建筑力学教学中应用“模型试验教学法”的价值研究

习尧青

(广西城市职业学院，广西 崇左 532100 )

0 引言

模型试验是一种广泛应用于与物理学、建筑学研究的试验方法，其本质上是通过利用简易的材料对实验对象的模拟，在模拟的过程中对其中包含的物理现象、物理规律进行提炼、总结和归纳，从而逐渐接近真理的过程。

模型试验教学法是新课标理念下，在建筑力学教学中被逐渐开发出来的一种新的教学方法，旨在引导学生动手构建模型，并通过试验的方法应用模型，在试验过程中对某一建筑力学规律逐渐产生认识，最终达到融会贯通目的的教学方法。

这种教学方法和传统教学方法最大的不同在于学生对建筑力学学习思路的变化，传统教学中教师是课堂的主导，通过讲授与笔记直接将建筑力学知识传输给学生，学生对建筑力学规律的理解很容易停留在理论层面上，即其可能知道“是什么”“会怎样”等，但可能不知道“为什么会这样”“为什么会那样”，学生对知识的掌握也不牢靠，很难应用于后期的建筑工程实务中。而模型试验教学中，学生需要动手构建模型，在构建模型的过程中学生能够对某些物理现象产生认知，并在这一过程中对建筑力学规律形成自己的理解，并在后期的试验中不断探索、不断接近真理，该教学方法与新课标理念相一致，更有利于培养学生自主思考能力、创新能力，对后期的建筑工程实务也有很大帮助。

1 我国建筑力学教学情况

1.1 我国建筑力学教学现状

建筑力学是与工程技术相关学科的重要基础科学，其为建筑施工、工程设计、实务作业提供了可靠的理论基础，也是高职、本科院校工程专业的基础理论学科，但它又具有较强的实践指向特征，是工程技术专业教学展开的基础。

随着我国全方位的教育改革的落实，我国工程技术类院校建筑力学教学中存在的问题愈加暴露，其中“重理论，轻实践”是最重要的也是最急需解决的问题。教师只重视课本上的知识讲述，而忽略了建筑力学与实际工程作业的联系，加上传统教学模式的影响，课堂氛围不良，学生学习效率低下，学生对建筑力学知识和技术的掌握不牢靠，最终也无法落实到工程实务中去。

1.2 我国建筑专业学生现状

我国高校逐年扩招，学生不断增多，由于建筑专业具有好就业、容易理解的特征，高校建筑专业学生也激增，在生源范围扩大、数量增加的背景下，我国建筑专业学生呈现以下特征。

(1)学生素质参差不齐是现阶段学生最大的特点之一。一方面是由于我国各大高校、高职院校建筑专业学生录取分数线降低、生源地范围扩大，而不同地区教育整体水平和人口平均素质是不同的，这是导致学生素质参差不齐的最重要原因之一，另一方面是由于生活水平的提高，由于生活环境的不同、家教不同，学生形成了鲜明的、各不相同的个性特征，有些学生爱动脑、爱学习，有些学生爱动手、爱实践。但我国工程专业师资力量相对薄弱，教师又不能同时照顾到每一个学生的个性差异，学生层次不同，很难达到满意的教学效果。

(2)学生数理基础普遍较差是现阶段工程专业学生的另一特点。建筑力学会涉及到的必要的数理计算，而学生数理基础薄弱则会导致教学效率的降低。导致这一现状的因素主要为两方面，一方面是建筑专业招生成绩的降低，学生综合素质降低，数理基础自然降低，另一方面是我国现阶段教育模式下，即使学生数理能力不足可以依靠其他科目弥补后进入大学或高职院校学习。

1.3 建筑力学教育改革的社会需要

随着经济建设的深入，人们对建筑物的需求不仅仅停留在“住”的层面，有了更多的功能性需求，因此需要更多的建筑工程来满足其需要，而建筑力学是建筑设计与施工的基础，基于社会需求的增加，我们需要更多的建筑专业人才，而传统的建筑力学教学模式明显不能满足这一需求，因此对建筑力学教育改革的社会需求也不断增加。

2 模型试验教学中需要注意的问题

模型试验教学法与传统教学方法有所不同，其中有许多需要注意的问题。

首先，教师需要做好模型试验教学的准备工作，如教学中需要的材料、模型等，避免在实际教学展开过程中遇到问题导致教学中断的问题。教师还应当注意好教学的各个环节的衔接，预计学生可能提出的问题等。

其次，教师需要注意好学生的个性差异，对学生的学习尽量做到“只引导，不干预”，教师只提供模型制作的思路和技巧，引导学生进行独立思考，为学生构建良好的交流和学习氛围，鼓励学生展开合作学习、小组学习等。

最后，教师要与学生达成良好的互动，积极与学生进行课上与课下沟通，帮助学生解决学习中遇到的各种问题。与学生一起分析、提炼和总结建筑力学规律，从而实现以学生为中心的“人本”课堂建设。

3 模型试验教学的应用路径

3.1 应用构想

建筑力学是一门应用性较强的技术型学科，其是服务于建筑工程作业的，因此具备理论和实践的双重特征。而模型试验法同传统教学方法相比，其是将“先理论、后实践”的教学模式进行顺序上的调整，将实践放在理论教学之前，通过在实践中贯彻理论达到实践教学和理论教学的双重目的。模型试验教学法的教学模式与建筑力学的学科特征是相符的，因此具备较强的可行性。

应用这一教学模式时，教师需要以课程的总设计师身份出现，通过预设问题、构建教学氛围、组建建筑力学教学模型的方法来给予学生身临其境的学习环境，引导学生进行独立思考，使学生在“动手”的构成中自主归纳和总结建筑力学的相关知识点和理论，既能增强教学的实践指向特征，又能锻炼学生的自主学习能力、创新能力，从而将建筑力学教学与建筑工程实践结合起来，进而使学生达到融会贯通的状态。

3.2 构建模型试验的模型设计

基于上述构想，教师想要在建筑力学教学中应用模型试验教学法，首先需要构建出应用于教学的模型，在此之前需要明确模型的使用目的，一方面是为了通过实验教学来实现理论教学的目的，另一方面是为了激发学生建筑力学的学习兴趣。

以桥梁工程的建筑力学教学为例进行模型构建，利用手边可以利用的材料进行模型组间，如纸张、线绳、等材料，纸张用来模拟桥梁的桥面、墩部等结构，线绳则是用来做连接绳或钢筋结构。在明确方法和材料后，将学生分为4-6人的小组，每个小组独立构建本组的桥梁模型。当然，作为建筑力学教学，需要对模型进行限定，如规定材料的使用量，分发统一的材料等。待各小组完成桥梁模型后，教师安排学生进行模型竞赛，如“桥梁”模型，则进行桥梁承重竞赛，比如给各小组的“桥”增加负重，每次增加10N-50N的负重，直到模型无法负重为止，然后让各小组对模型进行改进，并引导各小组学生在改进桥梁负重能力的过程中思考影响桥梁负重能力的因素与规律。

最后教师再进行总结和建筑力学一般理论讲解，评判各小组总结的规律是否与建筑力学理论规律相符。使学生在动手做模型的过程中进行学习，既能激发学生学习兴趣，又活跃了课堂气氛。

3.3 构建与模型试验教学相符的评价体系

模型试验教学法的应用背景下，需要构建与其相符的教学评价体系，这个体系主要包含两方面内容。

首先是对教学用的试验模型进行评价，这是教师在该教学模式下引导学生的重要方式，依旧以桥梁模型为例。对桥梁的评价主要从安全性、稳定性、承重能力等方面进行评价。安全性角度评价内容：强度、韧性、稳定性；整体结构评价：几何组成、结构整体和谐程度与美学价值；实用角度：模型是否具备事实的构建可能等。

另一方面是对模型试验教学的整体评价，作为一种教学方法，最终必然需要落实到学生的考核上来。学生的考核方法应当与模型试验教学法相配套。传统教学模式下，学生反映在卷面上的理论成绩是唯一的考核标准，然而新课标理念与本教学模式下，需要对这种单一的考核模式进行调整，使其多元化且更具实际意义。学生反映在卷面上的理论成绩固然很重要，同时教师可以安排学生以个人或小组为单位进行建筑模型设计作为考核内容，并要求利用已知的建筑力学知识，然后参考上述的模型评价方法，对学生参与考核的作品进行评价。然后理论成绩和模型制作成绩共同构成期末考核成绩。

4 结语

模型试验是一种广泛应用于与物理学、建筑学研究的试验方法，其本质上是通过利用简易的材料对实验对象的模拟，在模拟的过程中对其中包含的物理现象、物理规律进行提炼、总结和归纳，从而逐渐接近真理的过程。本文通过对建筑学教学现状的分析，进而探讨了模型试验在建筑学教学的有效运用方法，相信对于促进建筑学教学的发展有着积极的意义。

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