分析計算。其中簡單結構指的是樓蓋和多層框架結構。

（三）抓住結構本質(zhì)，開拓廣闊視野

“建筑結構選型”課主要介紹房屋建筑中常見的各種結構型式及其力學特點和應用范圍，訓練學生在方案階段合理選取結構型式。但“型”代表的是由經(jīng)驗確定的結構的特定類型，要想在結構中找到建筑功能與空間形態(tài)創(chuàng)新的突破口，就要能從“型”到“形”，這就要從建筑結構的本質(zhì)及成因來認識結構。

實際上，結構的本質(zhì)就是它的功能：力的改向，結構體系的本質(zhì)就是力的改向的機制[5]。因此，結構教育要有意識地從建筑力學開始，由簡至繁、由淺至深地引導學生建立對各種結構體系傳力路徑的直觀理解，掌握“力”與“型”的相互依存關系，從而才有可能通過結構的變形、混合、抽象等手段實現(xiàn)由“型”到“形”。也就是，對于建筑學學生來說，熟悉力的改向機制，就有可能超越已有的各種結構體系的界限，依其直覺和想象力構思出新的結構形態(tài)，以支持當代建筑理念的發(fā)展。

（四）教師的教學思維方式要與課程思維相一致

建筑學專業(yè)的結構教育對任課老師提出了跨專業(yè)的較高要求。只有既通曉各門結構課程，具有豐富的結構設計經(jīng)驗，又了解當代建筑學專業(yè)教學特點的結構老師才能上好“建筑結構”課程;只有在觀念上精進，具有建筑、結構、施工、設備等全方位知識的建筑老師，才最具資格去對年輕的建筑學學生引介“建筑結構選型”課程。一言以蔽之，不管是結構專業(yè)還是建筑專業(yè)的老師，都要能從建筑師的視角理解結構，才真正符合課程體系的思維要求。

四、結束語

對建筑學學生進行結構教育時，難免會牽涉到建筑與結構的關系，但這是一個非常宏大的課題，無法給出黑白分明的解答。在本科教育階段，學生的心智還非常年輕，結構教育應該超越建筑與結構的關系之爭，致力于幫助學生建立結構邏輯體系和引導他們掌握使用方法。至于用多少，怎么用，是由學生今后的感悟和自身素養(yǎng)所決定的。

參考文獻

[1]路易斯·馬爾多納多-拉莫斯，汪孝安，柳亦春.關于建筑與結構關系的探討[J].時代建筑，2013（5）：94-95.

[2]陳朝暉，龍灝，廖旻懋，等.走出建筑結構教育的困境——建筑學專業(yè)“建筑結構”課程體系的重構[J].高等建筑教育，2015（1）：13-18.

[3]張雪松，陳金平.基于“新工科”建設的“建筑結構”課程改革探索[J].科技創(chuàng)新導報，2018（10）：237-239.

[4]羅福午.建筑結構的任務和建筑結構教學內(nèi)容的改革[J].中國建設教育，2009（1）：91-92.

[5]海諾·恩格爾.結構體系與建筑造型[M].天津：天津大學出版社，2002.