江懷雁
(廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院,廣西 南寧 530003)
近年來,我國各地發(fā)生了多起由腳手架失穩(wěn)或施工方案不合理等原因引起的在建工程整體坍塌的重大事故,引起這些事故的根本原因除了施工技術(shù)人員不按規(guī)范施工、安全責任意識薄弱和工程質(zhì)量低劣之外,還與施工技術(shù)人員力學功底不足有一定關(guān)系。一個力學功底扎實和具有較強工程直覺的施工技術(shù)人員應(yīng)該能夠?qū)崟r地判斷在建工程及其附屬設(shè)施的薄弱之處和存在的安全隱患,也就能及時采取措施避免這類安全事故的發(fā)生。在施工過程中,有時需要施工技術(shù)人員對具體施工方案進行設(shè)計,如腳手架的方案設(shè)計、模板及支撐設(shè)計等,這些工作都是以力學知識為基礎(chǔ)的。高職高專院校建筑工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)崗位一般是施工、監(jiān)理等一線技術(shù)人員,但這些剛畢業(yè)的學生對于施工方案設(shè)計往往感到無從下手,他們對計算簡圖的選取方法、荷載的傳遞路徑不太清楚,不知道如何去選擇材料的種類和構(gòu)件的截面面積。實際上,相關(guān)的知識與技能在學校里早已通過各種教學環(huán)節(jié)傳輸給學生,并非沒有學過,只是學生還不能將這些知識融會貫通[1]。其原因除了與學生工作經(jīng)驗不足有關(guān)外,還與他們在校學習的力學理論未能很好地與實際聯(lián)系起來、工程力學直覺培養(yǎng)不到位有關(guān)。這與高等職業(yè)教育培養(yǎng)“適應(yīng)建筑生產(chǎn)一線的下得去、用得上、上手快、實踐技能強的高等技術(shù)應(yīng)用型人才”的目標不相適應(yīng)。隨著各高職院校對高等職業(yè)教育研究的深入開展,建筑力學從一門技術(shù)基礎(chǔ)課向強調(diào)技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)變。因此對高職建筑工程技術(shù)專業(yè)《建筑力學》課程開展實訓教學的應(yīng)用研究是十分必要和緊迫的。
長期以來,《建筑力學》課程一直采用課堂理論教學加期末考試這種單一的教學模式,學生學習了力學概念和計算方法后,對知識的鞏固僅限于解答課后作業(yè)及考試中的概念題和計算題,計算的對象也都是經(jīng)過簡化、理想化處理的構(gòu)件和結(jié)構(gòu),其過程均是“紙上談兵”,與實際的結(jié)合仍然非常不夠。加上不少學生的動手能力、力學直覺很少得到訓練,使得他們對理論性、邏輯性很強的力學課程的學習缺乏興趣及感覺,只停留在解答有限題型的水平上。因此學生在畢業(yè)后不能馬上實現(xiàn)零距離上崗就在所難免了。可見在學習力學的過程中,如果缺少實訓環(huán)節(jié),就不能真實地體會到力學的存在,就難以真正地學好力學,更難以自覺地用力學理論知識去解決工程實際問題。因此在《建筑力學》課程中采用實訓教學模式是適應(yīng)教學創(chuàng)新、解決當前問題的一種有效途徑。
在多年的教學實踐中,廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院教師將《建筑力學》課程的教學內(nèi)容與后續(xù)專業(yè)課程及施工中常常碰到的力學問題相聯(lián)系,采用靈活、生動的實訓教學方法,在提高學生學習興趣、培養(yǎng)學生對力學知識的應(yīng)用能力方面取得了一定的成效。
1.貫穿工程實例教學。在不同的章節(jié)引入相關(guān)的工程問題作為例題、習題或思考題,有助于激發(fā)學生學習的積極性和目的性。例如,在講授壓桿穩(wěn)定這一章時,為了能讓學生更好地理解、領(lǐng)會建筑物穩(wěn)定性的重要性,可列舉一系列建筑物因支撐失穩(wěn)而致倒塌的工程實例。同時,把案例做成圖片或課件等展示給學生看,使學生在觸目驚心中感受學好《建筑力學》的重要性。講完壓桿的穩(wěn)定計算之后,可把現(xiàn)澆鋼筋混凝土大梁模板支撐立柱的穩(wěn)定性驗算作為習題布置給學生。在整個教學過程中切入工程實例,能達到學生每學習一個原理、一個知識點都能解決一個工程實例的效果。
2.現(xiàn)場教學?,F(xiàn)場教學是指利用已建或在建建筑物進行教學。例如,在講到梁的截面性質(zhì)對其強度的影響時,讓學生思考“為什么教室中的矩形截面梁通常是截面豎放而非平放,教室外的陽臺挑梁為何采用變截面”?學生根據(jù)所學過的梁的正應(yīng)力強度條件略加思考就會明白,前者是為了增大梁的抗彎截面系數(shù),提高梁的承載能力,后者是為了節(jié)約材料。在講桁架的內(nèi)力計算和結(jié)構(gòu)的位移計算之前,可組織學生到施工現(xiàn)場參觀鋼屋架,讓學生仔細觀察構(gòu)件與周圍物體的連接方式,并提出問題:“哪些是拉桿,哪些是壓桿,鋼屋架為何要起拱等等”?帶著這些問題返回課堂,教師邊講課邊帶領(lǐng)學生對現(xiàn)場提出的實際問題進行分析。通過現(xiàn)場教學,學生在上課時就會積極思考,感覺到基本理論和工程實際真正融為一體,增強了他們學好力學理論的目的性。
3.實驗教學。《建筑力學》實驗教學包括實驗室實驗和課堂演示實驗。目前在大多數(shù)高職院校中,力學實驗室實驗在教學計劃中僅占很少的一部分,甚至被取消,凸顯其不被重視的現(xiàn)狀。實際上力學實驗是理論教學不可替代的實踐性教學環(huán)節(jié)。根據(jù)教學大綱的要求,可組織學生完成金屬材料的拉伸(壓縮)、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲等實驗室實驗,目的是加深學生對桿件的四種基本變形及材料力學性能的理解,同時培養(yǎng)學生的科學作風和增強學生的動手能力[2]。課堂演示試驗?zāi)茉黾诱n堂的生動性,提高學生對相關(guān)知識的理解和消化能力。例如,講扭轉(zhuǎn)失效問題時,教師可讓學生拿起一支粉筆,將其扭斷,其斷口就是典型的脆性材料斷面,然后引導(dǎo)學生分析其斷裂面的破壞特點,收效良好。
4.實訓項目教學。上述實訓教學方法解決了單個力學原理的應(yīng)用問題,但建筑力學知識體系的應(yīng)用問題沒有解決。在理論課結(jié)束之后,為了讓學生能把所學的理論知識連貫起來并綜合應(yīng)用,可有意識地增加一次實訓項目。實訓項目類似于課程設(shè)計,可以是力學模型設(shè)計與制作或是結(jié)合工程實例的綜合練習。選取和確定一個好的題目是實訓項目教學成敗的關(guān)鍵。建筑力學包含理論力學、材料力學和結(jié)構(gòu)力學三大模塊,知識體系龐大,在有限的時間內(nèi)開展實訓教學,想要對力學知識進行全盤梳理,面面俱到,是不現(xiàn)實的。因此,要在短期內(nèi)達到預(yù)期的實訓教學效果,使學生運用力學理論解決各種實際問題,或由實際問題提煉成力學模型進行計算分析的能力切實得到加強,則必須在選題上下功夫,盡量做到一題涉及多個知識點,或有所側(cè)重,這在操作上存在一定的難度。我院教師注意到,近年來國內(nèi)各大高校廣泛開展了結(jié)構(gòu)模型競賽,這類模型強調(diào)的是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計,即構(gòu)件的合理布置和構(gòu)件截面優(yōu)化等,所涉及的知識面較廣,更適合本科院校開展,對高職學生而言有一定難度。因此我院教師針對高職學生的實際情況開發(fā)力學模型題目。
例如,2012年6月,我院給2011級建筑工程技術(shù)專業(yè)的大一學生安排了一個實訓項目“承受豎向荷載的1米長簡支梁模型設(shè)計與制作”。要求學生以小組為單位完成如下工作:模型梁的總體方案圖和白卡紙的裁剪方案圖;必要的力學理論分析,包括梁的計算簡圖、荷載分析、內(nèi)力分析及承載力、撓度估算等;設(shè)計方案應(yīng)充分運用力學知識,力求使模型梁具有較高的承載能力和較輕的重量(即荷重比最大化),并考慮模型制作的可行性,方案應(yīng)具有創(chuàng)造性、貼近實際、制作精巧。實訓過程中教師對學生進行指導(dǎo),實訓結(jié)束后教師對各個小組的作品進行點評。此次實訓為期一周,模型梁的制作和荷重比測試均在課余時間進行,不影響其他課程的正常教學。通過這個實訓項目,不同層次的學生都有所收獲,既鞏固了理論知識,提高了學生對所學力學知識的應(yīng)用能力,又提高了學生的綜合能力,包括動手能力、創(chuàng)新能力和團結(jié)協(xié)作能力等,收效頗佳。此外,教師也可結(jié)合實際工程中的各種問題,自主開發(fā)創(chuàng)新性的實訓題目,涵蓋盡可能多的知識面。
5.考核方式改革。過去,對《建筑力學》課程的考核一直采用平時成績(30%)加期考成績(70%)的方式,這種考核方式實際上側(cè)重的是理論知識的考核,缺少綜合能力的考核,無法全面評價學生的學習效果。采用實訓教學模式后,教學內(nèi)容和教學活動更加豐富,教學空間增大,這種傳統(tǒng)的考核方式已不再適用。目前考核方式采用平時成績(60%)加期考成績(40%)的方式,其中平時成績可通過多種形式加強考核,如平時提問、隨堂測驗、布置專題作業(yè)、自學某一章節(jié)并寫出小結(jié)、安排實訓項目等。該考核方式實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的知識考核到知識考核與能力考核并重的轉(zhuǎn)變。
6.師資的培養(yǎng)和提高。實訓教學模式對建筑力學教師提出了更高的要求。首先,力學教師應(yīng)具有堅實的理論功底、廣博的知識面和合理的知識結(jié)構(gòu);其次,力學教師應(yīng)具有豐富的工程實踐經(jīng)驗。由于《建筑力學》課程的教學周期是一學年(上、下兩學期),這使得部分力學教師長年累月只局限于講一門課,不同程度地造成了這些教師知識結(jié)構(gòu)的老化,加上部分力學教師是研究生畢業(yè)后直接到學院教書,沒有接觸實際工程的經(jīng)驗,這就使得理論教學不能很好地聯(lián)系實際。為了更好地開展實訓教學,一方面,教師個人要通過自己的努力去學習和了解相關(guān)的專業(yè)知識,自覺更新自己的知識結(jié)構(gòu),加強工程訓練;另一方面,學院和系部可為力學教師提供到企業(yè)鍛煉學習及參加各種培訓的機會[3]。
通過對高職建筑工程技術(shù)專業(yè)《建筑力學》課程開展實訓教學研究,使《建筑力學》課程的教學能更好地做到理論聯(lián)系實際,其目標是著重培養(yǎng)學生對知識的應(yīng)用能力,接觸和了解工程中的力學問題,學會把實際問題轉(zhuǎn)變?yōu)榱W模型并進行力學分析,縮短學生從理論知識到工程實際問題的距離,為零距離上崗及今后的就業(yè)與發(fā)展做好充分準備。
[1]周正華,彭世明.《建筑力學》課程教學改革的研究與實踐[J].科技信息,2007,(29):147-148.
[2]郭丫.高職院校《建筑力學》實驗教學探討[J].科技信息,2011,(19):281.
[3]馬仁聽.高職工程力學教學中存在的問題與改革措施[J].教書育人,2005,(8):45-46.