高职院校《建筑力学》课程教学研究与实践

　　Abstract： Building Mechanics course is an important professional basic course in higher vocational college， how to improve students' learning interest is a topic that has been concerned by teachers in teaching of Building Mechanics. This paper introduces a teaching method of Building Mechanics based on practice， mainly through the teachers practice of theoretical knowledge in the teaching， citing a practical case， and asking the students through teamwork， finding their own mechanical problems in architectural engineering examples， reducing construction mechanics model to solve the problem， so as to improve students' interest in learning architecture mechanics， improve the learning effect， and cultivate students' innovation ability and team cooperation ability.

　　Key words： Building Mechanics；practice；engineering example；training with practical cases

　　中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）18-0254-02

　　0 引言

　　《建筑力学》是建筑工程专业的一门重要的专业基础课，高职建筑工程专业的《建筑力学》课程由静力学、材料力学、结构力学三大部分内容组成，通过对建筑力学的实用性知识与技能讲授，培养学生对简单建筑结构的建模能力以及对建筑中构件和结构强度、刚度、稳定性的分析和计算能力，为后续的《建筑结构》、《建筑施工技术》等课程打下基础。旨在帮助学生成为适应能力强的技术型、应用型、管理型的建筑工程技术人才，毕业后能更好更快地适应建筑工程一线工作。

　　由于《建筑力学》涉及其他课程如数学、物理等知识较多，同时该课程本身的内容抽象，思维性强，难以理解。因此高职类建筑工程专业的学生在学习《建筑力学》时，普遍认为该课程枯燥、难学，没有实际用处，学习兴趣低。作为长期讲授《建筑力学》课程的教师，笔者认为无论采用任务驱动教学还是项目法教学，都必须将《建筑力学》课程知识进行实践化，才能激发学生的学习兴趣，更好理解和运用力学知识。

　　1 《建筑力学》课程理论知识的实践化

　　1.1 《建筑力学》课程理论知识的实践化的意义与方法

　　在《建筑力学》课程中有许多定理、计算公式等理论性知识，在传统的教学方法中，教师是先推导定理或计算公式，再举例应用该定理或公式，最后布置学生做相关习题并分析习题。这种教学方法对于基础好、爱学习的学生来说是行之有效的。但是现在的高职学生，对定理、计算公式等理论知识是抗拒的，不理解的，他们更愿意接受有实践性的、直观性强的知识。因此教师将理论知识进行实践性化是提高学生学习兴趣和学习效率的有效方法。

　　理论知识中的定理和计算公式来自实践，并用以解决实践问题。在一个新的定理或计算公式教学中，我们可以通过以下工作来将理论知识转化为实践性知识。第一，了解分析与该项定理或计算公式相关的知识学生会什么，不会什么；第二，细化分析应用该项定理或计算公式的学习目的，和其与实践的关系；第三，总结找出该项定理或计算公式的实践性表达方式。

　　1.2 理论知识实践化的应用实例

　　在静力学部分中，学生必须要学会计算力的投影，在现有建筑力学教材中该项内容为：如图1所示，力F与x轴所夹锐角为α，则力F在x轴和y轴上的投影计算公式分别为Fx=±Fcosα和Fy=±Fsinα，式中的正负号规定为：力的起点A到终点B在x轴上的投影a到b的方向与x轴的正向一致时，力在x轴上的投影为正；同理，力的起点A到终点B在y轴上的投影a′到b′的方向与y轴的正向一致时，力在y轴上的投影为正。但渐渐地我们发现按书上的方法在教现在的学生，效果较差。

　　因此在此项内容的教学中，我们做了下述工作。首先与学生交流，了解到学生现有的学习的情况为：①由于高职院校的《建筑制图》和《建筑力学》课程均是在大学一年级第一学期开课，许多学生并不能熟练运用投影知识，对此有畏难情绪和抵触情绪。②学生能正确将力进行正交分解，计算分力的大小和判断分力的方向。再分析计算力在坐标轴上的投影的目的为：在《建筑力学》中计算力的投影是为了将力由矢量计算转化为代数量计算，以便在后续学习中能将力系合成，求解约束反力。力在坐标轴上的投影与实践的关系为：①在正交轴上，力在坐标轴上的投影的绝对值与力沿该轴上的分力大小相等，分力的方向与投影轴正向一致时，投影为正值。②在建筑上，我们使用的坐标轴是一对水平向右竖直向上的正交轴。③在后续学习平面汇交力系的合成时，是先将力系中各力正交分解为水平分力和竖向分力，再将各水平分力和竖向分力分别合成为一个水平力和一个竖向力，最后运用平行四边形法则将水平力和竖向力合成为一个合力。因此我们总结找出将力的投影实践化的计算方式：选用建筑上常用的水平向右竖直向上的正交轴分别为投影轴x轴和y轴，故在图1中的与水平轴x轴所夹锐角为α的力F的投影计算如下： 　　图1中Fx表示力在x轴上的投影，计算式Fx=±Fcosα中，Fcosα为力沿x轴的水平分力的大小，正负号以水平分力与x轴正向一致为正，即向右为正，向左为负。

　　而图1中Fy表示力在y轴上的投影，计算式Fy=±Fsinα中，Fsinα为力沿y轴的竖向分力的大小，正负号以竖向分力与y轴正向一致为正，即向上为正，向下为负。

　　这种将力在坐标轴上的投影计算与实践中分力相结合，并直观判断投影值正负号的方法显然比书上的方法更易被学生理解和接受，也更符合建筑工程师惯有的思维方式和解决问题的习惯。

　　2 《建筑力学》课程引用例题的实践化

　　2.1 《建筑力学》课程引用例题的实践化的意义与方法

　　在《建筑力学》课程的教学过程中，让学生感到所学的内容与日常生活和生产是息息相关的，这一点非常重要。但现有建筑力学教材中有许多例题是为了让学生进行力学计算而存在的，没有实践意义，与后续课程《建筑结构》、《建筑施工技术》课程没有显而易见的直接联系，无法引起学生的学习、分析兴趣。因此，去掉没有实践性的例题，收集、整理、引用工程实例作为案例，并导入其在工程实践中的实物图，不仅可以激发学生的学习兴趣，明确学习目的，还可引导学生发现力学计算与实践的差别与联系。对于不能直接引用的工程案例，可以进行修改，给出与实际接近的假设条件来得到实践性强的工程案例。

　　2.2 《建筑力学》课程教学中实践性的工程案例应用举例

　　在材料力学部分中，梁的承载力计算是最重要和最主要的内容。因此在教学中引用合适的工程实例更为重要。由于工程实例中的结构构件一般为钢筋混凝土结构，不符合材料力学的理想模型（杆件为均匀连续各向同性的变形固体），因此我们便在实例中假设采用的材料为木材或钢材，最后再分析钢筋混凝土结构中梁的钢筋与内力的关系。

　　实例：图2所示阳台由木板和木梁组成，台面受均布面荷载p=2kN/m2作用，在B、D角上各受到由栏杆柱传来的压力P=2kN作用。阳台上的荷载全部由两根固定于墙内的悬臂梁AB和CD承担。设木材的许用应力[σ]=10MPa。

　　①画出AB梁的计算简图。②设木梁AB的截面为矩形，高h、宽b，且h/b=2。试确定其截面尺寸。③试求木板所需的厚度t（可当作简支梁计算）。④若采用钢筋混凝土结构，试分析图中板与梁的纵向受力钢筋放置位置有何不同。

　　3 学生实例训练项目的实践化

　　3.1 学生实例训练项目的实践化的意义

　　我们对相应力学问题举出实际的工程实例，与让学生自己思考以找到相应的工程实例相比，学习效果将会有很大不同。前者学生是被动学习，后者学生是主动学习。学生如果能在课程学习过程中自己找到所学力学问题相对应的工程实例，或者把这些工程实例转化为力学模型来求解，这样对其自身工程素质的培养是极有帮助的。

　　3.2 学生实例训练项目的实践化的实施方法

　　在材料力学的教学中，杆件的基本变形是存在于各种工程实例中，但如果让每个学生单独来找到相应章节内容所对应的生活或建筑中的工程实例，并把该实例简化为力学计算简图，这一过程相对还是比较困难的。但是，如果采取团队合作的方式，一方面可以降低工程实例分析的难度，另一方面可以培养学生之间团队合作的能力，小组之间还可以互相交流，集思广益，找到更多的工程实例分析。具体的实施方法如下所示：①拍照：对材料力学中产生的每一种基本变形杆件的建筑工程实例（也可采用生活实例）进行拍照，作为实物图。要求每一基本变形对应一工程实例照片，不能重复使用。②建立计算简图：将实物图进行计算简化，要求考虑分析实际荷载。③作杆件内力计算：将杆件分类计算其内力，并作内力图。④作杆件强度、刚度、稳定性验算：对不符合材料力学要求的材料可以假设为采用钢材或木材。⑤分析内力与钢筋的关系：若为钢筋混凝土结构，试分析各基本变形的杆件中钢筋放置的位置区别。⑥评价、展示与提交成果：描述并评价你所研究的工程实例，并将成果制成PPT在班级里进行展示与讲解，最后修改后提交至教师邮箱。

　　4 结语

　　通过基于实践性的建筑力学课程教学，不仅可以提高高职类建筑工程专业学生的力学兴趣，增强学生对力学概念的理解和应用，提高学生对身边建筑工程结构的力学认识，增强学生将力学知识应用于实践的能力，还能培养学生的观察力和团队合作的能力，为学生成为一名合格的建筑工程师打下基础，并且有利于将《建筑力学》课程进行模块化，促进中高职建筑工程专业《建筑力学》课程的有效衔接。

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