建筑力学课程信息化教学方法探究-中国期刊网

建筑力学课程信息化教学方法探究

张晓静

山东外国语职业技术大学，山东日照 276800

摘要：建筑力学是高职院校建筑类专业的专业基础课，课程具有较强的理论性和应用性，为工程结构的设计分析、安全稳定性计算及后续课程例如建筑结构、地基基础等课程奠定了基础。笔者在实际教学中遇到了学生基础薄弱，对于课程中理论性强、抽象的概念理解不到位、教学内容繁杂联系性差、教学方法单一、学生缺乏学习兴趣等一系列问题，亟需寻求新的教学方式方法解决上述问题。

关键词：建筑力学；课程信息化；教学方法

1结合用人单位需求，确定课程目标

1.1用人单位需求

实地调查的本地建筑类企业，重点考察企业对人才的岗位技能需求。通过考察，了解到随着我国建筑行业的发展，房地产行业相关政策的推行，加上建筑业市场容量较大，建筑类专业培养人才适应面比较广。但是由于岗位工作条件相对恶劣，工作比较辛苦，虽然不需要太高深的理论知识，但用人单位最关心的是具有熟练地专业技能和专业知识解决工程实际问题，以便满足今后可持续发展的要求。

1.2明确课程目标

结合用人单位的需求，确定建筑力学的课程目标：使学生获得力学基本理论、基本知识，为工程结构的设计分析、安全稳定性计算及学习相关课程奠定必要的基础。采用理论结合实践，培养学生建立力学模型的能力、创新思维能力、动手能力和分析解决工程设计和优化能力。

2调整课程内容，增设课程体系思政案例

2.1调整课程内容

根据课程特点和高职院校人才培养目标，以“必需，够用”的原则。教师本着实用、实效的原则精选课堂教学内容，既要考虑学生的接受程度，又要兼顾学习效果，将力学与结构知识深度融合，减少部分理论推导，删减偏深、偏难的内容，加强应用计算，增加工程案例，并补充相应的专业知识和科研资料，融“产-学-研”为一体，培养学生解决实际问题的能力。建筑力学课程内容优化见表1。

表1：建筑力学课程内容优化

删除内容	原因	增加内容	原因
惯性矩、平行移轴公式	采用积分方法进行公式推导，不实用，在实践中采用电算	安全系数、分项系数、可靠度在结构设计的应用（科研资料）	扩展对安全系数的认识，为结构设计打基础
用积分法求梁的变形	对学生计算能力要求高，可用叠加法替代	桁架结构内力计算（工程案例）	工程中常见的结构，实用性强
简单组合图形面积矩计算	常用电算完成，实用性不高	应力集中的应用（生活实例）	实用性强、应用广
剪应力互等定理	纯理论研究，应用性不高	结构力矩优化（工程案例）	建筑设计规则，实用性强
力矩分配法	学习难度大、计算繁琐，可用电算	提高梁承载力措施（工程案例）	实用性强，指导结构设计
力法计算超静定结构	计算繁琐，在实践中常用软件完成，无需手算	超静定结构与静定结构的比较（工程案例）	为优化结构设计、结构安全设计提供思路
位移法计算超静定结构	计算繁琐，在实践中常用软件完成，无需手算	提高杆件稳定性措施（工程案例）	实用性强，指导结构设计

2.2增设课程体系思政案例

为提高学生学习内驱力，提高育人成效，构建符合建筑力学课程体系的课程思政案例，每章节设置一个。在课程中融入工匠精神、职业素养、爱国守法等思政元素，践行立德树人教育宗旨^[1]。《建筑力学》课程体系的思政案例见表2。

表2：《建筑力学》课程体系的思政案例

章节	思政案例	知识目标	德育目标
1绪论	鲁班、詹天佑、茅以升等名人介绍	了解生活中的力学现象	工匠精神民族自豪感爱国主义精神
2静力学基础	国家体育馆（鸟巢）的力学模型	掌握结构简化的原则、掌握结构的分类	结构之美环保意识攻坚克难的科学精神
3平面汇交力系	基建狂魔：火神山医院建造奇迹	掌握结构受力的简化、力系的平衡	爱国精神工匠精神增强四个自信
4力矩与力偶	过街天桥与地下通道选择	了解钢桁架结构受力特点	实事求是的态度严谨认真的精神
5 平面一般力系	上海“楼倒倒”事件力学原因	掌握平面一般力系平衡方程	培养职业操守强化风险意识
6 轴向拉伸与压缩	房屋建筑为什么不能无限高	掌握应力的概念掌握拉压杆件强度理论	严谨求实的科学态度科学探索精神
7 扭转	魁北克大桥倒塌事件	掌握扭转的刚度和强度计算	坚守底线遵纪守法严谨认真
8 弯曲	赵州桥介绍	掌握结构弯曲变形	力学之美结构之美
9 强度理论	科学家胡克的故事	掌握胡克定律	激发探索精神认识事物的本质
10 压杆稳定	科学家钱学森的故事	了解科学分析方法	爱国热情社会责任心

3丰富教学方法

3.1引进国家虚拟模拟仿真实验平台——虚实结合、能实不虚

由于建筑力学课程主要以建筑力学试验的过程和结果为依据，研究构件从加载到破坏的过程^[2]。引进支持在线课程平台的“实验空间—国家虚拟仿真实验教学项目共享平台”，支持师生完成不同场景下模拟仿真实验。学生可以在家动手操作，也可以老师课上直播进行演示实验，直观了解结构受力和变形的情况，降低学习理论概念的难度，提高学习课程的趣味性。引入国家虚拟仿真实验平台共享项目见表3。

表3：引入国家虚拟仿真实验平台共享项目

序号	实验名称	实验目的
1	钢筋混凝土框架结构抗倒塌拟静力仿真试验	了解梁柱结构的受力特征、边界条件以及简化的力学模型
2	半刚性钢框架拟静力虚拟仿真实验	掌握半刚性钢框架的受力过程和抗震性能
3	深基坑支护设计与工程事故应急处理虚拟仿真实验	了解钢筋混凝土楼盖破坏应力、应变和变形动态响应全过程
4	钢筋混凝土简支梁受弯破坏全过程虚拟仿真实验	熟悉混凝土梁受力特性和破坏过程，以及配筋率对破坏形体的影响
5	梁式构件受力全过程虚拟仿真实验	理解梁式构件受弯特征和破坏特征
6	钢管混凝土拱桥施工虚拟仿真实验	掌握和熟悉大跨钢管混凝土拱桥应力测量等施工工艺
7	钢筋混凝土短柱偏压虚拟仿真实验	掌握偏心受压构件受力性能的实验方法，理解其受力过程和破坏形式
8	组合结构构件力学性能虚拟仿真实验	掌握组合结构受力特征
9	大跨桥梁全寿命安全监测中的应变监测仿真实验	了解斜拉桥应变特征和监测方法
10	工程结构低周往复荷载虚拟仿真实验	了解框架结构在地震往复荷载作用下受力变形情况，认识构件破坏规律
11	单层钢结构厂房VR施工与VR实时内力分析虚拟仿真实验	理解吊车移动对厂房内力的影响
12	钢筋混凝土结构受力破坏虚拟仿真实验	了解结构受力破坏的激励，掌握结构试验方法

例如在讲解“梁的弯曲内力”时，学生往往难以理解内力的概念，比较抽象。采用“梁式构件受力全过程虚拟仿真实验”演示，再现不同配筋情况下和多种加载条件下钢筋混凝土力学性能和破坏形态，将内力直观展示出来，引导学生全面掌握构件破坏机理，掌握结构试验操作技巧，从而全方位培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，切实提高教学实效。

3.2微视频助力攻克例题、习题——反复练习、题题攻克

建筑力学涵盖内容广、逻辑理论强，掌握构件力学模型的计算既是教学的重点也是难点。3-10分钟的微视频具有针对性强、见效快的特点，集中解决建筑力学课程中逻辑性较强、知识点密集的地方，尤其适合涉及计算的例题和习题的讲解，能够满足不同层次学生学习的个性化需求，按需学习查漏补缺，帮助学生自主学习和反复练习，提高学习的专注度和学习效率。

3.3结构模型制作——动脑又动手，学做结合

在线上教学的过程中，穿插进行结构模型制作的环节，其目的是利用纸质结构模型的实践活动，增强学生的力学直觉，丰富课堂体验，同时还能提高学生学习兴趣，培养学生综合运用力学理论知识解决工程实际问题的能力和创新精神，是提高建筑力学教学质量的一种有效途径。

模型制作的实施阶段采用任务驱动法，根据教学需要适当地布置作业。可以对学生进行分组制作，也可以学生单独制作，教师随时提供帮助和支持。例如在学习弯曲的知识时，可以要求学生自行设计制作一个梁的结构模型，模拟荷载，要求结构满足一定的竖向承载能力和抗弯能力。

4结语

本文为高职院校建筑力学课程信息化教学指出了对策和建议，提供了一套切实可行的教学模式。在教学实践中重新整理教学内容，教学融合工程案例、虚拟仿真实验、微视频、科研介绍、课程思政、结构模型制作等内容，将课堂延伸到生活、工程现场中，将理论应用于实践中，使学生在学习中动口、动手、动脑、动心，提高学生学习的乐趣和课堂参与积极性，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生自我效能感，激发学习热情。

参考文献

[1]秦本东等.新时代背景下结构力学课程思政的教学探索[J].大学教育，2021（6）：54-57.

[2]陈珊等.模拟仿真技术在《建筑力学》课程教学改革中的探索与实践研究[J].教育现代化，2019，6（44）：113-114.

[3]郭军林等.基于网络环境下高校学生自主学习能力培养与评价机制研究[J].教育现代化，2020，12（49）：104-105.

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