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建筑力学课程教学研究

 论文栏目:力学工程论文     更新时间:2018/1/25 10:23:40   

摘要:建筑力学是建筑类专业学生必开的一门专业基础课,本课程涵盖了静力学、材料力学和结构力学的部分知识,概念较多,综合性强。面对基础相对较差的中职学生,本文在教学实践方面进行了探索,期望能取得较好的教学效果。

关键词:建筑力学;厘清概念;问题导向;认识实习

建筑力学是建筑类专业学生必开的一门专业基础课,本课程对后续课程的学习有着重要影响,而必备的力学知识可以为学生今后从事建筑专业相关岗位工作打下良好基础。

一、分析情况,知彼知己

笔者所使用的《建筑力学》教材是机械工业出版社出版的中等职业教育建筑类专业规划教材。该教材在编写过程中,本着“够用”原则,将静力学、材料力学和结构力学的部分内容,按照力学知识的内在规律进行整合,形成新课程体系。本教材概念叙述简明扼要,减少公式推导,而且每章节前都附有知识要点及学习程度要求。虽然编者在绝大部分章节前安排了课题导入,但是这些导入材料脱离了工程案例,不容易激发学生学习兴趣与激情。而学生情况又如何呢?目前,职业教育招生还处于“兜底”阶段,职校招生难、生源大战现象仍然在绝大部分地区上演,招进来的学生绝大部处于低分段,专业的选择具有盲目性,且缺乏学习兴趣。

二、厘清概念,打好基础

本教材概念多,而概念是掌握知识、把握重点、突破难点的基础,概念具有抽象性、概括性强的特点,因此厘清概念,可以为课程学习打下坚实的基础。笔者根据概念的特点,选择合适的教学方法举例如下。运用类比教学法。“类比法”也叫“比较类推法”,是指由一类事物所具有的某种属性,推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。“类比法”的作用是“由此及彼”“先比后推”。通过“类比”让不容易理解的内容变得直观、形象,从而让学生容易理解掌握。例如,对理想轴心压杆在外力作用下的三种平衡状态的理解,笔者借助类比的方法进行教学。引入一个小球在三种不同的支承面上的平衡情况进行类比分析:下凹圆弧面、上凸圆弧面、水平面。假若对小球施加一个水平干扰力,观察小球的平衡状况,来类比压杆的三种平衡状态,即稳定平衡、不稳定平衡和临界平衡。小球的三种平衡状态与压杆的三种平衡状态具有可类比性,而小球的三种平衡状态直观、形象,可展示观察。通过“由此及彼”“先比后推”的类比教学,学生很容易理解具有抽象特性的压杆“三种平衡状态”概念,从而突破这一教学难点。运用体验教学法。俗话说:“百闻不如一见”。演示教学通过展示实物、教具或运用多媒体设备进行示范,使抽象、复杂的教学内容变得直观、易于理解。力矩是用来衡量力对物体作用产生的转动效果大小的物理量,力矩的大小是指使物体转动的力乘以到转轴(矩心)的距离。理解了力矩的概念,可以为学习平面一般力系的平衡(基本式、二矩式、三矩式)、内力的计算等打下很好的基础,否则将会对后续章节内容的教学带来很大困难。因此,在讲解力矩时,笔者结合以往教学经历,着重解决力矩中力臂的这个影响因素,从开关门入手,让学生不断改变力到门转轴的作用位置与作用方向的变化,体验要收到相同的作用效果,所施加的力的变化和对应力臂的变化,同时再结合工程中出现的“自关门”“自关窗”工程质量问题,让学生加深对力矩的理解和应用。运用实习教学法。实习法又称实习作业法。学生在教师的组织和指导下,从事一定的实际工作,借以掌握一定的技能和有关的直接知识,验证间接知识,或综合运用知识于实践的教学方法。“眼看百遍,不如手做一遍”。目前,各职业学校正在大力推进课堂教学改革,构建包括职业核心能力和专业通用能力在内的学习领域或课程模块,积极实施理实一体的情境化教学,倡导“学中做”“做中学”。专业基础课的课堂教学也应该渗透这一理念。在学习约束与结束反力内容时,笔者让学生自己动手制作光滑圆柱铰链约束,然后通过施加不同方向的作用力,观察销钉与销钉孔接触面位置的变化,得知该约束反力的方向的不确定性(大小和方向未知),结合力的平行四边形法则,可以用一对相互垂直的分力来表示。对于可动铰支座约束,结合学生所做模型,一端用滚动轴承做支承,另一端固定在支承面上,横向杆件长度可调节,用来示意热胀冷缩的作用,这样学生可比较直观形象地了解掌握可动铰支座约束的特性:可动铰支座只限制垂直于支承面方向的运动或运动趋势,沿着支承面方向的限制(滚动摩阻)可忽略。

三、问题导向,激发兴趣

力学内容本身比较抽象,在教学中采用问题导向教学法可以吸引学生注意力和学习兴趣。例如在讲解压杆稳定内容时,教材中使用了工程实践的例子进行导入,一根细长直钢杆在竖向荷载作用下突然弯曲失去平衡的实际荷载和根据强度条件计算的承载力二者之间相差很大,从而引入失稳的概念。笔者补充了一个例子,准备一把崭新钢卷尺,让学生把钢卷尺沿着竖直方向慢慢地向上拉,让动手操作的学生来体验钢卷尺在上升过程中的平衡性,学生发现伸出的钢卷尺到达一定的高度后会突然失去平衡倒下。通过学生分组操作,记录每组学生伸出的卷尺高度这种自我体验的竞赛方式,既激发了学生的学习兴趣,同时又加深了学生对失稳概念的理解。在讲解自由度的概念时,首先提出问题,手持一只装水的水杯,可以在不让水溢出的前提下,让水杯旋转一圈吗?这个问题马上就引起了学生的求知欲望,通过老师演示,学生动手做,这样自然而然地引出了自由度的概念。在教学过程中采用问题导向。学生在竖向荷载作用下的简支梁支座反力计算中,经常会出现计算错误而不自知,而利用竖向荷载的平衡方程可以简单校验,但对哪个支座的反力比较大,往往没有直观的体会。笔者就结合两个人抬重物来举例,让他们增强感性认识。重物悬挂在中间两人分担同样的重量(支座反力也相同),再延伸到结构对称、荷载对称的情况。但为什么小时候和父母抬东西时,父母总是把绳索往自己面前拽?从掌握知识的角度去分析,同时也让学生体会爱的情怀。

四、认识实习,学以致用

认识实习,又称认知实习,是对课堂教学的一种补充和延伸,可以加深对书本知识的理解和巩固,对于抽象的理论难点问题,通过施工现场参观、实习以积累感性认识、增加工程力学经验,将较难理解的抽象的力学知识具体化、形象化,帮助学生解决实际工程中的力学、结构布置、配筋构造、施工工艺等问题。注重学用结合,以达到学以致用是最终目的。组织学生参观附墙脚手架、人货两用电梯时,问:为什么每隔一段距离就使用附墙连接件进行加固连接,与书本上提高压杆稳定性措施的知识点相对应:改善约束条件、减小压杆长度。脚手架间距、脚手架剪刀撑的设置可以分别从梁弯曲、几何体系的组成分析的角度理解。支座处的负筋布置、钢筋的锚固长度、悬挑构件的受力筋位置等知识点结合对应的力学知识,让学生加深理解,认识到必备的力学知识是施工员、安全员的基本职业能力要求。

作者:马小山

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