基于实训平台建设建筑结构课程教学改革

宋梓艺　贾传洋

摘   要：随着“互联网+”和工业智能新技术的普及与应用，为满足学生“求知、增能、成才”的需求，培养基础理论扎实、实践能力突出的建筑工程类专业技术性人才，需对专业课程进行教学改革。本文以建筑结构课程为例，基于文献统计法，以“建筑结构”、“BIM”及“虚拟仿真”为关键词，获取建筑结构发展方向、应用前景，基于校内实训平台与企业施工平台，提出试验教学、虚拟仿真实验教学，丰富教学手段，培养学生动手与分析能力，以期为建筑类专业工程教育教学改革中提供借鉴和参考。

关键词：实训平台  建筑结构  教学改革  虚拟仿真

中图分类号：G642                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）06（c）-0190-03

Abstract： With the popularization and application of "Internet +" and new industrial intelligence technologies， in order to meet the needs of students' knowing， enriching， and becoming talented， it is necessary carry out teaching reforms to train professional engineering talents with solid basic theory and outstanding practical ability. Taking the architectural structure course as an example， this paper takes the "architectural structure"， "BIM" and "virtual simulation" as the key words to obtain the development direction and application prospect of the building structure， based on the on-campus training platform and enterprise construction platform， put forward experimental teaching， virtual simulation experiment teaching， enrich teaching methods， and cultivate students' hands-on and analytical ability， in order to provide reference of engineering teaching education reform for architectural majors.

Key Words： Training platform; Building structure; Teaching reform; Virtual simulation

《建筑结构》是面向建筑工程类专业开设的专业基础课程，且作为建筑行业建造师、注册结构工程师的考试内容，对学生的职业能力培养具有长远意义。建筑结构课程理论性强、公式多，内容涵盖钢筋混凝土结构、建筑结构设计原理、构件受力特征、砌体结构、钢结构、建筑结构抗震基本知识等多个部分，学习建筑结构基本构件的受力特性，掌握建筑构造和建筑设计原理两部分内容，解决构件的强度、刚度和稳定性等问题，从而研究建筑构件的设计类型、材料选择、构造要求等方面问题，使学生具有从事方案设计和建筑施工图设计的初步能力。

随着“互联网+”和工业智能新技術的普及与应用，为满足学生“求知、增能、成才”的需求[1]，增加参与创新创业实践及高质量就业的机会等，需培养基础理论扎实、知识面广及实践能力突出的技术性人才;因此，在教学过程中，理论联系实践，培养学生进行试验设计、试验操作和试验分析等综合能力，同时加大虚拟仿真实验教学，以提高学生就业能力为抓手，充分运用校内实训平台与企业施工平台，培养学生动手与分析能力。

1  建筑结构文献统计分析

为了对目前我国建筑结构发展方向、发展动态及课程教学内容有一个理性认识，本文采用文献统计方法，对知网文献数据库中公开发表的科技论文进行检索，直观地展示了所选文献资料的关系网络、学科分布和论文数量统计等。

以“建筑结构”为关键词检索，检索到期刊论文共68629篇，文献数量较多，文献相关联的主题涉及高层建筑、结构设计、钢筋混凝土结构、抗震设计及数值分析等，比如如何提高建筑结构的抗震、高层建筑主体结构施工技术等，文献研究内容以建筑结构课程基本知识为基础进行扩展，体现了建筑结构课程的重要性。

以“BIM”、“建筑结构”为关键词共同检索，检索到期刊论文共9498篇，相关文献主要涉及建筑信息模型、建筑设计、装配式建筑、三维模型、工程造价等，比如BIM技术在高层施工中的应用、BIM技术建筑砌体结构抗震性能评估等，主要体现在BIM技术的三维可视化和模拟性在建筑结构设计中的应用，同时BIM技术引入课堂教育，展现建筑工程内部结构，增强学生视图及建筑结构空间思维能力。

以“虚拟仿真”、“建筑结构”为关键词共同检索，检索到期刊论文共207篇，相关文献主要涉及虚拟仿真技术、仿真实验教学、建筑工程施工及三维建模等;由于建筑工程量大、建筑施工复杂，工程设计及施工前期需要进行大量的虚拟仿真试验，结合仿真试验数据提出有效的施工方案;同时建筑结构课程工程实践性强，教学内容较为抽象，而现场教学条件有限，教学过程中需要借助虚拟仿真模型进行演示，加深学生对课程知识理解。

2  实训平台建设教学的优势

建筑结构课程是在建筑力学课程基础上开设的一门专业课[2]，课程理论性强，知识点中公式及力学计算偏多（挠度、转角），要求学生有较好的力学基础。而建筑类专业（建筑学专业、房地产专业）的学生数理基础普遍较差，学习建筑力学过程中不能较好的理解公式推导及应用。同时授课中重视定量分析，忽视定性分析，过分强调学生的计算能力和解题技巧，导致理论教学与工程实践脱节。

为了提高学生就业技能，需进行教学改革，而实训平台的建设与应用，改变了目前教学中“重理论、轻实践”的通病[3];丰富了实验教学资源，实现资源共享，促进教学效果提升;提升了学生科技比赛能力，参加结构建模大赛、BIM建模以及申报大学生创新创业项目，增强实践能力与创新能力。强化了“以学生为中心”的教学理念，注重培养学生创新能力，抽象问题具体化，学生自主参与实践环节的能力得到加强。构建虚拟仿真平台，虚拟仿真与现场教学相结合，强化学生工程素质，提高学生学习兴趣;同时促进了实验教学管理体系的改革，提高了实验教学队伍水平。

3  实训平台建设的教学应用

3.1 虚拟动画教学应用

理论教学环节采用多媒体及Flash动画教学，课件配有工程实例图片，将工程中的实例有机地融入到理论教学中。图1为预应力混凝土先张法施工动画示意图，通过动画教学并配有文字说明，加深学生对知识理解，提高了学生的学习兴趣，教学效果显著。

3.2 实验教学应用

加强校企合作，利用课余时间安排学生到施工场地参观学习，如观察钢筋的绑扎、混凝土的浇筑、剪力墙中分布钢筋的布置等。采用实验教学模式，通过实验方案制订、试件制作、试验数据采集与整理、实验结果分析等整个过程，通过学生现场操作，现场观察，让学生更好的理解低碳钢应力-应变曲线，加深每个阶段构件变形特征的印象。

3.3 虚拟仿真教学应用

针对建筑结构课程知识建筑结构构件（梁、柱、节点等）的受力性能进行仿真，结合BIM 技术的可视化特点[4-5]，建立构件钢筋骨架三维模型，通过三维模型直观展示构件变形特征，有利于学生对专业知识点进行直观的了解，拓展学生掌握的专业知识范围，为创新能力的培养奠定基础。

4  结语

《建筑结构》课程发展目标应以服务工程为导向，构建以“实用、够用”为主的课程知识体系，有机融合理论教育与实践学习，提高学生綜合素质及职业综合能力。将虚拟仿真实验教学纳入建筑结构试验课程教学体系，构建虚拟仿真实验教学平台，培养学生创新意识，为实践创新能力培养提供有力保障。

参考文献

[1] 吴爱华， 侯永峰， 杨秋波， 等. 加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究， 2017（1）：1-9.

[2] 任宜春， 张杰峰. 建筑学专业建筑结构课程教学改革的探索[J].中外建筑，2010（8）：103-104.

[3] 王广利.“建筑结构”教学中生动实例探究[J].重庆三峡学院学报，2015，3（31）：134-136.

[4] 刘镇. 虚拟仿真技术在高职土建类专业教学中的应用[J].春华秋实，2012（12）：34-35.

[5] 荣文涛，王爱兰，沈磊.基于BIM 技术的“路、桥、隧施工”课程的教学改革——以山东交通职业学院道路桥梁工程技术专业为例[J].浙江建筑，2018，35（12）：50-53.