建筑力学中压杆稳定的教学设计

崔杨　蔡鸣

摘要：压杆稳定问题是《建筑力学》中的关键问题之一，对后续课程的学习具有重要的作用。笔者根据近10年的教学经验并结合目前中职学生的现状，从教学角度出发，较为详细地叙述了教学中压杆稳定概念的引入及讲授过程。

关键词：压杆稳定；建筑力学；教学设计

《建筑力学》是建筑类中职学校的一门专业基础课，是运用力学的基本原理，研究构件在荷载作用下的平衡规律及承载能力的一门课程。压杆稳定作为其中的一章内容，在力学课程中具有其重要性和独特性，特别是在建筑工程领域，因压杆破坏的突然性和后果的灾难性，其工程实践的指导性宜尤为突出。而目前，随着教学改革的不断深入，学制缩短，学时减少，教材在内容取舍和整合中剔除了压杆稳定的内容。为此，笔者在不解的同时坚持认为压杆稳定在教学中应引起足够的重视，并就其内容作出如下教学设计。

一、 工程实例激发兴趣建立概念

兴趣是最好的导师。学生有了兴趣，才会想学、爱学，才能学好。力学学科本身理论性强，抽象程度高，与工程实际的联系不够紧密，内容枯燥，缺乏趣味。因此在此课的概念引入过程中，我收集了大量的工程事故实例，通过具体案例的介绍来调动学生求知的欲望，激发其探究问题背后的力学背景，顺理成章地引入压杆稳定的概念，让学生明确作为一名工程技术人员为什么要重视压杆的稳定性。

为此，在设计此课的导入时，我首先将收集到的因压杆失稳而造成的工程事故案例图片和视频通过多媒体播放给学生。在学生的好奇与吃惊中再将稳定性的概念传递给学生。比如，我通过介绍20世纪初时世界上曾有多座较大的金属桁架结构桥梁发生了整体性破坏，并且破坏现象表现出了惊人的相似，即破坏既不是由于材料强度不足也不是由于构件的刚度太小造成的，那究竟是什么原因呢？为什么历史上发生的这类事故至今在世界各地依然时有发生呢？让学生主动思考其背后的原因，激发学生的积极性，并使学生建立起稳定的概念。

二、 课堂实验引发思考加深理解

建筑力学是渗透于生活各处的结晶，它与我们的生活有着密不可分的联系。所以，在授课过程中，从我们熟悉的身边事物出发，从我们常见的一些事情出发，分析其原因与实质，再与教材内容相衔接，不仅能让学生产生浓厚的学习兴趣，还能降低学生的理解难度，逐渐使学生由被动的学习转化为主动的学习。

我在此课的教学设计中，加入了三个课堂小实验。一个是利用身边常见的学习工具——钢尺，让学生亲身感受钢尺受压过程中压力不大时即被压弯，而不是先被压断，启发学生在工程事故案例中的桥梁倒塌原因正蕴含在钢尺压弯现象中，引导学生将两者联系思考，在进一步探寻为什么杆件会被压弯中提出理论分析模型——中心受压直杆。接着，仍然是利用学生的身边学习工具——塑料丁字尺，将其加工为不同长度的三把并邀请学生进行平衡三种状态的演示，让学生在自己的积极参与中去观察思考从而深入理解稳定性和稳定平衡的概念。最后利用学生自制的海绵矩形截面梁，进行竖向手压实验，随着手压力增加，让学生观察其抵抗侧向干扰能力的强弱，顺利引出临界力和失稳破坏的概念。

三、 手脑并用小组讨论探寻方法

中职教育以培养技能型人才为主要目标，其知识的讲授是以能用为度，实用为本。本此原则并结合学生现状，笔者认为建筑力学的教学应淡化理论推理与设计计算方面的内容，加强基本概念与理论的掌握并强调突出力学的实用价值。与此同时，还应注重培养学生自行分析、解决实际工作与生活中所遇到的各种简单力学问题的能力。

就此，在我的压杆稳定教学中，我将临界力的计算以及用稳定条件进行压杆的稳定性计算的内容全部淡化。仅强调欧拉公式中各项的含义及其对压杆稳定的影响，让学生明确临界力的计算是解决压杆失稳问题的关键。具体做法是给学生下发学习任务单，让学生自主学习、自由建组，并通过小组合作中对试验装置的操作及任务讨论共同完成对欧拉公式和稳定性计算重要性的理解，最终总结出提高压杆稳定性的措施。教师在进行点评的同时穿插相应的工程实例介绍，让学生更直观、准确、容易地明晰压杆稳定理论的适用范围，掌握用稳定条件解决工程问题的方法，从而较好的达到了“教师为主导，学生为主体”，教与学良好互动的教学效果。

教学实践表明：由于大量引用工程案例激起了学生的学习热情，课程导入顺利、自然。小小实验贴近生活，直观教学层层递近降低了学生对新概念的理解难度。小组合作动手动脑，课堂气氛轻松愉快，增加了学生的感性认识。思考讨论寻求答案，学生的主动探索能力得以提升。学生自己对新概念新知识的总结加之教师的点评与工程案例分析，让学生在牢固掌握相关课程内容的同时培养了用科学的态度和方法去分析、判断、处理工程问题的能力，以及认真严谨的工作作风，更为学生后继课程的学习和将来就业打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]徐海生，浅析压杆稳定概念的引入。山西建筑，200712

[2]周元清纪也莉，建筑力学与基础。中国地质大学出版社，201307

（作者单位：辽宁省大连市建设学校116000）