建筑学专业的结构教育低效的原因与对策

刘玮 张克明

[摘 要] 建筑学专业的结构教育是培养合格的建筑师必不可少的技术环节，但实际教学效果长期不佳，虽经相关教师不懈改进，学生依然对结构感到困惑甚至被误导。基于此，该文从教学理念和教学内容组织的层面分析了教学低效的原因，并提出相应改进对策。

[关键词] 建筑学专业;结构教育;教学低效;原因;对策

[中图分类号] G642    [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）01-0177-04    [收稿日期] 2020-12-02

一、引言

随着社会的发展和建筑理念的日益更新，现今的建筑师需要学习和掌握更多的先进科学技术并将之融入建筑艺术。这其中，结构因已发展为精准的技术而与建筑的联系越来越紧密，且建筑空间及其形式的核心推动力量往往出自结构[1]，这就对建筑师的结构素养提出了更高的要求。与此相适应，国家注册建筑师执业考試对结构知识的要求更多地偏重于概念设计，如建筑力学的比重逐年减小，建筑抗震知识的比重逐年增大。在这种环境下，未来的年轻建筑师——建筑学专业学生提升自身结构素养的愿望在增强，对结构类课程的学习投入也有所增加。但令人遗憾的是，建筑学专业的结构教育长期以来一直处在低效的困境中。学生普遍反映课程内容晦涩难懂，学不会;或者学了也不会用，难以将所学的结构知识应用在建筑设计之中，进而甚至认为建筑设计师是可以缺乏结构素养的。

当学生感到付出的努力与收获不对等时，就会极大地挫伤他们学习的积极性和主动性;反过来学生的状态也会影响教师的教学积极性，教学活动陷入恶性循环。本文结合多年的工程实践经验和目前的教学状况，从教学理念和教学内容组织的层面对目前建筑学专业的结构教育低效的原因进行了分析和探讨，以期能有效地提高建筑学专业结构教育的教学质量。

二、建筑学专业的结构教育低效的原因分析

（一）结构教育课程体系的设计存在不足

根据《高等学校建筑学本科指导性专业规范》的要求，面向建筑学专业的结构教育内容涵盖了土木工程专业至少十门课程的内容，而授课学时却相当有限。这就给教学阶段划分、具体教学内容的选择取舍和学时分配带来了很大的困难。长期以来，建筑学的结构教育采用三阶段推进式进行，即学习力学知识、学习结构知识和应用结构知识，这种教育思路采用从认知到应用的推进式模式，一般认为是合理的。与三个教学阶段相适应，课程体系通常由“建筑力学”“建筑结构”和“建筑结构选型”三门课程组成，但各门课程教学内容的组织并没有考虑建筑学专业的需求，只是把土木工程专业的相应课程群经浓缩简化后直接拼接。因此，结构教育的教学内容相对独立隔离，使得学生对结构的认识比较凌乱，很难形成系统的知识体系，自然也就无法将结构知识应用在建筑方案设计中，导致结构教育实效性低。

近年来，不少教育工作者指出建筑学的结构教育应突出结构为建筑所用的理念[2，3]，各高校对课程体系的重构做出了积极改革（见下表）。但从表中我们也看到，目前各高校在课程的具体安排和学时配置上有着较大的差异，对课程体系的改善仍处在探索阶段。

（二）结构知识教学模式的失当

“结构体系”定义为由各构件组成的一套稳定组件，它被设计、建造出来，以一个整体来发挥支撑作用。因此，土木工程专业的课程从力学到结构在教学内容的组织方式上一脉相承，都采用“拉、压、弯、剪、扭”的系统，以受拉、受压、受弯、受剪、受扭构件截面的分析为主线[4]。而建筑学专业的建筑力学、建筑结构部分的教学内容一直以来都是土木工程多门专业课程的简化拼接，教学思路沿袭土木工程专业的传统，也是通过基本构件来建立知识体系。这种教学模式从细节出发，缺少对总体方案的把握，学生学完后对构件截面的计算比较熟悉，以为结构学习就是了解现行的技术规范与标准。

事实上，建筑学专业的结构教育是要结构为建筑设计服务，使得建筑师在方案阶段就可预见所做方案的结构整体性。这种从土木工程专业直接嫁接过来的学习模式貌似给学生建立了一定的结构概念，却是刻板、混乱、无法为己所用的概念，与学生的建筑设计思维格格不入。因此当学生学完建筑结构部分的内容后，学得不好的同学表现为对结构的理解一片混沌;学得好的同学则是建立了与自己专业错位的结构概念，这不得不说是我们教学中的缺陷。当然这也就直接影响了后续课程——“建筑结构选型”课的学习效果。

（三）结构教育缺乏对学生创造力的刺激

综合的创造力是建筑教育及建筑实物的灵魂。结构教育应该在让学生获取知识的基础上，刺激和激发智能，并拓宽视野，才能让学生发挥创造力、想象力，将结构加以整合而运用到建筑设计过程之中。

但以我们目前的教育手段，学生在课堂上往往只能学到刻板的结构型式的知识，只会将结构体系简单地按柱网模数进行机械的布置。我们在教学生结构构件如何连接形成体系时，总会强调构件的等级秩序和效率，例如图1所示结构体系的荷载由板到柱，再到基础，结构逻辑清晰。但结构在创造空间形态上是有着无限的可能的。例如克雷兹设计的一墙宅中（图2），结构体系异于常规，荷载的传递从墙到楼板，再到墙，结构构件没有主次关系。当然我们并不是要引导学生刻意追求这种非常规的设计，然而教育应该让学生看到多种可能性，才能避免想象力的钝化。

（四）教师因专业隔阂产生的消极影响

建筑学专业的结构教育虽然传授的是结构知识，但它的基本理性却清楚地是建筑形态和空间创造，因此是涉及结构和建筑两个学科领域的跨专业课程，这就对任课教师，尤其是“建筑结构”课程和“建筑结构选型”课程的教师提出了很高的要求。结构专业的教师往往不了解建筑学专业的需求，教学内容并非以建筑学专业学生为本，实用性欠缺，导致学生学习积极性不高;建筑学的教师通常难以把握结构的本质，对结构创作背后的基本原理一知半解，也难以有好的教学效果。

三、可能的改进路径和对策

（一）課程体系建设应综合考虑教学内容的层次性及建筑学习的特点

现阶段各高校无论设置几门课程（见上表），结构教育内容均由建筑力学、建筑结构和结构选型三部分组成，它们相互衔接、循序渐进，要求各异。在课程体系建设时，一定要注意这三部分内容的层次性：掌握了第一部分建筑力学知识才能知道结构传力机制，从而进入第二部分建筑结构知识的学习;认识了第二部分内容中典型结构型式的力学特性，才能顺利拓展到第三部分内容中各种结构型式的学习。

各门课程的开课学期还应考虑专业学习的特点。建筑学学生在经过一到两年的专业训练后，思维方式会从中学的抽象思维为主转换成形象思维为主，因此需要有较强抽象思维能力的“建筑力学”课程可适当提前。“建筑结构选型”课程则应对贯穿三个学年的建筑设计课的阶段性任务进行配合，选择合适的学期排课。

（二）“建筑结构”课程的教学模式应与建筑设计的思想自然流程一致

结构教育的三部分内容中，建筑结构部分涵盖了钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、高层建筑结构、结构抗震、建筑地基基础等专项单元，内容最为庞杂烦琐，但却是建立结构概念体系的关键环节，因此这个阶段的教学组织方法十分重要。要想快速获得“建筑结构”课程所有的结构知识，同时还要兼顾结构与建筑的关系，教学组织就应符合学生的认知架构，与建筑设计的思想自然流程一致。首先把房屋看成是一个整体空间形式，然后按照结构体系—结构单元—结构构件的认知顺序逐步推进。以此为原则，可把结构知识分为三个单元：

一是认知单元：了解建筑与结构的基本关系，学习几种典型的结构体系、结构单元和结构构件的辨识关系，具备区分建筑的结构部分和非结构部分的技能。如以框架结构为例，首先要认识梁柱体系，然后是楼屋盖体系，还要知悉围合空间的建筑表皮与承重体系是分化的，建筑空间设计自由度大。再如剪力墙结构，需要认识到墙体和楼屋盖体系是定义空间的承重元素，因此建筑空间组织和承重结构之间容易产生矛盾，相对框架结构体系需要建筑师和工程师更为紧密地合作。

二是概念设计单元：结构概念设计指的是结合建筑功能要求、结构安全等级、抗震设防等级、材料、场地条件等进行的定性设计过程。本单元包括：建筑结构设计基本原理、建筑结构选择与布置、地基与基础、建筑抗震设计基本知识。这是建筑设计工作中特别是方案设计阶段必须面对的问题，要求学生学完后能综合考虑房屋跨度、房屋高度、场地条件（抗风、抗震、地基）等因素，选择合理的结构型式并确定主要构件的几何尺寸。

三是计算单元：主要学习结构计算基本原理、基本构件的计算和构造知识、简单结构的分析计算。其中简单结构指的是楼盖和多层框架结构。

（三）抓住结构本质，开拓广阔视野

“建筑结构选型”课主要介绍房屋建筑中常见的各种结构型式及其力学特点和应用范围，训练学生在方案阶段合理选取结构型式。但“型”代表的是由经验确定的结构的特定类型，要想在结构中找到建筑功能与空间形态创新的突破口，就要能从“型”到“形”，这就要从建筑结构的本质及成因来认识结构。

实际上，结构的本质就是它的功能：力的改向，结构体系的本质就是力的改向的机制[5]。因此，结构教育要有意识地从建筑力学开始，由简至繁、由浅至深地引导学生建立对各种结构体系传力路径的直观理解，掌握“力”与“型”的相互依存关系，从而才有可能通过结构的变形、混合、抽象等手段实现由“型”到“形”。也就是，对于建筑学学生来说，熟悉力的改向机制，就有可能超越已有的各种结构体系的界限，依其直觉和想象力构思出新的结构形态，以支持当代建筑理念的发展。

（四）教师的教学思维方式要与课程思维相一致

建筑学专业的结构教育对任课老师提出了跨专业的较高要求。只有既通晓各门结构课程，具有丰富的结构设计经验，又了解当代建筑学专业教学特点的结构老师才能上好“建筑结构”课程;只有在观念上精进，具有建筑、结构、施工、设备等全方位知识的建筑老师，才最具资格去对年轻的建筑学学生引介“建筑结构选型”课程。一言以蔽之，不管是结构专业还是建筑专业的老师，都要能从建筑师的视角理解结构，才真正符合课程体系的思维要求。

四、结束语

对建筑学学生进行结构教育时，难免会牵涉到建筑与结构的关系，但这是一个非常宏大的课题，无法给出黑白分明的解答。在本科教育阶段，学生的心智还非常年轻，结构教育应该超越建筑与结构的关系之争，致力于帮助学生建立结构逻辑体系和引导他们掌握使用方法。至于用多少，怎么用，是由学生今后的感悟和自身素养所决定的。

参考文献

[1]路易斯·马尔多纳多-拉莫斯，汪孝安，柳亦春.关于建筑与结构关系的探讨[J].时代建筑，2013（5）：94-95.

[2]陈朝晖，龙灏，廖旻懋，等.走出建筑结构教育的困境——建筑学专业“建筑结构”课程体系的重构[J].高等建筑教育，2015（1）：13-18.

[3]张雪松，陈金平.基于“新工科”建设的“建筑结构”课程改革探索[J].科技创新导报，2018（10）：237-239.

[4]罗福午.建筑结构的任务和建筑结构教学内容的改革[J].中国建设教育，2009（1）：91-92.

[5]海诺·恩格尔.结构体系与建筑造型[M].天津：天津大学出版社，2002.