二力桿在建筑課堂上的應(yīng)用

陸煥松

摘 要： 建筑力學(xué)不但是中等職業(yè)教育建筑工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，而且是中職高考的一門科目，讓學(xué)生既能在高考中取得優(yōu)異的成績，又能在未來工作崗位中運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。力學(xué)源于生活，要讓學(xué)生從課本中走出來，體驗(yàn)生活中的力學(xué)，從而鞏固知識(shí)。

關(guān)鍵詞： 建筑力學(xué) 二力桿 信息化 課程改革

一、力學(xué)起源

建筑力學(xué)不但是中等職業(yè)教育建筑工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，而且是中職高考的一門科目。我從任教以來開始教《建筑力學(xué)》，到現(xiàn)在已經(jīng)第五個(gè)年頭，教學(xué)內(nèi)容基本都了然于胸。此外，我也任教過建筑識(shí)圖、建筑測(cè)量、監(jiān)理實(shí)務(wù)等課程。不同課程的教學(xué)，讓我對(duì)《建筑力學(xué)》這門課程在教與學(xué)兩方面有了更加深入的了解，學(xué)生在不同的課程方面，有不同的需求。集百家之長，將各科教學(xué)方面的特點(diǎn)融于《建筑力學(xué)》課程教學(xué)。

力學(xué)知識(shí)最早起源于對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和在生產(chǎn)勞動(dòng)中的經(jīng)驗(yàn)，人們?cè)诮ㄖ?、灌溉等勞?dòng)中使用杠桿、斜面、汲水器具，逐漸積累對(duì)平衡物體受力情況的認(rèn)識(shí)。

鑒于力學(xué)的由來是來源于生活生產(chǎn)，我們不能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地讓學(xué)生的學(xué)習(xí)只停留在書本中，而是要將學(xué)生從課本中拉出來，回到生活實(shí)踐中，讓他們真正體會(huì)到力學(xué)不是在課本當(dāng)中的，而是實(shí)實(shí)在在存在于生活之中的。通過游戲+信息化手段+實(shí)踐操作，以學(xué)生為主體，老師為輔助，吸引學(xué)生的注意力，提高教學(xué)質(zhì)量。

二、面臨問題

（一）教材的選擇

目前選用的教材為建筑工程施工專業(yè)課程改革成果教材，教材囊括浙江省中等職業(yè)學(xué)校建筑工程施工專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)方案及《《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010）、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2010）、《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》（11G101—1—3），并參照國家相關(guān)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)崗位技能鑒定的規(guī)范。不難看出教材雖然整合了現(xiàn)階段建筑領(lǐng)域的建筑設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，融合了專業(yè)崗位相關(guān)專業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)，但是教學(xué)內(nèi)容繁多、課時(shí)量少，缺少相應(yīng)的建筑力學(xué)知識(shí)銜接，導(dǎo)致硬生生地將知識(shí)灌輸給學(xué)生，不能有效提高力學(xué)與結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用能力。教材內(nèi)容相當(dāng)豐富，但過于豐富，會(huì)適得其反，造成內(nèi)容雜亂無章，針對(duì)性不強(qiáng)，不利于提高課堂教學(xué)效率。

（二）課堂反饋

在目前課程教學(xué)改革與高考考綱的指引下，教師對(duì)課堂教學(xué)的方式、內(nèi)容進(jìn)行合理的整合與加深，但是在實(shí)際每堂課上仍然感覺累，尤其在課改之前的幾年里。這種累，不僅僅是身體上的累，更是在內(nèi)心深處對(duì)自己否定的那種累，總感覺心中苦無處言表，心有余而力不足。課堂上，我準(zhǔn)備好自認(rèn)為一看就能理解原理的PPT，播放動(dòng)畫，用投影儀把計(jì)算過程投影在屏幕上，通過討論、動(dòng)畫等方法一步一步引導(dǎo)學(xué)生理解概念，熟悉計(jì)算方法。短暫的討論，PPT展示的圖片與動(dòng)畫確實(shí)能激發(fā)學(xué)生一時(shí)的興趣，但是由于力學(xué)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身的枯燥乏味和難度較大，學(xué)生還是無情地把自我給放棄了。一些學(xué)生干脆直接趴下，睡覺或做自己的事情；一些學(xué)生雖然坐著，但是眼神中顯出老師我想學(xué)可是真不懂，我在發(fā)呆。幸好還有一部分學(xué)生抬著頭，能跟上我的節(jié)奏?？粗麄兊臓顟B(tài)，深知《建筑力學(xué)》對(duì)建筑專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性的我，有一種無奈，又有一種失落。我常常自我反省，作為一門高考科目，為什么我的課堂上總是這么幾個(gè)人在聽？為什么原先在聽的學(xué)生現(xiàn)在都不要聽了呢？為什么有些學(xué)生從頭到尾就沒聽過呢？每年我會(huì)與不同的學(xué)生聊天，也會(huì)與畢業(yè)的學(xué)生交流，一起討論關(guān)于怎么上力學(xué)課才是最合適的。

（三）學(xué)生反饋

學(xué)生由初中升入高中，考不上普高，只能選擇職高。本專業(yè)由于現(xiàn)在建筑行業(yè)的整體不景氣，使學(xué)生在選擇中職專業(yè)時(shí)，已經(jīng)不優(yōu)先考慮建筑專業(yè)。這樣的情況下，本專業(yè)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理等課程的基礎(chǔ)薄弱，導(dǎo)致對(duì)本門偏向理科方面的課程學(xué)習(xí)興趣不高，重視度不夠，甚至聽不懂。在與學(xué)生交流后，我總結(jié)了幾點(diǎn)問題：（1）我們本來就不怎么喜歡聽課，而且大多數(shù)時(shí)間都在聽，聽著聽著就不想聽了；（2）計(jì)算過程好像是聽懂的，但是讓我自己做做，好像又不怎么行了；（3）我也很想好好聽講，可是PPT一用，課堂昏暗，然后理論一聽，完全是在為我睡覺做準(zhǔn)備；（4）討論的時(shí)候挺有趣的，動(dòng)畫也挺有用，回答問題的時(shí)候也是有點(diǎn)緊張、激動(dòng)的，但是這種有趣、緊張、激動(dòng)的時(shí)間太短了；（5）我感覺寧可一直做題目，也比聽課有意思；（6）我知道高考要考，我也想去高考，可是我數(shù)學(xué)方面計(jì)算能力差，空間想象力不豐富，老是學(xué)不會(huì)。

三、創(chuàng)新改革

（一）教學(xué)目標(biāo)

1.高考目標(biāo)

隨著高考改革的進(jìn)行，中職高考也步入了一個(gè)新的時(shí)代。《建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)平法識(shí)圖》這門中職高考必考科目分為上機(jī)考與筆試兩部分內(nèi)容，上機(jī)主要為結(jié)構(gòu)平法識(shí)圖方面的知識(shí)要點(diǎn)；筆試主要涉及理論力學(xué)、材料力學(xué)等的相關(guān)內(nèi)容。力學(xué)在高考專業(yè)總分300分的分?jǐn)?shù)中將近有100分左右，比重占到1/3，可以說力學(xué)在高考中占有相當(dāng)重要的地位。這使得學(xué)生想在高考中取得優(yōu)異的成績，學(xué)好力學(xué)是不可或缺的。

2.就業(yè)目標(biāo)

力學(xué)知識(shí)最早起源于人對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和在生產(chǎn)勞動(dòng)中所得到的經(jīng)驗(yàn)。人們?cè)诮ㄖ⒐喔鹊葎趧?dòng)中使用杠桿、斜面、汲水器具，逐漸積累對(duì)平衡物體受力情況的認(rèn)識(shí)。力學(xué)源于生活，所以最終必將回歸與生活。學(xué)生學(xué)習(xí)建筑專業(yè)相關(guān)知識(shí)，最終的目的還是就業(yè)。力學(xué)無不存在于生活之中，學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)，我們無非是把先輩們的經(jīng)驗(yàn)傳承了下來，再回歸生活，可以說我們是站在巨人的肩膀上的，學(xué)習(xí)知識(shí)后，馬上能投入到實(shí)際生產(chǎn)之中，事半功倍。

（二）改革方式

根據(jù)中職教育的高考與就業(yè)兩大方向，結(jié)合建筑專業(yè)人才培養(yǎng)方案對(duì)建筑各崗位核心、知識(shí)和素質(zhì)的要求，在選擇性課改的大環(huán)境下，秉承“做中有學(xué)，學(xué)中有做”中心思想，貼近高考，貼近學(xué)生，能適應(yīng)現(xiàn)今建筑行業(yè)新趨勢(shì)，在教學(xué)中堅(jiān)持以教師為輔助、學(xué)生為主體的方針，把課堂讓給學(xué)生，讓學(xué)生自由發(fā)揮。形成新的教學(xué)內(nèi)容框架，如圖一：

四、課堂設(shè)計(jì)

課前，指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，明確實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，開展網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)完成引導(dǎo)文問題，再讓學(xué)生玩橋梁建筑游戲、拍攝身邊桁架圖片，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣。

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會(huì)出現(xiàn)各種困難，我鼓勵(lì)他們?cè)赒Q群里發(fā)布問題，班級(jí)成員或者小組成員進(jìn)行初步解答，完成第一輪的疑難解答，接著組織每組的組長將問題進(jìn)行記錄、整理，并發(fā)送給老師。

我根據(jù)每組的問題和實(shí)訓(xùn)知識(shí)進(jìn)行整合、分析、提煉，以便在課堂上進(jìn)行針對(duì)性的討論和解答。大多數(shù)同學(xué)提出的問題自然成了本節(jié)課的重點(diǎn)，大家都無法解答的問題就是難點(diǎn)所在。這樣，在課堂環(huán)節(jié)就能更好地突破重點(diǎn)，化解難點(diǎn)。

在展示交流環(huán)節(jié)，采用小組合作交流的方式，由學(xué)生展示游戲闖關(guān)成果，交流桁架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和草圖設(shè)計(jì)理念，以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)信心。在討論過程中，針對(duì)引課導(dǎo)引導(dǎo)文問題，展開答案交流，并辯論答案的正確性。學(xué)生的討論過程就是知識(shí)的內(nèi)化過程，使學(xué)生的學(xué)習(xí)就從傳統(tǒng)教學(xué)的模仿升華到應(yīng)用，將知識(shí)真正據(jù)為己有。

（一）巧用力學(xué)求解器

內(nèi)力計(jì)算是學(xué)生的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，但是結(jié)構(gòu)分析、荷載的分析、內(nèi)力求解與分析又是結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力分析不可或缺的部分，內(nèi)力計(jì)算的煩瑣及計(jì)算的難度，不借助信息化手段無法完成桿件的受力分析。通過“結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器”軟件的輔助，避免了復(fù)雜的內(nèi)力計(jì)算過程，使學(xué)生能順利完成桿件的受力分析。弱化計(jì)算過程，回避學(xué)生弱勢(shì)，強(qiáng)化了實(shí)際應(yīng)用能力，讓學(xué)生了解到，現(xiàn)代科技的發(fā)達(dá)，已經(jīng)不需要手工來計(jì)算，轉(zhuǎn)而由計(jì)算機(jī)來代替，但計(jì)算軟件的計(jì)算，源于手工計(jì)算。利用力學(xué)求解器，將重點(diǎn)放在結(jié)構(gòu)體系分析與內(nèi)力分析上。

（二）ShetchUP軟件建三維模型

立體建模是否具有科學(xué)性、合理性直接影響搭建模型時(shí)下料的準(zhǔn)確性的強(qiáng)弱，通過SKETCHUP軟件進(jìn)行模擬建模，以確保所搭建的模型能符合材料的經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，幫助學(xué)生更好地理解建筑的實(shí)物，本堂課在實(shí)施過程中借用ShetchUP軟件建立三維模型，使得抽象的平面模型立體地反映在學(xué)生面前，讓學(xué)生能夠更好地認(rèn)識(shí)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

（三）力學(xué)知識(shí)應(yīng)用

1.實(shí)物搭建

通過力學(xué)求解器分析了構(gòu)件的組成、內(nèi)力情況，在此基礎(chǔ)上，通過ShetchUP軟件根據(jù)不同桿件的受力選取不同顏色的桿件，以及其相應(yīng)的拼接，從平面到三維轉(zhuǎn)變。但是我們不僅僅為了學(xué)習(xí)課本的知識(shí)，最終要步入社會(huì)，回報(bào)社會(huì)。動(dòng)手將自己所設(shè)計(jì)的桁架，作出實(shí)物模型，讓學(xué)生真正體會(huì)建筑從設(shè)想到建設(shè)的整個(gè)過程。按照企業(yè)的工作流程與模式，通過小組分工、領(lǐng)取材料、下料、桿件拼裝等環(huán)節(jié)完成模式搭建任務(wù)，讓學(xué)生在校期間步入企業(yè)工作模式。

2.作品評(píng)測(cè)

建筑物在某種程度上講是一件藝術(shù)品，它不僅受到作者自己的欣賞，而且受到社會(huì)各界的評(píng)價(jià)。學(xué)生制作的模型也需要評(píng)價(jià)這個(gè)環(huán)節(jié)，測(cè)試評(píng)價(jià)分為學(xué)生自評(píng)、互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)等多元化的評(píng)價(jià)方式，提高崗位認(rèn)知，通過組間相互評(píng)價(jià)，強(qiáng)化學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

五、結(jié)語

從整個(gè)教學(xué)流程來看，體現(xiàn)了將桁架制作的工作過程引入常規(guī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，達(dá)到了模擬職業(yè)環(huán)境的初衷。借助網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)，加大了課堂的密度和容量，實(shí)現(xiàn)了由課內(nèi)向課外的延伸。以任務(wù)驅(qū)動(dòng)整個(gè)教學(xué)過程。整個(gè)任務(wù)推動(dòng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)能“做中有學(xué)，學(xué)中有做”，使實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)不單板、不枯燥。采用信息化手段一一克服解決了中職生桁架模型設(shè)計(jì)制作的核心難題：桁架知識(shí)缺乏、內(nèi)力計(jì)算難度大、缺乏施工經(jīng)驗(yàn)。教師在整個(gè)課堂中所扮演的“助理員”角色起到整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程的組織、引導(dǎo)的作用。為師者的思路必須始終關(guān)注著學(xué)生的思維走向和學(xué)習(xí)進(jìn)程，在啟發(fā)的過程中引導(dǎo)和帶動(dòng)著學(xué)生的學(xué)習(xí)，體現(xiàn)出“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的指導(dǎo)思想。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭潔.突破瓶頸 柳暗花明——記《建筑工程識(shí)圖》五步教學(xué)法的實(shí)踐.

[2]王春福.多軟件建模虛擬技術(shù)在建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)教學(xué)中的探索.教學(xué)改革論文集粹，2015.