浅议建筑力学的几种实用教学方法
中图分类号：C35文献标识码： A
《建筑力学》是在高等数学和物理学的基础上，专门为建筑学及建筑工程技术等相关建筑专业的学生开设的一门理论性、实践性较强的专业基础课，建筑力学作为一门重要的专业基础课是学好后继专业课程的关键，是联系基础理论和专业知识的桥梁。旨在培养学生应用力学的基本原理，分析和研究建筑结构和构件在各种条件下的强度、刚度、稳定性等方面问题的能力,课程理论性强，又很抽象，确实有一定的学习难度。孔子说：“知之者不如好知者，好知者不如乐知者。”可见，学生乐学的重要。心理学家也指出：“兴趣是最好的老师”。要收到好的教学效果，就要利用有效的教学方法引导学生的学习兴趣，启迪学生的思维。以下是笔者在教学中运用的几种实用教学方法。
一、重视实验教学
《建筑力学》课程中的基本规律、原理和方法，是人们通过观察生活和生产实践中的各种现象，进行多次科学实验，经过分析，综合和归纳所总结出来的。在教学过程中应充分利用实验教学法。例如：在讲内力的时候，我准备了若干根橡皮条分发给学生，让他们用双手来拉这根橡皮条，随着橡皮条的拉长，学生明显地感到橡皮条内有一种反抗拉长的力，手拉的力越大，橡皮条被拉伸得越长，它的反抗力也越大。这种在橡皮条内产生的反抗力就是橡皮条的内力。通过这样一个实验，让学生对内力有了一个感性的认识。又如：在介绍提高梁弯曲强度措施时，教材中讲到：在条件许可时，可以将梁上集中荷载变成分布荷载，通过降低梁内的最大弯矩值而提高梁的弯曲强度。众所周知，梁内最大弯矩值的增减，学生看不见、摸不着。为了让学生更好地理解这句话，我在教学中设计了一个实验，准备了一块长100cm，宽17cm，厚1cm的木板，让学生在课堂上来做实验：两端搁置在凳子上，便其净跨为72cm，然后，分别在木板上满铺13块红砖和在跨中集中搁置13块红砖。实验时，让学生观察在这两种情况下，木板的加载变形情况。学生做完实验后得出如下结论：13块红砖在木板上满铺（均布荷载）时，木板变形较小；而13块红砖在木板跨中集中搁置（集中荷载）时，木板变形较大。通过这一实验，学生对荷载不同作用方式对梁弯曲强度的影响终身难忘。
二、启发式教学法
教师要善于向学生提出问题，启发学生发现问题，只有在教学中引发问题，才能提高学生的思考能力。例如：在建筑力学中关于合理安排梁的受力状态。以降低弯矩最大值的时候，可以提出如下的问题：1、如何合理布置梁的支座？2、如何适当增加梁的支座？3、如何改善载荷的布置情况？根据实例让学生自己去分析，然后得出结论。这样理论联系实际，启发学生思考问题，加深了记忆，增强了理解。
又如在建筑力学中关于画梁的剪力、弯矩图，内力分析两节课的授课中，可以提出如下几个逐层深化的问题：1、怎样画分离体图？启发学生思考画分离体图应注意：（1）分离体要彻底分离；（2）约束力、外力一个不能少；（3）约束力要符合约束力的性质；（4）未知力先假设方向，计算结果定实际方向；（5）分离体内力不能画；（6）作用力与反作用力方向相反，分别画在不同的隔离开体上；画分离体图不能错，否则计算从头错。2、画分离体图的目的是什么？启发学生回忆前面所熟知的平衡方程的利用，即利用平衡方程求解支座反力和内力。3、利用截面法和力、剪力之间的微分关系画剪力求解的不同点。4、利用截面法和剪力、弯矩之间的微分关系画弯矩图，梁上作用均布荷载、集中荷载、力偶不同情况下可以发现什么特殊情况？启发学生发现剪力图、弯矩图的不同之处。5、让学生自己动手做几道几种简单情况下简支梁的剪力、弯矩图，假设几种简单情况下简支梁的剪力、弯矩图记住了，启发学生利用叠加法画剪力、弯矩图，通过提出上述问题，一步一步地深化，就可以达到启发学生思考，培养分析问题和解决问题能力的目的。
注重“建模”能力的培养 。建筑力学模型是联系力学知识与实际问题的桥梁，重视培养学生的“建模”能力是培养创造性思维的重要环节。在教学中，我注意向学生传授建筑力学模型的思想和建立方法，讲授力学“建模”的准则，通过“建模”来突出约束结构的最本质的属性，使学生能认识事物内在规律性，进而培养学生运用理论解决实际问题的能力。例如：在讲约束时，重点讲清各种约束的结构特点及反力的区别，利用教具进行直观启发，如引导学生分析：埋在土中的立柱当下端的填充料分别为沥青加麻丝和水泥加细石时，应该将其分别简化为什么模型，为什么砖石房屋横梁的两端埋入墙体内，此时横梁两端所受的约束可以简化成什么模型，讲结构时，讲清楚各结构组成的特点及荷载传递的途径，按照实用上许可的近似程度进行简化。让学生分析钢筋凝土单层厂房及焊接钢桁架分别能简化成什么模型，以此锻炼抽象概括能力和理论联系实际的能力。
三、讲练结合
众所周知，建筑力学中计算内容较多。为了使学生迅速掌握有关计算要领，在教学中应注意讲练结合。所谓讲练结合，就是把教师讲授和学生练习有机地结合起来，使讲练互相促进，相得益彰，迅速而有效地实现教学目标。例如，我在介绍力矩的计算，即力F使物体绕O点的转动效应M0（F）＝±Fd这部分内容时，常常发现学生有两个问题容易疏忽，从而导致力矩计算结果错误：一是不注意公式中的d是指矩心O到力F作用线的垂直距离；二是不注意力矩的正负规定。针对以上两个问题，在介绍完力矩的计算公式后，接着出了四道求力矩的小题目，让学生练习。 题目1：直接标明矩心O到力F作用线的垂直距离d。题目2：不直接标明矩心O到力F作用线的垂直距离d，而仅标注一个斜向距离。 题目3：力F使物体绕O点作逆时针方向转动。 题目4：力F使物体绕O点作顺时针方向转动。
解答提示：第1题直接求解；第2题应注意将题中所标注的斜向距离先化为垂直距离d，然后再求解；第3题应注意结果取正值；第4题应注意结果取负值。通过这样四道小题目的练习，学生真正掌握了力矩的计算。
在运用讲练结合教学方法教学时，应注意“精讲”和“多练”。“精讲”就是指教师要讲清、讲透每一节课的重点和难点。“多练”就是指在课堂教学中，教师应多给学生练习的机会，并加以指导，达到理解、巩固所学知识和培养学生分析问题、解决问题能力的目的。
认真上好习题课，习题课是建筑力学课程的重要组成部分，是巩固和加深所学基础理论知识、培养学生分析问题及运算能力的重要手段，当教师讲完一定量的理论知识后，要及时地上习题课，对学生在作业中所出现的共同问题的习题，可以拿来作为典型的例题进行讲解，让学生自己谈一谈为什么会出现这样的错误，问一问自己是哪些知识点没有掌握？然后出几道类似的习题，让学生再做一做，达到举一反三，触类旁通的目的。
四、运用工程实例
《建筑力学》课程不同于《数学》等基础课程,有很强的工程背景,且工程应用性强。在教学中,应注重引进工程案例进行讲授,如讲授压杆稳定时,引入施工中脚手架设计、现浇混凝土大梁模板支撑系统失稳等案例,引导学生结合所学的理论知识处理工程实际问题。由于学生对案例分析很有兴趣,一旦发现今后工作中的问题能够自己解决,将极大地提高学生的自信心与学习积极性,从而主动去查阅相关资料,通过自学加强对本课程的理解。这样既可培养学生工程意识和分析问题、解决问题的能力,又可加强理论知识在工程实际中的应用能力。
建筑力学源自于建筑工程，大部分学生对建筑工程中典型构件和典型做法往往比较了解，如果教师在教学过程中充分利用建筑工程中典型构件和典型做法作为学习媒介，做到让力学知识和实际运用相结合，那么学生的学习目的必然会进一步明确，学习的动力会进一步增强。在这方面我做了两点尝试：第一是让学生用所学知识进行有关典型构件的计算。例如，在介绍了平面平行力系的平衡条件后，让学生考虑工程中常用机械塔式起重机在空载（不吊重物）时及满载（起吊最大重量）时会不会倾翻？在介绍了摩擦力的计算后，让学生考虑工地上常用工具砖夹为什么能将四个砖块夹起？在介绍了梁的正应力计算之后，让学生考虑工程中常见的矩形截面梁为什么截面的高度通常大于截面的宽度等等。第二是让学生用所学知识解释工程中的有关典型做法。例如，阳台挑梁中的受拉钢筋为何配置在其上部？而像教室等地方用的简支梁中受拉钢筋却配置在其下部？脚手架搭设时为何要设置斜撑？钢筋砼结构在工程中为何得到了广泛运用？通过这两个方面的尝试，活跃了课堂气氛，更重要的是让学生切切实实地体会到了学有所用，收到了很好的教学效果。
结束语
如何激发学生学习兴趣、引导学生自我思考，让学生在有限的学时内掌握力学基本原理是专业教师长期困惑的问题。在今后的教学工作中，我们不仅要注重理论的创新更要兼顾实践的创新，让学生在学习力学的同时，理解力学在土木专业中的作用，在工程实践中的应用，为学生学习后续相关专业课程提供理论基础。
