安晶

[摘 要] 根據(jù)高職院校培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才的需求，對建筑力學(xué)課程教學(xué)進(jìn)行了改革，注重理論聯(lián)系工程實踐和理論在工程實踐中的應(yīng)用。著重探討了實訓(xùn)項目在力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。通過實訓(xùn)項目，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)課程的興趣，以取得較好的教學(xué)效果，順應(yīng)職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)。

[關(guān) 鍵 詞] 工學(xué)結(jié)合；建筑力學(xué)；課程改革

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）28-0156-02

一、課程特點分析

建筑力學(xué)課程是高職院校土建類專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，是一門涉及理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等多學(xué)科知識的綜合課程，力學(xué)課程主要研究工程結(jié)構(gòu)中普遍存在的受力與變形規(guī)律。學(xué)好力學(xué)課程有助于今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，并且為今后從事土建類施工、設(shè)計工作奠定良好的知識基礎(chǔ)。力學(xué)課程的特點是公式多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多、概念相對抽象。力學(xué)課程對學(xué)生的數(shù)理知識水平有一定的要求，需要學(xué)生有積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)是先對學(xué)生加強(qiáng)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，然后在力學(xué)教學(xué)過程中注重理論分析和運算能力的培養(yǎng)。這種教學(xué)思路偏離了力學(xué)課程的應(yīng)用性、實踐性的特點，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱的高職院校學(xué)生而言，其結(jié)果是使學(xué)生喪失了對力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而又影響到后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)。因此，應(yīng)正確把握力學(xué)課程的實用性特點，即在解決工程中的具體問題而不是在做力學(xué)公式的推導(dǎo)和解題計算。

二、教學(xué)改革思路

鑒于力學(xué)課程是一門系統(tǒng)性很強(qiáng)的課程，而傳統(tǒng)的教學(xué)往往側(cè)重于基本理論的講解，通過大量的練習(xí)題來加深記憶，這種以抽象理論推導(dǎo)和計算為主的課程，使學(xué)生感到很枯燥。

近年來，由于高職院校著重培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，加大了專業(yè)實訓(xùn)課程的課時比例，相應(yīng)減少了力學(xué)等基礎(chǔ)課程的學(xué)時，如何在較少的學(xué)時內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)及保證教學(xué)效果和質(zhì)量，需要在力學(xué)課程的教學(xué)過程中大力推行教學(xué)改革，進(jìn)一步完善力學(xué)課程的課程建設(shè)。采取符合高職學(xué)生學(xué)習(xí)心理特征和認(rèn)知特點的教學(xué)方式進(jìn)行改革，是應(yīng)對學(xué)生現(xiàn)狀最為有效的方法。按照職業(yè)教育學(xué)的基本理論對力學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革，突破原有的理論體系框架，將專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容與專業(yè)課程結(jié)合起來，將理論知識與工程實踐結(jié)合起來。

三、加強(qiáng)實訓(xùn)環(huán)節(jié)

根據(jù)力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，在課程的教學(xué)中引入實訓(xùn)項目以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊協(xié)作能力，增強(qiáng)學(xué)生的自主參與度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)課程的興趣，達(dá)到實現(xiàn)力學(xué)課程教學(xué)目的。

實踐證明，在課程中增設(shè)實訓(xùn)模塊，可以有效地幫助學(xué)生把理論知識轉(zhuǎn)化實踐項目再深化為理論知識，加強(qiáng)理解和鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容。實訓(xùn)項目是力學(xué)課程教學(xué)的運作形式之一，如何合理設(shè)置實訓(xùn)項目關(guān)系到力學(xué)課程教學(xué)的成敗。開展實訓(xùn)項目時，需要重視課程之間的銜接，并且考慮與專業(yè)課程的融合。作為教師，必須熟悉教學(xué)內(nèi)容和在工程中的應(yīng)用，合理設(shè)置實訓(xùn)項目，創(chuàng)設(shè)逼真的實踐情境，使學(xué)生在實踐中加強(qiáng)對理論知識的理解。

實訓(xùn)項目實施步驟：

1.確定項目任務(wù)

教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容，提出項目任務(wù)。

2.項目實施

以整個班級為單位分成若干小組，以小組為單位展開討論，制定初步方案，通過計算論證方案的合理性，修改方案，共同完成工作項目。

3.項目的評價

項目完成之后，由學(xué)生進(jìn)行檢查，同時由教師指出問題所在。最后通過學(xué)生自我評價、小組評價、教師評價的方式，讓學(xué)生展示成果、分享心得。通過教師的點評，獲取經(jīng)驗、技巧。

通過實訓(xùn)項目的開展，學(xué)生可以充分理解力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，做到理論學(xué)習(xí)與實際踐行并重，在實訓(xùn)項目中充分運用所學(xué)的內(nèi)容及方法，以達(dá)到加深記憶、靈活應(yīng)用的目的，為今后的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

四、實訓(xùn)項目教學(xué)法在力學(xué)課程中的具體實施

在力學(xué)課程中引入實訓(xùn)項目，所涉及的項目應(yīng)該包括項目教學(xué)目標(biāo)、項目任務(wù)、項目實施、項目評價標(biāo)準(zhǔn)等基本內(nèi)容。下面以桁架結(jié)構(gòu)建模、加載項目為例說明。

（一）實訓(xùn)項目工程背景分析

桁架結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于房屋和工業(yè)廠房中的屋架、大跨度的鐵路和公路橋梁、塔式起重機(jī)的塔架、建筑施工中的支架等。本實訓(xùn)項目——桁架結(jié)構(gòu)建模及加載實驗，通過此實驗，學(xué)生可了解不同形式桁架結(jié)構(gòu)的承載能力及其破壞形態(tài)，為工程設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。

目前，因支架的設(shè)計問題導(dǎo)致的人身傷亡事故并不鮮見，很多施工單位僅憑經(jīng)驗就來指導(dǎo)支架的施工。本實訓(xùn)項目具有很強(qiáng)的實用性，從設(shè)計、驗算、加載驗證，全面應(yīng)用所學(xué)的理論知識，結(jié)合有限元軟件進(jìn)行驗證，最后通過具體的加載實驗驗證理論計算的結(jié)果，可以很好地服務(wù)于施工一線。

（二）項目教學(xué)目標(biāo)

本實訓(xùn)項目的教學(xué)目標(biāo)是：從力學(xué)角度認(rèn)識桁架的幾何組成及設(shè)計方法，學(xué)會桁架的力學(xué)驗算，在理解手算原理的基礎(chǔ)上利用有限元軟件進(jìn)行輔助計算作為對手算的校核與驗證，最后用實際加載實驗的結(jié)果驗證桁架的最大承受載荷。本實訓(xùn)項目集理論、設(shè)計、制作、實驗于一體，有效結(jié)合力學(xué)課程中桁架結(jié)構(gòu)的知識要點，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊合作精神及分析問題、解決問題的能力。

（三）項目方案設(shè)計及實施

教學(xué)過程以實訓(xùn)項目開展為主線，完成具體的工作任務(wù)為重點，具體內(nèi)容如下：

1.桁架結(jié)構(gòu)認(rèn)識

桁架是建筑結(jié)構(gòu)中常見的形式之一，具有鮮明的特點。在力學(xué)課程中，桁架結(jié)構(gòu)也是重要的知識點，學(xué)生需要完全掌握桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算方法。

在學(xué)習(xí)，桁架知識點的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生參觀廠房、工地塔吊等，現(xiàn)場了解桁架的結(jié)構(gòu)形式，了解桁架結(jié)構(gòu)節(jié)點連接方式等，增加感性認(rèn)識，使學(xué)生對桁架結(jié)構(gòu)有直觀認(rèn)識。教師通過講授桁架結(jié)構(gòu)知識，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，使學(xué)生能夠了解桁架的不同結(jié)構(gòu)形式，為項目的方案設(shè)計做準(zhǔn)備。

2.桁架設(shè)計

學(xué)生根據(jù)參觀的結(jié)果，分組進(jìn)行桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計。結(jié)構(gòu)形式由各組學(xué)生自行商量決定，比如采用三角形桁架、梯形桁架、平行四邊形桁架等，也可充分發(fā)揮學(xué)生的想象力進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，教師在這一過程中進(jìn)行指導(dǎo)。確定了桁架的結(jié)構(gòu)形式，之后學(xué)生需要繪制出設(shè)計草圖，為桁架載荷分析驗算奠定基礎(chǔ)。教師負(fù)責(zé)對學(xué)生的設(shè)計草圖進(jìn)行審核。

桁架設(shè)計需要綜合應(yīng)用畫法幾何、立體作圖的基礎(chǔ)能力，需要有較強(qiáng)的空間想象能力及創(chuàng)新性思維，對學(xué)生綜合能力是一種鍛煉。

3.桁架內(nèi)力分析

根據(jù)桁架設(shè)計圖，結(jié)合課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，運用靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生對各自組的桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行內(nèi)力計算。

內(nèi)力分析重點在于對課堂理論算法的深入理解和實際應(yīng)用，需要學(xué)生有較強(qiáng)的理論分析及計算能力，在充分理解課堂教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上結(jié)合實際進(jìn)行應(yīng)用。

4.有限元計算

有限元計算軟件在工程中早已大量運用，學(xué)生盡早接觸有限元計算對今后的工作大有裨益。結(jié)合桁架的設(shè)計，利用大型有限元計算軟件ANSYS，教師指導(dǎo)學(xué)生利用ANSYS進(jìn)行建模及計算，將計算結(jié)果與手算結(jié)果進(jìn)行對比驗證。通過有限元計算，一方面讓學(xué)生可以接觸到有限元軟件的使用方法、建模及計算的過程，另一方面也可以使學(xué)生接觸到最新的科技成果。

有限元計算重點在熟悉有限元軟件、建模過程及計算分析，需要學(xué)生具備一定的自學(xué)能力，同時也可以培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)代商用軟件的興趣，為今后工作中商用軟件的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

5.桁架制作

根據(jù)桁架設(shè)計圖，學(xué)生開始制作桁架。桁架制作采用1cm見方的木條（標(biāo)準(zhǔn)材料，長度1.2m），節(jié)點處采用釘接的形式。桁架制作完成后，需要檢查整體結(jié)構(gòu)的牢固度、連接節(jié)點的牢固度，教師需要指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的檢查。

桁架制作過程不但考查學(xué)生的動手能力、讀圖能力，而且也可以考查學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。

6.加載實驗

桁架制作完成后，需要進(jìn)行加載破壞實驗，桁架以簡支方式支承（跨距相同），載荷以下掛的方式加載，以破壞載荷與桁架自重比最大的組別為獲勝方。加載實驗以標(biāo)準(zhǔn)砝碼作為載荷。桁架在加載前先稱重。加載實驗要求學(xué)生團(tuán)結(jié)合作，由教師進(jìn)行監(jiān)督，以保證加載過程的安全。

加載實驗主要考查學(xué)生的實際動手能力、團(tuán)隊合作情況、危險因素辨識等能力，同時，通過加載實驗考核桁架設(shè)計的合理性，分析不同形式桁架結(jié)構(gòu)的受力性能。

加載實驗結(jié)束后，對獲勝團(tuán)隊進(jìn)行獎勵，同時請獲勝團(tuán)隊分享設(shè)計心得，教師需要對各團(tuán)隊的成果進(jìn)行點評。

至此，整個實訓(xùn)項目圓滿結(jié)束。

（四）教學(xué)評價

教學(xué)評價圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行，在力學(xué)課程中引入實訓(xùn)項目可以充分調(diào)動學(xué)生參與的熱情，提高學(xué)生在力學(xué)課程學(xué)習(xí)上的自主性，從而達(dá)到優(yōu)化力學(xué)課程教學(xué)的目的。本實訓(xùn)項目的教學(xué)成果主要有：桁架設(shè)計圖、載荷計算書、有限元計算結(jié)果、桁架實物、加載破壞結(jié)果。同時，在整個實訓(xùn)項目開展的不同階段，可以邀請系里的專業(yè)教師對學(xué)生各階段完成情況進(jìn)行點評，最終評選出最佳團(tuán)隊，以提高項目教學(xué)的效果。

五、結(jié)語

在高職學(xué)院力學(xué)課程中引入實訓(xùn)項目，將課程中的理論知識與工程實踐有機(jī)地結(jié)合起來，實現(xiàn)“理論教學(xué)—軟件應(yīng)用—動手操作”的教學(xué)模式，既有助于學(xué)生更好地理解力學(xué)原理，又促進(jìn)學(xué)生將課堂所學(xué)知識運用到實際中，提高學(xué)生對力學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，使力學(xué)課程教學(xué)中不再都是枯燥乏味的理論學(xué)習(xí)。同時，實訓(xùn)項目的引入也有助于學(xué)生理解和構(gòu)建本課程知識技能體系，也為后續(xù)專業(yè)課程的開展奠定良好的基礎(chǔ)，以實現(xiàn)高職院校人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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