新工科背景下高职建筑力学课程教学改革探索

李巍娜 陈智科 梁伟英

摘 要：在新工科背景下，高校需要根据新技术、新产业的发展情况，培养与之相适应的个性化新型人才，但现阶段建筑力学课程仍存在部分教学内容过于理论化、跨学科融合水平不够高、教材相对陈旧、教学手段单一等问题。为此，应通过引入实际工程案例、增设实践教学环节、深化学科融通、开发新形态教材、开展混合式教学、增加过程性考核权重等教学策略，以提升课程教学质量，培养适应时代发展需求的优秀工科人才。

关键词：新工科；建筑工程技术专业；建筑力学；新形态教材；混合式教学

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：0450-9889（2024）12-0154-05

我国大力推动创新驱动发展机制，积极实施“中国制造2025”“互联网+”等重大发展战略，以新模式、新业态、新技术、新产业为代表的新常态经济时代迅猛发展，对高素质工程科技人才培养要求提出了更高标准，加快新工科科技人才教育改革创新已迫在眉睫［1］。

根据新技术、新产业的发展需要，培养与之相适应的个性化新型人才，是新工科建设的主要目标和关键任务。这就要求高校作为培养社会发展所需各类人才的主阵地，必须贯彻“以人为本、以学生为中心、适应学生个性化发展”的理念，加快新工科个性化人才培养模式下相应课程教学改革的进程［1］。本文以建筑力学课程为例，深入研究教学改革问题，并从教学内容、教材建设、教学方法、考核机制等方面提出相应的建议。

一、新工科背景下建筑力学课程存在的不足

建筑力学课程是高等职业院校建筑工程技术专业的专业基础必修课，为学生后续学习建筑结构、地基与基础等专业课程，以及今后从事岗位工作打下必备的力学知识基础。然而，随着新工科建设标准的推进，现有的建筑力学课程存在的不足和问题日益显现，值得教育工作者重视并进行深度反思，寻找改进的策略。从新工科建设标准的角度出发，现有建筑力学课程教学存在一些亟需解决的问题。

一是部分教学内容过于理论化，缺乏工程应用实践内容。建筑力学课程主要包括静力学的基本计算、结构约束反力的求解、轴向拉（压）杆的强度计算、连接件的实用计算、梁的强度和刚度计算等内容。现有的建筑力学课程部分内容过于理论化，侧重于传授理论知识，占据了大量课时，造成学生的实践应用训练不足。新工科建设强调实践性和综合性，注重实际操作能力和创新思维的培养。而当前的建筑力学课程缺少实践案例的引导和探讨，学生虽然掌握了理论知识，但却难以将理论知识应用于实际中。

二是课程跨学科融合水平不够高，知识结构难以系统化。建筑力学课程旨在培养学生对建筑工程问题的简化能力、力学分析与计算能力，涉及建筑工程多学科交叉组合，是建筑工程技术专业中具有新工科特征的课程。但由于该课程长期以来是独立授课，尚未与建材、结构、物联网、计算机科学与技术、智能建造新技术等课程内容有机融合［1］，导致学科课程“壁垒森严”。“交叉融合”的课程建设构想难以得到落实，使学生在对知识的掌握上难以融会贯通，也难以形成有积淀和创见性的实践成果。同时，课程中缺少各种建筑结构的力学分析，不利于学生全面而系统化地形成知识体系。

三是教材相对陈旧，与大学生的认知特点有落差。以互联网媒体为代表的新媒体，加快了建筑产业向智能化、信息化等方向发展，与之匹配的教材和教学模式应紧贴新时代、新业态、新产业的发展需求，并且要适应新时代大学生的认知规律。但不少高等院校的教材较为滞后，缺少与实际工程相结合的案例，较少介绍实践操作的内容，缺少生动活泼、形式新颖、动态直观的内容和表达形式，不利于培养学生的创新思维和学习兴趣，难以满足新时代建筑工程行业高素质复合型技术技能人才的培养需求。

四是教学手段单一，不利于学生主观能动性的发挥。部分高校的教学方法和手段滞后，缺乏有效的互动和反馈，不利于学生发挥主观能动性。新工科建设要求采用新颖的教学方法，注重培养学生的主观能动性。然而，现有的建筑力学课程所采用的教学方式，如讲授法、演示法等，往往容易忽视学生的参与感和体验感。此外，教师往往难以得到及时、有效的反馈，使其难以了解学生的学习进度和理解程度。

最后是考核方式重结果轻过程，不利于培养学生的创新能力。新工科要求构建多元化的评价体系，注重知识的掌握程度，重视技能应用和创新精神。然而，目前的建筑力学课程评价多侧重于考核理论知识，采用期终一次性考试的考评模式完成考评，缺乏对学生实践能力和创新能力的考查，难以全面反映学生的学习效果。

二、新工科背景下建筑力学课程教学改革

与传统工科相比，新工科更强调学科的实用性、交叉性与综合性，其目标是培养工程实践能力强、创新能力强的高素质复合型新工科人才。建筑力学作为工科专业学生接触到的最早涉及工程问题的专业基础课程，承担着培养学生的逻辑思维、力学建模和解决复杂工程问题能力的任务。但仍存在部分教学资源不足、教学手段不够多样化、教学改革不够系统化的情况，“满堂灌”的授课情况也时有发生，难以满足新工科背景下激发学生创造性、实现个性化发展的要求。高职院校应立足于新工科建设的时代背景，直面国家产业发展需求，打破旧机制和旧经验的桎梏，突出以学生为中心、以创新为导向，对建筑力学等专业基础类课程进行优化升级。通过开发新形态教材，搭建线上、线下混合式教学平台，从实践性、综合性、教学互动和多元化评价等方面进行改进，使建筑力学课程更符合新工科建设标准的要求，提升教学质量和效果，培养出更优秀的复合型技术技能人才。以下是笔者关于建筑力学课程教学改革提出的几点建议。

（一）增加工程实例和动手实践环节

教师应让学生认识到力学知识在工程中的重要性，为此可在建筑力学课程内容中增加实际工程案例的占比，授课时以具体的建筑工程为例，分析其中的受力情况，以此帮助学生理解和掌握相关的基本知识和技能。在进行案例分析的同时，教师可以结合工程实际，详细讲解该案例的设计思路、力学计算方法、结构优化策略等内容，使学生通过实例，明确理论知识的应用原理，以便更好地理解和运用建筑力学原理。例如通过新加坡新世界酒店设计时因漏算结构自重而垮塌的案例，强调荷载计算的方法和重要性；通过起重机起吊重物，解释平面一般力系平衡方程在工程中的应用；通过木结构房屋大梁合理布置梁上荷载来减小梁内最大弯矩值的案例，解释如何提高梁抗弯强度等。根据不同的教学内容，对应列举不同的工程案例，可以有效地将理论知识与实际工程相结合，提高学生的学习兴趣，落实立德树人的育人目标。

教师也可以根据教学内容融入对应的实践环节，如在分组完成设计任务的教学过程中，让每个学生都参与制作模型，以提高他们的实践操作能力，把握理论知识与实践操作之间的紧密联系，同时检验并巩固学生已经掌握的知识，培养其分析、解决实际问题的能力，锻炼创新思维、培养团队合作意识。教师应鼓励学生参加校级结构模型竞赛，通过选拔参加区级乃至国家级的大学生结构设计竞赛。教师把行业标准、规范融合到日常教学和训练中，使技能教学标准化、规范化，落实职业道德、职业素养等基本要求［4］。通过竞赛的方式，提高学生学习兴趣，培养学生运用专业知识解决实际工程问题的能力和动手实践能力，培养科学精神、工匠精神和劳动精神。

（二）构建交叉融合的课程体系

力学是连接工程与科学的桥梁，是工程科技的先导和基础。很多学科都蕴含着力学问题，都涉及力学原理。而力学与其他学科的交叉渗透十分显著，既涉及物理学，又涉及材料科学、计算机科学等，同时还涉及经济学、环境学等，因此，需要打破对传统学科课程认识上的局限性和主观性，构建新颖的、具有交叉复合性的融合课程体系。这种交叉融合，可以让学生从更广阔的视角去理解和应用建筑力学知识，帮助学生开拓思维，激发创新内驱力。

教师可以通过引入建筑力学的计算模型，讲授如何预测建筑结构在受力后产生的形变和应力分布；也可以引导学生思考，如何根据建筑材料的力学特性，选择合适的材料来满足设计要求和保证建筑的耐久性和美观性；还可以实践项目为主线，让学生在实际操作中理解和掌握知识，并结合现代技术手段——建筑信息模型（BIM）技术，实现课程的高度融合。通过BIM技术，教师可以清楚地展示建筑结构、材料和力学的关系，让学生在可视化的环境中学习和理解这些知识。

（三）优化适应“互联网+”发展需求的配套教材

“互联网+”时代，知识的传播方式和人们的学习方式发生了极大改变，学习方式已从耳听手记、被动接受，向以手机、平板电脑等为媒介的自主学习、探究式学习转变［5］，亟需新形态教材，以满足新时代学生的需求。教材应凸显信息技术与教学深度融合的特性，同步规划纸质教材内容与数字资源、在线课程内容，利用扫描二维码等方式，将优质数字资源与纸质教材的对应知识点进行链接，动态直观地呈现内容，使教材的表达形式突破传统教材平面、单向、不易更新的限制，更加精练、立体、多元，从而激发学生的学习兴趣和自主性。

1.融入实验性的教学案例

实验是科学探究的基础，能够让学生在实际操作中学习力学原理，从而提升他们对学科的兴趣和热情。力学知识涉及日常生活的许多方面，教师可以提前录制好力学实验小视频，并将实验视频的链接引入教材，让学生可以通过扫码等方式更直观地学习知识点。例如，“梁横截面正应力分布规律”这一知识点较为抽象，学生难以想象应力的分布特点。在教材配套的短视频中，用一根矩形截面的橡皮梁，在梁的侧面画上与轴线平行的纵向线及与轴线垂直的横向线，形成许多均等的小矩形，然后在梁的两端施加一对大小为M的外力偶矩，使梁发生纯弯曲变形，让学生观察梁的表层纤维，并发现一些纤维被拉长，一些纤维被缩短，纤维从拉长到缩短是均匀过渡的。教师适时引出“中性层”的概念，距离中性层越远的地方，纤维伸长量和缩短量越剧烈，说明在同一个横截面上离中性层越远的地方应力值越大，从而引出梁横截面正应力分布规律图。通过大量使用具有实验性的力学小案例，可以激发学生的创新思维和学习热情，有助于培养学生的实践能力、团队协作和沟通能力。

2.融入工程案例图片或视频

以交互式数字平台为载体，在建筑力学新形态教材里融入大量的工程案例图片和视频，对学生学习建筑力学会产生积极的影响。传统的教材可能让学生对理论和公式产生恐惧心理，通过使用图片和视频的方式，可以把复杂的理论和公式与实际工程案例联系起来，让学生更容易理解。例如在讲解“力矩原理的应用”时，选用“无锡独柱墩桥梁侧翻事故”的视频，引导学生计算该桥梁侧翻时的倾覆力矩和抗倾覆力矩，并比较大小，分析侧翻原因，可以帮助学生更深入地理解力矩的计算公式和计算原理。又如展示“广东虎门大桥振动”事件的动态图，让学生观察桥面如何发生明显的竖向弯曲振动现象，阐明即使桥梁没有遭到破坏，但是结构或构件变形过大同样会影响正常使用，最终引出结论知识点：结构或构件除要满足强度要求以外还要满足刚度的要求。而选用“起重机起吊预制梁”的施工现场图片，可引出如何正确地对物体进行受力分析并画出其受力图这一知识点。

在教材中融入工程案例图片和视频，可以更好地帮助学生理解和应用建筑力学理论，促进他们的专业知识和实践能力的提升。

3.融入文化素质教育

建筑力学作为一门重要的工程学科，不仅仅要教学建筑结构和力学原理等知识，还需要在课程中展示国家文化和历史底蕴。在教材中融入文化素质教育，可以帮助学生了解建筑力学背后的文化内涵和历史沿革，激发他们对传统建筑的兴趣和热爱，进而提升学习建筑力学课程的热情，帮助他们学好这门课。同时，文化素质教育也能够引导学生尊重和保护传统文化，从而延续和传承中华民族的优秀传统文化。例如，在学习“连接件的类型——榫连接”时，教材内引入介绍我国山西朔州应县木塔的文献：该木塔建于公元1056年，是世界上现存最高大、最古老纯木结构阁式建筑，应县木塔的设计很巧妙，全塔上下没有用一颗铁钉，靠木构件互相卯榫咬合而成。这些建筑是中华民族智慧和艺术的结晶，每一栋古建筑都蕴含着丰富的建筑艺术和文化内涵。学生通过学习这些传统建筑的结构和设计，可以了解到传统建筑在构造和设计上的独特之处，激发学生的发散思维，增强民族自豪感，培养既具有专业技术能力又具备良好人文素质的建筑人才。

（四）实施“六能”教学法，开展混合式教学

随着信息技术、智能建造、物联网和大数据技术的不断发展，高校可以引入混合式教学模式，引导学生自主学习，同时转变师生互动的形式和途径，以符合当代学生网络化、碎片化的学习需求，顺应时代发展需要。

如以“研究和分析建筑结构的力学行为”为核心任务，通过线上与线下、理论与实践有机结合，实现学生在学中做、做中学的目的。教学活动分为云端导学、课中研学、课后拓学三个环节。根据课程的特点，教师以建筑工程现象和任务为导引，通过启能、赋能、增能、融能、释能、强能等环节，实施“六能”教学，引导学生完成各环节的学习（教学流程如图1所示）。

课前（线上），教师在线上学习平台上传学习任务单、微课、课件、习题库、实训任务指导书、原创视频等数字资源，明确学习目标；学生观看知识点对应的教学资源，自主学习，完成小组任务、课前知识点测试等，从而培养学生的自主学习能力。课中（线下），教师以“赋能—增能—融能—释能”为轴开展教学活动，向学生展示小组任务，进行生生互评，教师点评自学效果；教师综述学习内容，讲解重点难点；学生提出疑问，现场互动答疑。通过“四能”教学层层递进，逐步达成学习目标。课后（线上/线下），通过在线平台布置课后作业、提供拓展资源，学生以小组为单位分析、讨论工程实际问题，并在在线测试、在线讨论等智能空间交流互动。教师可通过平台了解学生的学习情况。

（五）完善考核机制，增加过程性考核权重

传统的考核方式过于注重理论知识的诵记和复现，与新工科对工程实践能力和创新精神的培养要求相去甚远。因此，高校需要更新评价方式，打破单一的考试评价模式，依托大数据教学平台，围绕教学目标，采用师评、自评、互评等多元主体评价方式，覆盖课前、课中、课后的教学全过程，突出过程性评价和发展性评价，以评价激发学生的学习动力和创新力，促进其全面成长。课改团队经分析研判，并进行优化，将建筑力学课程的综合评价重新整合、优化为三个部分：过程性评价、期末考试评价、增值评价。其中过程性评价占综合评价的50%，主要考核学生的专业知识与技能、学习态度、课堂表现、讨论参与度、团队协作能力、规范操作能力、价值观等，在课前、课中、课后三个教学环节的学习活动展开。教师在课前查阅教学平台对学生学习任务点完成情况的统计记录、讨论交流情况等，通过这些记录考核学生线上活动的参与度、活跃度和学习态度；课中，教师观察组员之间分工情况、团队协作能力、严谨程度、学习态度，以此评价学生是否具有团队凝聚力、个人责任感，以及严谨细致、注重细节的职业精神；课后，教师查看学生自主完成作业情况，对学生的诚信、精益求精精神等方面进行考核［6］。

增值评价主要考核学生在课后运用力学知识的能力，例如学生参加大学生结构设计竞赛，运用力学知识解决实际工程问题等，都给予增值性评价，从而实现以赛促学的目的，培养有创新能力的技术技能型人才。

具体考核评价情况如表1所示。

在新工科个性化人才培养模式下，教师要用新理念、新方法培养建筑人才，使课程更加贴近时代发展的需求。建筑力学课程是建筑工程技术专业的专业基础课，着重培养学生运用力学基本原理分析和解决问题的能力。课程质量的提升有利于培养学生的专业能力和实践技能，也有利于培养学生的自学能力和创新能力。为此，笔者分析新工科个性化人才培养模式下建筑力学课程存在的问题，尝试引入实际工程案例、增设实践教学环节、深化学科融通、开发新形态教材、开展混合式教学、增加过程性考核权重等教学改革策略，以期落实新工科建设理念，培养出适应时代发展需求的优秀工科人才。

参考文献

［1］顾国庆，蔡中兵，佘斌，等.新工科背景下应用型高校基础力学课程教学改革［J］.高教学刊，2021（9）：149-152+156.

［2］周小龙，邢钟元，王尧，等.新工科个性化人才培养模式下课程教学改革研究与探索：以金属切削机床概论课程为例［J］.中国现代教育装备，2023（7）：96-98.

［3］谢小利，韦祝，曾燕，等.新工科背景下高职院校课程体系的理论研究：以建筑工程施工技术课程体系为例［J］.广西城镇建设，2023（8）：90-94.

［4］曾天山.“岗课赛证融通”培养高技能人才的实践探索［J］.中国职业技术教育，2021（8）：5-10.

［5］张尕琳.新形态教材建设的思考与实践：以《土木工程力学》（第二版）为例［J］.中国培训，2022（9）：80-82.

［6］李巍娜，江怀雁.课程思政视域下高职院校建筑工程技术专业课程教学设计与实践：以建筑力学课程为例［J］.广西教育，2022（24）：51-54.

注：本文系2023年度广西建设职业技术学院校级教科研重点项目“‘新工科个性化人才培养模式下《建筑力学》课程的改革探索与实践（2023ZDB03）”、2021年度广西职业教育教学改革研究项目“‘课堂革命视域下《建筑力学》课程教学‘岗课赛证融通的研究与实践”（GXGZJG2021B050）的研究成果。

（责编 罗异丰）