《建筑结构》教材的信息化开发与应用

朱自强

一、传统建筑教材的缺陷

《建筑结构》在土建类专业中是一门专业核心课程。土建类专业的毕业生主要从事生产第一线的施工、安装、管理、设备维护等技术工作，这就要求该专业的学生首先要具有正确识读和理解建筑结构施工图的能力，并能在工程实际中分析和解决一般结构问题的能力。

教材，用于教学活动的材料，是教学内容的主要载体.在课程资源中教材是必不可少的重要资源之一。在教学大纲的框架下，教科书占据着绝对的“统治”地位，教材也就成了教师从事教学的最重要甚至是唯一的课程资源。

学科体系中该类课程的教学中牵涉到大量的建筑力学、建筑施工技术等专业课程的知识内容，加上传统的《建筑结构》教材知识点繁杂，文字较多，图形通常为普通平面图形，构造抽象，学生在学习过程感觉很困难，难以读懂图纸，个别甚至丧失学习兴趣，教师难以讲解。这就要求对教材以及课程教学内容进行大幅度的改革，以适应当前的高职教育。

二、《建筑结构》教材的信息化开发策略

如何将传统的教材通过信息化改造开发成为一本更具有实用性和易用性的数字教材呢？通过多年的教学和实践我们做了以下几点尝试。

1、难点部分加入3d模型

《建筑结构》是介绍结构基本构件构造以及内部钢筋构造的课程，教材中有大量介绍梁内钢筋的复杂图形，大多数的图形为单色平面图形，如图所示，楼梯的内部钢筋布置。高职学生空间想象力较弱，对于构造抽象的平面图形难以理解。

在《建筑结构》教材中加入3D模型可以大大提高教材的易用性，对于结构内部抽象难以理解的部分学生也可以通过对照3D模型快速的理解和掌握。例如在规范和图集的教学中，我们引入了北京师范大学编写的3D版的16G101图集，在教学中发挥了很重要的作用。可以大大增加学生的学习兴趣和提高教师的教学信心。

2、利用碎片时间学习微课

“微课”是指为使学习者自主学习获得最佳效果，经过精心的信息化教学设计，以视频形式展示的围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动。精美的视频配上悦耳的音乐，达到学习知识的目的，并引发学生更深入的思考。

《建筑结构》课程总课时为64学时，对于学生要理解和掌握大量的建筑和构造的概念和计算远远不够，因此需要利用学生课余的时间来进行补充学习。晦涩难懂的知识点如果可以利用微课将大量碎片化时间加以利用将会大大提高学生的学习效率。比如，梁内部钢筋的计算是第三章《受弯构件承载力计算》的教学难点和重点，学生在学习中对于教师计算的讲解往往难以完全掌握。因此我们将这一部分开发为微课，录制成教学视频让学生观看，学生就能对课堂上没有完全掌握的知识点进行反复观看。

3、让学生体验仿真操作

传统教材大多数是针对理论进行教学缺少实践教学。即便是课程设计指导书也主要是一些文字的内容，不能正真让学生体验动手的操作。

职业技术教育讲究的是学生的职业技术与动手能力，因此实训教学与动手实践是重要的教学环节。 《建筑结构》课程开设的实践教学主要是针对基本受力构件的一些实验环节。如钢筋的拉拔实验和混凝土的抗压实验。由于安全和条件的限制，真正让每个学生都到现场进行实驗或者动手操作很难实现。因此，我们可以通过虚拟仿真的技术来实现和补充教学环节中的实训教学的环节。

建筑虚拟仿真以仿真方式演绎施工工艺，以三维体验操作的方式达到身临其境的现场教学效果，让学生从整体到局部的体验工程施工工艺，达到熟识各类工艺技巧、理解工艺原理的效果。

我校与中国建筑科学研究院以及浙江万霆集团联合开发了针对建筑实训方面的仿真软件，从前观察基础内部的钢筋构造，需要在工地现场进行学习和参观，现在我们只需要在电脑上安装仿真虚拟平台就能对大多数建筑内部构件进行观察，缩放，甚至剖切。对于学生实验操作，我们也只需要安装建科院的虚拟实验平台就可以让学生让鼠标替代双手进行动手实验。针对我院建筑实训场不够完善的问题，我们安装万霆集团的虚拟仿真实训基地，就能让学生在建筑、结构、构造、装饰等虚拟的环境中进行实训学习。将传统教材恰当的与虚拟仿真实训软件相结合能够大大节约我们实训经费，也能有效提高学生的学习兴趣。

4、利用移动学习平台进行翻转课堂教学

2015年，在教学中我全面尝试使用蓝墨云班课手机APP对学生进行互动教学。蓝墨云班课平台是一个移动教学辅助平台，它能在任何移动设备或 PC 上，可以轻松管理自己的班课，管理学生、发送通知、分享资源、布置批改作业、组织讨论答疑、开展教学互动。在教室的课堂现场或课外，都可以随即开展投票问卷、头脑风暴、作品分享、计时答题等互动教学活动。即刻反馈，即刻点评。

利用平台进行翻转课堂的教学，例如在介绍梁这一章之前，教师提前在平台上发布关于梁的历史，作用，类型等教学资源，并且发布本次课程的教学任务是掌握梁的一般构造和承载力的计算。学生通过APP平台接收到教学任务进行预习梁的基本知识。在课中教师又利用手机平台开展了课堂测试、讨论、投票、头脑风暴甚至签到等教学活动。课后学生利用平台进行了课后测试与拓展训练，对于巩固知识起到了重要的作用。

5、通过课程资源库进行自我学习和评价

传统教学在课后缺乏对知识点的评价考核与拓展学习的空间，学生也无法针对该门课程与同学之间或与老师进行讨论和交流。

学生的学习资源与教材是密不可分的。学习资源库是指在互联网络环境下，围绕某门课程与多门课程密切相关的某一项或多项学习专题进行较为广泛深入研究的资源学习型网站。它通常包括以下四个基本组成部分：1.结构化知识展示。2.扩展性学习资源。3.网上协商讨论空间。4.网上自我评价系统。

本人的《建筑结构》课程在2015年成功申报了四川省省级精品资源共享课，在2年的建设期内，不仅将各种教学资源与课程与教材进行了有机的整合，还针对教学资源，拓展学习以及网络学习空间和自我评价系统等功能进行了全面的建设，并取得了初步的成效。

在2016年《建筑结构》课程精品资源共享课成功升级为MOOC，学生不仅可以在教师的指导下进行学习，甚至还可以在自己的电脑上进行自我学习自我评价，还可以与同学之间进行交流和互动。不仅本校的学生可以进行学习，外校的学生也可以通过教师提供的链接和二维码进行免费的学习和交流。

三、结语

信息化教学是教学发展的必然趋势，教材的信息化建设也是重要的教学改革发展方向。通过1年半的教学改革和实践，我在《建筑结构》教材中引入了3d模型、微课、虚拟仿真、移动学习平台以及课程资源库等进行信息化改造，大大增加了教材的易用性，降低了理解知识点的难度，增加了学生学习兴趣，让学生可以自主学习，提高了教师的教学信心，大大提高了教材的使用价值，最终提高了教学的效果。通过蓝墨云班课平台反馈的数据来看，学生和教师都反应非常好，可以值得推广。