《建筑結(jié)構(gòu)》教材的信息化開發(fā)與應(yīng)用

朱自強

一、傳統(tǒng)建筑教材的缺陷

《建筑結(jié)構(gòu)》在土建類專業(yè)中是一門專業(yè)核心課程。土建類專業(yè)的畢業(yè)生主要從事生產(chǎn)第一線的施工、安裝、管理、設(shè)備維護等技術(shù)工作，這就要求該專業(yè)的學(xué)生首先要具有正確識讀和理解建筑結(jié)構(gòu)施工圖的能力，并能在工程實際中分析和解決一般結(jié)構(gòu)問題的能力。

教材，用于教學(xué)活動的材料，是教學(xué)內(nèi)容的主要載體.在課程資源中教材是必不可少的重要資源之一。在教學(xué)大綱的框架下，教科書占據(jù)著絕對的“統(tǒng)治”地位，教材也就成了教師從事教學(xué)的最重要甚至是唯一的課程資源。

學(xué)科體系中該類課程的教學(xué)中牽涉到大量的建筑力學(xué)、建筑施工技術(shù)等專業(yè)課程的知識內(nèi)容，加上傳統(tǒng)的《建筑結(jié)構(gòu)》教材知識點繁雜，文字較多，圖形通常為普通平面圖形，構(gòu)造抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程感覺很困難，難以讀懂圖紙，個別甚至喪失學(xué)習(xí)興趣，教師難以講解。這就要求對教材以及課程教學(xué)內(nèi)容進行大幅度的改革，以適應(yīng)當(dāng)前的高職教育。

二、《建筑結(jié)構(gòu)》教材的信息化開發(fā)策略

如何將傳統(tǒng)的教材通過信息化改造開發(fā)成為一本更具有實用性和易用性的數(shù)字教材呢？通過多年的教學(xué)和實踐我們做了以下幾點嘗試。

1、難點部分加入3d模型

《建筑結(jié)構(gòu)》是介紹結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件構(gòu)造以及內(nèi)部鋼筋構(gòu)造的課程，教材中有大量介紹梁內(nèi)鋼筋的復(fù)雜圖形，大多數(shù)的圖形為單色平面圖形，如圖所示，樓梯的內(nèi)部鋼筋布置。高職學(xué)生空間想象力較弱，對于構(gòu)造抽象的平面圖形難以理解。

在《建筑結(jié)構(gòu)》教材中加入3D模型可以大大提高教材的易用性，對于結(jié)構(gòu)內(nèi)部抽象難以理解的部分學(xué)生也可以通過對照3D模型快速的理解和掌握。例如在規(guī)范和圖集的教學(xué)中，我們引入了北京師范大學(xué)編寫的3D版的16G101圖集，在教學(xué)中發(fā)揮了很重要的作用?？梢源蟠笤黾訉W(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高教師的教學(xué)信心。

2、利用碎片時間學(xué)習(xí)微課

“微課”是指為使學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)獲得最佳效果，經(jīng)過精心的信息化教學(xué)設(shè)計，以視頻形式展示的圍繞某個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)開展的簡短、完整的教學(xué)活動。精美的視頻配上悅耳的音樂，達到學(xué)習(xí)知識的目的，并引發(fā)學(xué)生更深入的思考。

《建筑結(jié)構(gòu)》課程總課時為64學(xué)時，對于學(xué)生要理解和掌握大量的建筑和構(gòu)造的概念和計算遠遠不夠，因此需要利用學(xué)生課余的時間來進行補充學(xué)習(xí)?；逎y懂的知識點如果可以利用微課將大量碎片化時間加以利用將會大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。比如，梁內(nèi)部鋼筋的計算是第三章《受彎構(gòu)件承載力計算》的教學(xué)難點和重點，學(xué)生在學(xué)習(xí)中對于教師計算的講解往往難以完全掌握。因此我們將這一部分開發(fā)為微課，錄制成教學(xué)視頻讓學(xué)生觀看，學(xué)生就能對課堂上沒有完全掌握的知識點進行反復(fù)觀看。

3、讓學(xué)生體驗仿真操作

傳統(tǒng)教材大多數(shù)是針對理論進行教學(xué)缺少實踐教學(xué)。即便是課程設(shè)計指導(dǎo)書也主要是一些文字的內(nèi)容，不能正真讓學(xué)生體驗動手的操作。

職業(yè)技術(shù)教育講究的是學(xué)生的職業(yè)技術(shù)與動手能力，因此實訓(xùn)教學(xué)與動手實踐是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。 《建筑結(jié)構(gòu)》課程開設(shè)的實踐教學(xué)主要是針對基本受力構(gòu)件的一些實驗環(huán)節(jié)。如鋼筋的拉拔實驗和混凝土的抗壓實驗。由于安全和條件的限制，真正讓每個學(xué)生都到現(xiàn)場進行實驗或者動手操作很難實現(xiàn)。因此，我們可以通過虛擬仿真的技術(shù)來實現(xiàn)和補充教學(xué)環(huán)節(jié)中的實訓(xùn)教學(xué)的環(huán)節(jié)。

建筑虛擬仿真以仿真方式演繹施工工藝，以三維體驗操作的方式達到身臨其境的現(xiàn)場教學(xué)效果，讓學(xué)生從整體到局部的體驗工程施工工藝，達到熟識各類工藝技巧、理解工藝原理的效果。

我校與中國建筑科學(xué)研究院以及浙江萬霆集團聯(lián)合開發(fā)了針對建筑實訓(xùn)方面的仿真軟件，從前觀察基礎(chǔ)內(nèi)部的鋼筋構(gòu)造，需要在工地現(xiàn)場進行學(xué)習(xí)和參觀，現(xiàn)在我們只需要在電腦上安裝仿真虛擬平臺就能對大多數(shù)建筑內(nèi)部構(gòu)件進行觀察，縮放，甚至剖切。對于學(xué)生實驗操作，我們也只需要安裝建科院的虛擬實驗平臺就可以讓學(xué)生讓鼠標替代雙手進行動手實驗。針對我院建筑實訓(xùn)場不夠完善的問題，我們安裝萬霆集團的虛擬仿真實訓(xùn)基地，就能讓學(xué)生在建筑、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、裝飾等虛擬的環(huán)境中進行實訓(xùn)學(xué)習(xí)。將傳統(tǒng)教材恰當(dāng)?shù)呐c虛擬仿真實訓(xùn)軟件相結(jié)合能夠大大節(jié)約我們實訓(xùn)經(jīng)費，也能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4、利用移動學(xué)習(xí)平臺進行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

2015年，在教學(xué)中我全面嘗試使用藍墨云班課手機APP對學(xué)生進行互動教學(xué)。藍墨云班課平臺是一個移動教學(xué)輔助平臺，它能在任何移動設(shè)備或 PC 上，可以輕松管理自己的班課，管理學(xué)生、發(fā)送通知、分享資源、布置批改作業(yè)、組織討論答疑、開展教學(xué)互動。在教室的課堂現(xiàn)場或課外，都可以隨即開展投票問卷、頭腦風(fēng)暴、作品分享、計時答題等互動教學(xué)活動。即刻反饋，即刻點評。

利用平臺進行翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)，例如在介紹梁這一章之前，教師提前在平臺上發(fā)布關(guān)于梁的歷史，作用，類型等教學(xué)資源，并且發(fā)布本次課程的教學(xué)任務(wù)是掌握梁的一般構(gòu)造和承載力的計算。學(xué)生通過APP平臺接收到教學(xué)任務(wù)進行預(yù)習(xí)梁的基本知識。在課中教師又利用手機平臺開展了課堂測試、討論、投票、頭腦風(fēng)暴甚至簽到等教學(xué)活動。課后學(xué)生利用平臺進行了課后測試與拓展訓(xùn)練，對于鞏固知識起到了重要的作用。

5、通過課程資源庫進行自我學(xué)習(xí)和評價

傳統(tǒng)教學(xué)在課后缺乏對知識點的評價考核與拓展學(xué)習(xí)的空間，學(xué)生也無法針對該門課程與同學(xué)之間或與老師進行討論和交流。

學(xué)生的學(xué)習(xí)資源與教材是密不可分的。學(xué)習(xí)資源庫是指在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，圍繞某門課程與多門課程密切相關(guān)的某一項或多項學(xué)習(xí)專題進行較為廣泛深入研究的資源學(xué)習(xí)型網(wǎng)站。它通常包括以下四個基本組成部分：1.結(jié)構(gòu)化知識展示。2.擴展性學(xué)習(xí)資源。3.網(wǎng)上協(xié)商討論空間。4.網(wǎng)上自我評價系統(tǒng)。

本人的《建筑結(jié)構(gòu)》課程在2015年成功申報了四川省省級精品資源共享課，在2年的建設(shè)期內(nèi)，不僅將各種教學(xué)資源與課程與教材進行了有機的整合，還針對教學(xué)資源，拓展學(xué)習(xí)以及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間和自我評價系統(tǒng)等功能進行了全面的建設(shè)，并取得了初步的成效。

在2016年《建筑結(jié)構(gòu)》課程精品資源共享課成功升級為MOOC，學(xué)生不僅可以在教師的指導(dǎo)下進行學(xué)習(xí)，甚至還可以在自己的電腦上進行自我學(xué)習(xí)自我評價，還可以與同學(xué)之間進行交流和互動。不僅本校的學(xué)生可以進行學(xué)習(xí)，外校的學(xué)生也可以通過教師提供的鏈接和二維碼進行免費的學(xué)習(xí)和交流。

三、結(jié)語

信息化教學(xué)是教學(xué)發(fā)展的必然趨勢，教材的信息化建設(shè)也是重要的教學(xué)改革發(fā)展方向。通過1年半的教學(xué)改革和實踐，我在《建筑結(jié)構(gòu)》教材中引入了3d模型、微課、虛擬仿真、移動學(xué)習(xí)平臺以及課程資源庫等進行信息化改造，大大增加了教材的易用性，降低了理解知識點的難度，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)，提高了教師的教學(xué)信心，大大提高了教材的使用價值，最終提高了教學(xué)的效果。通過藍墨云班課平臺反饋的數(shù)據(jù)來看，學(xué)生和教師都反應(yīng)非常好，可以值得推廣。