“建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)”案例情境教學(xué)法應(yīng)用改革研究(4頁(yè)).docx
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2022-07-04
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1、“建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)”案例情境教學(xué)法應(yīng)用改革研究為了加強(qiáng)建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)課程的理論與工程實(shí)際的聯(lián)系,突出該學(xué)科的實(shí)用功能,可以運(yùn)用案例情境教學(xué)法,筆者以“靜定平面桁架結(jié)構(gòu)”章節(jié)為例,創(chuàng)設(shè)試驗(yàn)情境、案例情境、問(wèn)題情境,使得案例教學(xué)與情境教學(xué)法相互融合,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考,分組討論平面桁架結(jié)構(gòu)模型的受力特征并總結(jié)規(guī)律。 一、案例情境教學(xué)法的提出背景建筑工程專(zhuān)業(yè)是眾多高職院校的重頭專(zhuān)業(yè),建筑工程的學(xué)習(xí)離不開(kāi)對(duì)“建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)”知識(shí)的充分理解和掌握。該課程理論性較強(qiáng),但是它來(lái)源于實(shí)踐,又指導(dǎo)實(shí)踐。傳統(tǒng)教學(xué)偏重于理論,因此,該課程教學(xué)改革迫在眉睫。力學(xué)與結(jié)構(gòu)作為抽象的理論知識(shí)點(diǎn),應(yīng)使教學(xué)2、緊密結(jié)合生活實(shí)際,讓學(xué)生學(xué)會(huì)從力學(xué)角度去觀(guān)察身邊的建筑結(jié)構(gòu),思考力學(xué)與結(jié)構(gòu)問(wèn)題應(yīng)成為教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)之一。在大教學(xué)論中,捷克教育家夸美紐斯就已提出了案例教學(xué)和情境教學(xué)的思想。為了培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力,筆者進(jìn)行了案例情境化教學(xué)改革,使得案例教學(xué)與情境教學(xué)法實(shí)現(xiàn)融合,更好地輔助教學(xué)。幾個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐表明,這種教學(xué)模式能有效提高學(xué)生興趣,明顯比傳統(tǒng)的教學(xué)模式更受學(xué)生歡迎。案例情境教學(xué)法值得工作在一線(xiàn)的高職院校教師進(jìn)一步探索和實(shí)踐。筆者認(rèn)為,高職高專(zhuān)“建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)”案例情境教學(xué)法指在教學(xué)過(guò)程中以案例和情境為載體,圍繞教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相輔相成的情境,以及供學(xué)生學(xué)習(xí)的工程案例,將理論知識(shí)3、轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣,幫助學(xué)生理解所學(xué)知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索,提升學(xué)生理論指導(dǎo)實(shí)踐的能力。因此,在“建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)”課程中,“案例導(dǎo)入情境模擬”教學(xué)是一個(gè)非常有效的方法,有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。二、案例情境教學(xué)法創(chuàng)設(shè)問(wèn)題、試驗(yàn)、案例情境建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)的教學(xué)應(yīng)圍繞“案例導(dǎo)入情境模擬”教學(xué)法開(kāi)展,按照試驗(yàn)理論講解實(shí)踐應(yīng)用的認(rèn)知規(guī)律,對(duì)課程教學(xué)模式進(jìn)行整體設(shè)計(jì),開(kāi)展模型試驗(yàn)情境模擬、工程實(shí)例情境模擬、問(wèn)題情境模擬等教學(xué)研究。在這個(gè)過(guò)程中,教師作為課程的總設(shè)計(jì)師,預(yù)設(shè)實(shí)際問(wèn)題,營(yíng)造相關(guān)的工程實(shí)例情境,讓學(xué)生面對(duì)問(wèn)題,獨(dú)立思考并進(jìn)行創(chuàng)造性思維,提高創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力,指導(dǎo)學(xué)生歸納、總4、結(jié)建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)的相關(guān)原理與規(guī)律,加深對(duì)課程所學(xué)知識(shí)的理解,從而實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通。基于上述考慮,筆者在教學(xué)工作中開(kāi)展了一系列探索與研究。在此,以“靜定平面桁架結(jié)構(gòu)”為例進(jìn)行說(shuō)明。“案例導(dǎo)入情境模擬”的出發(fā)點(diǎn)是為了提高學(xué)生對(duì)建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)課程的興趣。所以,案例情境模擬必須貫穿整個(gè)課堂教學(xué)設(shè)計(jì),包括課前、課中、課后,教學(xué)方案設(shè)計(jì)必須植根于建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)課程的理論基礎(chǔ),同時(shí)又不能過(guò)于枯燥,應(yīng)讓每一個(gè)學(xué)生參與其中。因此,案例情境模擬教學(xué)的方案設(shè)計(jì)是教學(xué)成功的前提。(一)創(chuàng)設(shè)“問(wèn)題”情境實(shí)驗(yàn)視頻、案例導(dǎo)入新課如何引出新課是課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。在正式講授教學(xué)內(nèi)容之前,教師通過(guò)一段與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻、微課視5、頻或工程案例等情境引入課堂,并據(jù)此提出與教學(xué)有關(guān)的一些問(wèn)題,以引起學(xué)生的好奇與思考。這是激發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)興趣與求知欲的有效方法。“創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境”是把有啟發(fā)性和需要解決的問(wèn)題,有意識(shí)地、巧妙地與所要講的知識(shí)相聯(lián)系,在學(xué)生心理上造成一種懸念,引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題,最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,激勵(lì)學(xué)生克服困難去解決問(wèn)題,在解決問(wèn)題的求知欲驅(qū)使下,不斷探索完成解答,形成自身新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。筆者在講授“靜定平面桁架結(jié)構(gòu)”這個(gè)章節(jié)時(shí),通過(guò)播放一段關(guān)于靜定簡(jiǎn)支桁架結(jié)構(gòu)三點(diǎn)抗彎實(shí)驗(yàn)視頻,激發(fā)學(xué)生的求知欲。視頻結(jié)束,教師提示學(xué)生留意試驗(yàn)現(xiàn)象,在跨中豎向荷載作用下靜定桁架的端柱和下弦桿首先發(fā)生破壞。要求學(xué)生在接下來(lái)的課6、堂教學(xué)中思考以下問(wèn)題:為什么靜定桁架簡(jiǎn)支梁與同等跨徑的實(shí)腹梁相比,抗彎承載力更高;端柱和下弦桿首先破壞的原因。這種與直觀(guān)內(nèi)容相聯(lián)系的教學(xué)方式吸引了學(xué)生的注意力,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)還是一門(mén)很有實(shí)用價(jià)值的課程,從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。(二)創(chuàng)設(shè)“試驗(yàn)”情境靜定桁架模型試驗(yàn)基于“靜定平面桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算”一章,為了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,形成樂(lè)于研究、勤于動(dòng)手、善于分析和解決問(wèn)題的積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)方式,筆者提出“桁架橋模型情境模擬試驗(yàn)教學(xué)”方案,此教學(xué)方法同樣適用于建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)中梁、拱等桿系結(jié)構(gòu)受力分析的教學(xué)。工程桁架是由若干直桿在兩端通過(guò)焊接、鉸接、鉚7、接所構(gòu)成的幾何形狀不變的工程承載結(jié)構(gòu)。“靜定簡(jiǎn)支桁架橋”則是以桁架作為上部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)支橋梁。圖1簡(jiǎn)支桁架橋模型實(shí)例圖1.試驗(yàn)情境模擬教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施方案試驗(yàn)情境模擬教學(xué)方案以“桁架橋梁模型制作比賽”形式開(kāi)展,要求學(xué)生分組進(jìn)行,5人一組,自主設(shè)計(jì)制作紙桁架橋模型、竹桁架橋模型或木桁架橋模型,制作模型的難點(diǎn)在于構(gòu)件之間的連接。“桁架橋模型”的材料可以為竹簽、泡沫板、?皮、紙張、線(xiàn)繩、白乳膠、502膠水等。考慮到競(jìng)爭(zhēng)的平等,比賽規(guī)則規(guī)定了桁架桿件的基本材料是學(xué)生隨手可得的竹簽或方便筷,橋面板采用紙張,節(jié)點(diǎn)板采用泡沫板或者紙皮。為便于后期靜載試驗(yàn),學(xué)生應(yīng)合理設(shè)計(jì)“桁架橋模型”尺寸大小,必須保證橋面跨度在38、0cm50cm。要求學(xué)生課前完成模型制作,在課堂上對(duì)簡(jiǎn)支桁架橋模型進(jìn)行豎向靜載逐級(jí)加載試驗(yàn),以20本建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)教材(總重量約20kg)作為靜載,每次加載2本建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)教材(約2kg),均勻緩慢地加載到學(xué)生的桁架橋模型上,查看模型的受力狀態(tài)和變形情況,并與課堂前三分鐘播放的靜定桁架模型抗彎試驗(yàn)破壞現(xiàn)象做對(duì)比,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作精神,積極思考,總結(jié)模型破壞特征,分析模型破壞原因,利用本節(jié)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)提出合理的模型優(yōu)化方案。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,鼓勵(lì)學(xué)生積極參與模型的制作,筆者在桁架橋情境模擬試驗(yàn)中引入競(jìng)爭(zhēng)、獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。最后按照評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)評(píng)豎向靜載和水平荷載的試驗(yàn)結(jié)果,同時(shí)9、每個(gè)小組必須遞交一份制作說(shuō)明書(shū)(注明小組作品的名稱(chēng)、使用材料、設(shè)計(jì)理念、作品的受力性能及其受力簡(jiǎn)圖、作品的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)等),評(píng)選出優(yōu)秀獎(jiǎng)項(xiàng),獲獎(jiǎng)小組成員的平時(shí)成績(jī)可加分。2.試驗(yàn)情境模擬測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)科學(xué)性、先進(jìn)性、安全性、實(shí)用性、美觀(guān)性(1)簡(jiǎn)支桁架橋模型情境模擬試驗(yàn)測(cè)評(píng)的主要指標(biāo)結(jié)構(gòu)安全性。結(jié)構(gòu)的整體安全性:幾何構(gòu)成、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性體現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)的斷裂、橋體的搖晃等。構(gòu)件(二力桿)的安全性指標(biāo):強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性;強(qiáng)度破壞表現(xiàn)為桿件的拉斷、壓壞;剛度破壞表現(xiàn)為橋面的豎向撓度變形過(guò)大;局部穩(wěn)定性體現(xiàn)為桿件的壓屈失穩(wěn)。上述安全測(cè)評(píng)指標(biāo),實(shí)質(zhì)就是高職建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)課程的核心內(nèi)容。因此在下10、達(dá)模型制作任務(wù)前,教師務(wù)必要向?W生強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)?zāi)P徒Y(jié)構(gòu)安全的重要性。作為建筑工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,保證結(jié)構(gòu)的安全性,是做好試驗(yàn)?zāi)P偷氖滓獥l件。(2)結(jié)構(gòu)美觀(guān)。在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下,動(dòng)員學(xué)生充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維,賦予橋梁試驗(yàn)?zāi)P透鼉?yōu)美的外觀(guān)造型。3.教師點(diǎn)評(píng)總結(jié)、師生互動(dòng)(1)課前準(zhǔn)備:為了有效實(shí)施“試驗(yàn)情境模擬教學(xué)法”,教師應(yīng)提前做好教學(xué)準(zhǔn)備。(2)課前、課中輔導(dǎo):針對(duì)課前模型制作過(guò)程中學(xué)生提出的問(wèn)題,給予及時(shí)的幫助與指導(dǎo);在課堂情境模擬教學(xué)中與學(xué)生進(jìn)行交流互動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生思考模型試驗(yàn)破壞的特征與原因;同時(shí)在課堂教學(xué)中融入“二力桿、強(qiáng)度、剛度、側(cè)向失穩(wěn)、整體穩(wěn)定性以及局部穩(wěn)定性”等基本概念,為枯燥的術(shù)11、語(yǔ)賦予生動(dòng)的說(shuō)明;結(jié)合學(xué)生自行制作的桁架模型,能更形象生動(dòng)地介紹桁架結(jié)構(gòu)特殊節(jié)點(diǎn)的識(shí)別方法及其受力特征,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒。(3)教師點(diǎn)評(píng):教師適時(shí)對(duì)學(xué)生的作品和發(fā)言進(jìn)行點(diǎn)評(píng),并針對(duì)試驗(yàn)情境模擬結(jié)果,做出合理的歸納,總結(jié)出其規(guī)律、特點(diǎn)。(三)創(chuàng)設(shè)“案例”情境以實(shí)踐性問(wèn)題擴(kuò)展情境以典型的工程案例為依托,設(shè)計(jì)一些貼合課堂教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的案例,并向?qū)W生下達(dá)任務(wù),可以督促學(xué)生積極分析和思考真實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù),在教師的啟發(fā)指導(dǎo)下,以小組討論的方式,各小組提出解決方案。創(chuàng)設(shè)“工程實(shí)例”情境教學(xué)法,能有效培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。例如講授“工程桁架”如何簡(jiǎn)化為“建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)平面理想12、桁架模型”及其內(nèi)力分析時(shí),可以設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)習(xí)案例“觀(guān)察圖片中廠(chǎng)房屋頂多邊形桁架結(jié)構(gòu),要求學(xué)生對(duì)它進(jìn)行力學(xué)分析:畫(huà)出理想桁架的計(jì)算簡(jiǎn)圖,找出結(jié)構(gòu)中的特殊節(jié)點(diǎn),判斷拉壓桿,判斷零桿,畫(huà)出上弦桿、下弦桿、腹桿、立柱的內(nèi)力圖等”。以小組討論的形式,通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)案例的分析,教師引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、分析,直至得到一個(gè)合理、準(zhǔn)確的結(jié)論。通過(guò)創(chuàng)設(shè)“案例”情境,讓學(xué)生體會(huì)到運(yùn)用書(shū)本所學(xué)的理論知識(shí)解決工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的樂(lè)趣,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性以及理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。圖2廠(chǎng)房多邊形桁架屋頂結(jié)構(gòu)三、結(jié)論在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中,教師需要結(jié)合不同教材,根據(jù)理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法,將情境模擬與案例教學(xué)法有機(jī)地糅合在一起,去精心13、設(shè)計(jì)問(wèn)題情境、案例情境、試驗(yàn)情境,合理運(yùn)用案例,能有效提高教學(xué)效果。實(shí)踐證明,在教學(xué)中引入“案例情境教學(xué)”可以收到化難為易,化抽象為具體,化枯燥為有趣的效果,為學(xué)生開(kāi)啟了建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)的探討之門(mén),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并以此培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生是主體,教師是主導(dǎo),學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、興趣是教學(xué)過(guò)程的核心。今后的教學(xué)改革研究中,運(yùn)用信息化技術(shù)加強(qiáng)案例情境教學(xué)法在建筑工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用是非常必要的。基金項(xiàng)目:廣東省高等教育學(xué)會(huì)高等教育科學(xué)研究十三五規(guī)劃課題“高職建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)教學(xué)改革培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力”(16GYB095)。參考文獻(xiàn):1 柳海民.教育學(xué)概論M.北京:北京師范大學(xué)出版社,2015.2 劉曉敏.建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)M.北京:高等教育出版社,2015.3 李丙申.建筑力學(xué)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.責(zé)任編輯陳春陽(yáng)
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