基于实验的建筑力学教学改革

摘要：随着建筑工程技术的发展，对一线工程技术人才也要求具备一定的理论基础。建筑力学是建筑工程技术专业的一门重要理论基础课，担负着传授学生力学基本理论知识的任务。但当前的建筑力学的教学效果并不尽如人意，经过分析，我们提出基于实验的建筑力学教学方法，变抽象为可视，以提高教学质量。

关键词：建筑力学；实验教学方法；可视

随着建筑工程技术的发展，对一线工程技术人才的要求越来越高，不仅要掌握实际操作，还需具备扎实的理论基础。建筑力学是建筑工程技术专业的一门重要理论基础课，担负着培养学生分析力学问题的基本技能，为学习后续相关课程奠定基础的作用。可以说建筑力学的学习效果决定了专业课程的学习效果，同时对学生以后的学习进修也会产生很大的影响。

1《建筑力学》课程现状

《建筑力学》包括三个部分：理论力学、材料力学和结构力学，材料力学和结构力学部分与理论力学部分在知识体系和研究方法上既有联系又有所不同：理论力学研究刚体，理论基础是牛顿三定律，主要研究对象的平衡和运动问题；材料力学和结构力学研究变形体，理论基础是本构关系、强度理论和虚功原理等，主要分析研究对象的内力、变形、强度、刚度和稳定性等，其中材料力学侧重构件的分析，结构力学侧重杆系结构的分析。

1.1教学内容

现行建筑力学教学内容存在下列缺陷：

（1）课程基本概念多、内容抽象、理论性、系统性、逻辑性、实践性强，而且要求学生有较好的高等数学和物理的基础，再加上教师在教学过程中对这门课程的教学工作没有良好的教学方法，导致学生普遍感觉学习内容枯燥。（2）教材片面强调知识体系的完整和严谨，公式和计算原理从基本假定出发严密的推导得出全部结论，逻辑上无可厚非，但给初学者理解和掌握基本概念和计算原理都带来了很大的困难；另外教材很少联系实际结构，从抽象中来到抽象中去，致使学生无法联系实践。

1.2教学方法

现行建筑力学教学方法多按部就班，缺乏灵活、通俗的阐述，偏重于公式的推导，忽略基本概念和实际应用，长期以来，教师满足于单纯的传授知识，对力学规律的感性认识总结较少，重视定量分析，忽视定性分析；过分强调培养学生的计算能力，忽视联系实际，挫伤了学生学习积极性，不利于培养学生的综合能力。长期的教学实践证明现行的建筑力学教学方法存在缺陷，急需加以改进。

2基于实验的《建筑力学》教学改革

《建筑力学》课程内容比较抽象，教师难教学生难学，解决问题的关键是如何把抽象的知识模型化与可视化。为此，我们尝试改变教学方法，将教学内容建立在实验基础之上，通过力学模型制作和实验演示，使学生能抓住力学现象本质，对基本概念和计算原理能有感性的认识，不必拘泥于熟悉计算过程，从而摆脱数学计算的困难，将繁琐的计算留给计算机。建筑力学实验不仅是对力学原理的验证，同时还是理论联系实践的桥梁。做到力学知识从实践中来到实践中去，还力学一个亲切的真实面目，最终的目标是学生要掌握清晰的概念和计算原理。

我们将建筑力学实验分为演示实验和探究实验两大类：演示实验目的是使学生透彻理解基本概念和研究方法，对课程中的各种力学规律和计算方法有感性而本质的认识。探究实验以教师引导为辅，学生设计实验为主，发挥学生主观能动性，激发他们在实践中提出力学问题，创造性的模型化力学问题，以培养他们发现问题解决问题的能力。

2.1演示性实验

2.1.1基本概念实验。建筑力学的各个部分均有大量的基本概念，有些比较难以理解，现举例说明概念实验：（1）理论力学部分的力偶概念。建立一个如汽车方向盘悬挂实验装置，在水平面内施加力偶，让学生感受力偶的效应，再让学生感受任意力与力偶是无法平衡的，建立力与力偶是两个不同物理量的概念。在平面内的不同位置加平衡力偶，从而认识力偶在平面里可以任意移动的特性。（2）材料力学部分的应力和应变概念。制作橡胶材料梁，在梁表面打上方格，施加拉力，让学生观察方格变形，引出拉应变概念；施加剪力，让学生观察方格变形，引出剪应变概念；制作一个橡胶单元体，施加拉力、压力、剪力，让橡胶单元体产生拉、压应变与剪应变，由果索因，引导学生认识拉、压应力和剪应力。（3）结构力学部分的力臂的概念。制作了一个能测量转动角度和施加弯矩的实验装置，让学生亲身感受梁端转动时所需要施加的作用以及它们之间的关系。

2.1.2计算方法实验。建筑力学中材料力学和结构力学部分的计算方法有些计算假定难以理解，有些计算过程比较复杂，现举例说明。

（1）构件实验。该类实验主要解决材料力学部分的教学，选用橡胶材料制作实验对象，包括：拉压构件，受纯弯构件，弯剪构件，受扭构件等。如受弯构件，在构件表面打上方格，在实验过程中让学生去体验平截面假定，中和轴的意义，应变和应力的线性性。

（2）结构实验。该类实验主要解决结构力学部分的教学，让计算方法和计算过程在实验过程中表现出来，具体包括：力法，位移法，弯矩分配法等。如弯矩分配法，节点弯矩的每一次释放和分配可以通过模型节点的放松来模拟，这样可以让学生对弯矩分配法的本质和计算过程有清晰的认识。

2.2 探究性实验

探究实验要求学生紧密联系实践进行探究性学习，在生活中多注意身边的力学现象，积极思考如何把实际问题转化成分析模型；在计算复杂问题上鼓励学生制作实验模型去分析问题，然后用计算软件去检验；探究实验将有利于学生动手能力和创新能力的培养。如用橡胶材料制作屋架，并在屋架上打满方格，施加荷载，通过观察方格的变形情况来了解屋架在该荷载作用下的力学规律。

3结语

建筑力学课程教学改革要着眼于教学观念的转变，本文提出基于实验的教学方法，有效的回避了现行教学方法中存在的困难，将抽象的内容具体化，有利于学生掌握基本概念与基本方法的本质，而且将实验引入课程有利于增加课程的趣味性，调动学生学习积极性，其本身也是一种教学手段的革新。但这种新的教学模式要产生最佳的教学效果，还需要教师们不断地探索和实践最恰当反映力学本质的一系列实验。

参考文献

[1] 郭丫.高职院校《建筑力学》实验教学探讨[J].科技信息,2011(7).

[2] 李建楠,张彦均.实验引导下的材料力学教学改革[J].实验室科学,2006(2).

[3] 陈华艳,罗才松.在“结构力学”课程中开设实验教学的实践[J].中国电力教育,2011(20).

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