建筑力学课程教学改革探索

刘艳君

（林州建筑职业技术学院 河南 林州 456550）

建筑是人类文明进步的见证者与同行者，它是规模较大的实体并折射出人类特定时期、特定地域的文化底蕴；因此，结构在保证建筑安全的前提下，也要扮演对建筑美学的贡献者。雕塑可以随心所欲地实现作者的理想造型，而建筑只能表达与其所承受力的大小和力的作用原理相适应的造型。可见，力与建筑造型之间存在相互依存的关系。建筑力学课程承载着建筑师与结构师沟通的桥梁和纽带，其使命是必须保证在既安全又经济的原则下为结构构件设计提供必要的理论基础与计算方法。

一、建筑力学课程的定位

（一）建筑力学课程与其他学科的关系

工程学科的学科体系包含基础科学、分析理论与方法、工程设计实施原理与技术三大部分。[1]建筑力学课程是连接基础科学（物理、数学、经典力学和化学）和工程设计实施原理与技术的桥梁。[2]鉴于该学科承上启下的作用，学生需先学习高等数学，增强知识储备，能够了解重要公式的推导过程。建筑力学课程作为分析理论与方法部分的一员，为后续开设的《建筑结构》《土力学与基础工程》《土木工程施工》及《钢结构》等课程打下坚实基础。

（二）建筑力学课程的知识框架

建筑力学课程是建筑工程技术专业的一门专业基础课，由静力学、材料力学及结构力学组成，以合理地解决结构或者构件的安全性与经济性之间的矛盾为目的，培养学生力学建模、工程问题定量计算与定性分析等综合素质，知识体系繁杂，学生接受困难。思维导图具有突出重点、联想丰富、清晰明白及形象直观的特点，将思维导图应用在建筑力学的课程教学中，学生可以在庞大的知识群中整体把握重难点，建立清晰的逻辑思维，提高学习的主观能动性与积极性。[3]

二、建筑力学教学中存在的问题

（一）学生层面问题

建筑工程技术专业的招生对象是高中毕业考生和中等职业学校毕业考生，他们具有以下特点[4]：文科生占比较大；绝大多数学生物理、数学基础薄弱，而这正是学习建筑力学课程的基础科学；学生水平参差不齐，接受新知能力不同；进入大学之后，学生处于放松状态，学习紧迫感降低，对大学的任务没有清晰认识，大学生活毫无规划或主要精力不是学习，学习热情下降，对枯燥乏味的科目更是没有学习兴趣。

（二）教材层面问题

1.重点不突出

从建筑力学基本框架思维导图可以看出，建筑力学课程具有知识点密集、涉及范围广、跨度大的特点。部分教材对各知识点无一遗漏，全部阐述，内容没有经过精挑细选、突出重难点。很多教材花大量篇幅讲解超静定结构内力的计算，所选用的例题一味追求难、繁，没有工程实例与之对应，对实际应用没有指导意义，浅显易懂的知识点过于频繁重复等。

2.内容相互独立

绝大多数教材仅仅是在土木工程专业的理论力学、材料力学及结构力学教材的基础上加以删减、精简得来的浓缩本[5]，三大力学拼凑在一起，知识点相互割裂，体现不出关联。易混淆知识点缺乏总结和对比，例如，在材料力学部分静定梁与静定拱之间的异同点，在结构力学中几何可变体系与几何不变体系的异同点。

3.内容与后续课程脱节

例如，简支梁的内力计算不强调简支梁的简化条件及内力计算目的，学生只会机械地根据固化步骤求解，不思考该知识点从何而来，应用到哪去。久而久之产生“为什么学习建筑力学，以后有什么用”的疑惑。

4.内容与工作岗位的需求脱节

高职建筑工程技术专业的培养目标要求学生掌握本专业必备的基础理论和专业知识，具有建筑施工企业生产一线施工员、资料员、质量员、安全员等岗位能力和专业技能，并能在相关岗位从事技术及管理工作的高素质技术应用型人才[6-7]，课程中存在不少理论性较强且属于培养工程设计人员才需要设置的内容。

（三）教师层面问题

除正常的教学工作之外，教师尚需从事行政、科研工作，钻研教材、备课的精力有限。此外，建筑力学课程教学内容之多与授课学时之少矛盾突出。面对这种情况，教师略显力不从心。对教学内容没有进行整合和修订，教学设计不够精致，只能照本宣科，毫无创新。

三、教学改革措施

教师是教学环节的灵魂，负责引导学生、甄选教材及教学设计。学生参与教学、教材质量和教学设计相互制约，直接影响教学效果，需要教师付出大量的心血探索。

（一）分析学情，亲近学生

建筑工程技术专业学生年纪小、心智不成熟、判断力低、自制力差，应采取有效措施引导学生。教师的角色是教书育人，但大部分教师忽略了育人的作用，课堂教学环节，师生互动不频繁，教师与学生之间感情淡薄，不利于教师带动学生。为了方便教学，教师应了解学生心理活动、日常想法、掌握动态，拉近与学生的距离。我校采取了“一带十”模式，由一名教师负责十名学生，更有针对性、成效性地与学生交流，通过实验，取得显著效果。

（二）明确教学目标，实现因材施教

根据行业的要求、职业岗位的需求、能力分析及高职教育的特点，制定本专业的人才培养目标，确定培养规格，明确知识、能力和素质的培养标准。合理取舍教材内容、合并关联知识，引用工程案例来讲解基础理论和公式计算，推荐课外辅助学习网址与书籍。对于建筑工程技术专业的学生，走上工作岗位后，脚手架的施工方案编制，对接焊缝、角焊缝的应力计算，螺栓的受力分析和计算，土压力的分析计算都是必备技能，需着重介绍。[8]根据教学目标，确定教学重，根据教材与学情确定难点。

（三）优化教学内容，采取多元化手段教学

教学内容应以激发学生学习兴趣、掌握力学基本概念及主要的计算方法为基础，以强化力学与其他学科的联系为重点，增加课堂趣味性、实践性。

1.趣味性教学

讲解绪论部分时，先讲述祖先的原始生活时期，圆木桥的灵感来自被风刮倒的树木横在小溪流上。把想要跨越一段距离，便在两个支点之间放置的粗棒状物体称为梁，把梁搭建在一定高度上，则需要借助于柱子，选用的梁和柱只有具备一定的承载力，才能保证正常通行。讲解多跨静定梁时，可以结合“人背行李骑驴”的寓言故事使学生更加轻松地理解基础部分与附属部分的传力途径。

2.联系工程实践

建筑力学来源于工程实际，服务于建筑工程结构。讲解时应向工程案例靠拢，搭建建筑力学与其他科目的联系，使学生体会到建筑力学与我们的生活息息相关，无处不在。在讲解几何组成分析知识点时，以由多根杆件连接、用来支撑脚手架自重和施工中的荷载的脚手架为例。利用二元体规则、两刚片规则、三刚片规则判断脚手架是否为几何不变体系及多余约束的数目。[9]

3.科学严谨教学

建筑力学关系到构件、结构和工程的安全问题。为了培养学生科学严谨、一丝不苟的精神，学生课堂练习或课后写作业，都要强调仔细地进行分析和运算。教师上课准备的PPT也要准确无误。比如，计算静定结构的弯矩值时，如果外力有均布荷载，则绘制弯矩图比较麻烦，可以借助Matlab软件精准作图[10]，利用“数据游标”命令查看杆件任意截面的弯矩值大小，确定杆件的最危险截面。

4.借助实验、仿真模拟软件教学

（1）实验教学

材料力学主要研究轴向拉伸与压缩、扭转、剪切与弯曲变形，杆件的应力、应变等强度理论。该部分冗繁的理论公式推导抽象难懂且易混淆，学生基础知识薄弱，工程经验匮乏，对四种基本变形没有感性认识。为使学生掌握建筑力学实验的内容和方法，巩固和加深建筑力学的理论知识，提高实验水平，培养独立分析问题、解决问题的能力和理论联系实际、实事求是的作风，在实验室每小组需要独立完成四种变形实验并上交实验报告。

（2）仿真模拟软件教学

随着计算机技术的发展，各种仿真模拟软件多不胜数，功能强大。材料力学中桁架的内力及位移计算和结构力学中超静定结构的内力计算难度系数高，讲授知识费时且效果甚微，对学生以后工作帮助不大；因此，可借助ANSYS、ABAQUS、力学求解器等对典型建筑结构进行数值模拟，以图形、图表或动画的形式直观、形象地呈现建筑构件或者结构的受力、变形[11-12]，以此激发学生求知欲，提高教学效果。

四、结语

建筑力学课程是建筑工程技术专业的专业基础课，为砌体结构、钢筋混凝土结构等结构构件设计问题提供必要的理论基础和计算方法，具有较强的实践性、应用性。综合分析建筑力学课程在学生、教材和教师三个层面存在的问题，主要采取以下措施进行教学改革：分析学情，亲近学生。学生是教学活动的主体，亦师亦友对感化学生也是有帮助的；明确教学目标、实现因材施教。对于高职院校的学生来讲，工作需要什么学校就教什么，可以实现实用性教学，使学生毕业后更快地适应工作岗位；优化教学内容、采取多元化教学。教学形式多样化可避免课堂枯燥乏味，借助仿真模拟软件教学弱化知识难度，使学生掌握力学基本概念和主要计算方法，提高工程实践能力。