邱燕红

为了加强建筑力学与结构课程的理论与工程实际的联系，突出该学科的实用功能，可以运用案例情境教学法，笔者以“静定平面桁架结构”章节为例，创设试验情境、案例情境、问题情境，使得案例教学与情境教学法相互融合，充分调动学生学习积极性，引导学生独立思考，分组讨论平面桁架结构模型的受力特征并总结规律。

一、案例情境教学法的提出背景

建筑工程专业是众多高职院校的重头专业，建筑工程的学习离不开对“建筑力学与结构”知识的充分理解和掌握。该课程理论性较强，但是它来源于实践，又指导实践。传统教学偏重于理论，因此，该课程教学改革迫在眉睫。力学与结构作为抽象的理论知识点，应使教学紧密结合生活实际，让学生学会从力学角度去观察身边的建筑结构，思考力学与结构问题应成为教学过程的重要环节之一。

在《大教学论》中，捷克教育家夸美纽斯就已提出了案例教学和情境教学的思想。为了培养学生理论联系实践的能力，笔者进行了案例情境化教学改革，使得案例教学与情境教学法实现融合，更好地辅助教学。几个学期的教学实践表明，这种教学模式能有效提高学生兴趣，明显比传统的教学模式更受学生欢迎。案例情境教学法值得工作在一线的高职院校教师进一步探索和实践。

笔者认为，高职高专“建筑力学与结构”案例情境教学法指在教学过程中以案例和情境为载体，围绕教学目标创设与教学内容相辅相成的情境，以及供学生学习的工程案例，将理论知识转化为学生的学习动机和兴趣，帮助学生理解所学知识，引导学生进行探索，提升学生理论指导实践的能力。因此，在“建筑力学与结构”课程中，“案例导入—情境模拟”教学是一个非常有效的方法，有助于培养学生的实践与创新能力。

二、案例情境教学法——创设问题、试验、案例情境

建筑力学与结构的教学应围绕“案例导入—情境模拟”教学法开展，按照试验—理论讲解—实践应用的认知规律，对课程教学模式进行整体设计，开展模型试验情境模拟、工程实例情境模拟、问题情境模拟等教学研究。在这个过程中，教师作为课程的总设计师，预设实际问题，营造相关的工程实例情境，让学生面对问题，独立思考并进行创造性思维，提高创新能力和解决问题的能力，指导学生归纳、总结建筑力学与结构的相关原理与规律，加深对课程所学知识的理解，从而实现融会贯通。

基于上述考虑，笔者在教学工作中开展了一系列探索与研究。在此，以“静定平面桁架结构”为例进行说明。“案例导入—情境模拟”的出发点是为了提高学生对建筑力学与结构课程的兴趣。所以，案例情境模拟必须贯穿整个课堂教学设计，包括课前、课中、课后，教学方案设计必须植根于建筑力学与结构课程的理论基础，同时又不能过于枯燥，应让每一个学生参与其中。因此，案例情境模拟教学的方案设计是教学成功的前提。

（一）创设“问题”情境——实验视频、案例导入新课

如何引出新课是课堂教学的重要环节。在正式讲授教学内容之前，教师通过一段与知识点相关的实验视频、微课视频或工程案例等情境引入课堂，并据此提出与教学有关的一些问题，以引起学生的好奇与思考。这是激发学生认识兴趣与求知欲的有效方法。“创设问题情境”是把有启发性和需要解决的问题，有意识地、巧妙地与所要讲的知识相联系，在学生心理上造成一种悬念，引导学生提出问题，最大限度地调动学生的学习积极性，激励学生克服困难去解决问题，在解决问题的求知欲驱使下，不断探索完成解答，形成自身新的认知结构。

笔者在讲授“静定平面桁架结构”这个章节时，通过播放一段关于静定简支桁架结构三点抗弯实验视频，激发学生的求知欲。视频结束，教师提示学生留意试验现象，在跨中竖向荷载作用下静定桁架的端柱和下弦杆首先发生破坏。要求学生在接下来的课堂教学中思考以下问题：①为什么静定桁架简支梁与同等跨径的实腹梁相比，抗弯承载力更高；②端柱和下弦杆首先破坏的原因。这种与直观内容相联系的教学方式吸引了学生的注意力，激发了学生的学习兴趣，同时也让学生认识到建筑力学与结构还是一门很有实用价值的课程，从而调动了学生的学习积极性。

（二）创设“试验”情境——静定桁架模型试验

基于“静定平面桁架结构的内力计算”一章，为了培养学生创新精神和实践能力，形成乐于研究、勤于动手、善于分析和解决问题的积极主动的学习方式，笔者提出“桁架桥模型情境模拟试验教学”方案，此教学方法同样适用于建筑力学与结构中梁、拱等杆系结构受力分析的教学。工程桁架是由若干直杆在两端通过焊接、铰接、铆接所构成的几何形状不变的工程承载结构。“静定简支桁架桥”则是以桁架作为上部结构的简支桥梁。

图1简支桁架桥模型实例图

1.试验情境模拟教学设计及实施方案

试验情境模拟教学方案以“桁架桥梁模型制作比赛”形式开展，要求学生分组进行，5人一组，自主设计制作纸桁架桥模型、竹桁架桥模型或木桁架桥模型，制作模型的难点在于构件之间的连接。“桁架桥模型”的材料可以为竹签、泡沫板、紙皮、纸张、线绳、白乳胶、502胶水等。考虑到竞争的平等，比赛规则规定了桁架杆件的基本材料是学生随手可得的竹签或方便筷，桥面板采用纸张，节点板采用泡沫板或者纸皮。为便于后期静载试验，学生应合理设计“桁架桥模型”尺寸大小，必须保证桥面跨度在30cm～50cm。

要求学生课前完成模型制作，在课堂上对简支桁架桥模型进行竖向静载逐级加载试验，以20本建筑力学与结构教材（总重量约20kg）作为静载，每次加载2本建筑力学与结构教材（约2kg），均匀缓慢地加载到学生的桁架桥模型上，查看模型的受力状态和变形情况，并与课堂前三分钟播放的静定桁架模型抗弯试验破坏现象做对比，引导学生发挥团队合作精神，积极思考，总结模型破坏特征，分析模型破坏原因，利用本节所学知识点提出合理的模型优化方案。

为激发学生学习兴趣，充分调动学生的积极性，鼓励学生积极参与模型的制作，笔者在桁架桥情境模拟试验中引入竞争、奖励机制。最后按照评定标准测评竖向静载和水平荷载的试验结果，同时每个小组必须递交一份制作说明书（注明小组作品的名称、使用材料、设计理念、作品的受力性能及其受力简图、作品的特点及优势等），评选出优秀奖项，获奖小组成员的平时成绩可加分。

2.试验情境模拟测评标准——体现科学性、先进性、安全性、实用性、美观性

（1）简支桁架桥模型情境模拟试验测评的主要指标——结构安全性。

①结构的整体安全性：几何构成、结构整体稳定性。结构整体稳定性体现为节点的断裂、桥体的摇晃等。

②构件（二力杆）的安全性指标：强度、刚度、稳定性；强度破坏表现为杆件的拉断、压坏；刚度破坏表现为桥面的竖向挠度变形过大；局部稳定性体现为杆件的压屈失稳。

上述安全测评指标，实质就是高职建筑力学与结构课程的核心内容。因此在下达模型制作任务前，教师务必要向學生强调试验模型结构安全的重要性。作为建筑工程类专业的学生，保证结构的安全性，是做好试验模型的首要条件。

（2）结构美观。

在保证结构安全的前提下，动员学生充分发挥创造性思维，赋予桥梁试验模型更优美的外观造型。

3.教师点评总结、师生互动

（1）课前准备：为了有效实施“试验情境模拟教学法”，教师应提前做好教学准备。

（2）课前、课中辅导：针对课前模型制作过程中学生提出的问题，给予及时的帮助与指导；在课堂情境模拟教学中与学生进行交流互动，引导学生思考模型试验破坏的特征与原因；同时在课堂教学中融入“二力杆、强度、刚度、侧向失稳、整体稳定性以及局部稳定性”等基本概念，为枯燥的术语赋予生动的说明；结合学生自行制作的桁架模型，能更形象生动地介绍桁架结构特殊节点的识别方法及其受力特征，激发学生的学习情绪。

（3）教师点评：教师适时对学生的作品和发言进行点评，并针对试验情境模拟结果，做出合理的归纳，总结出其规律、特点。

（三）创设“案例”情境——以实践性问题扩展情境

以典型的工程案例为依托，设计一些贴合课堂教学目标和内容的案例，并向学生下达任务，可以督促学生积极分析和思考真实学习任务，在教师的启发指导下，以小组讨论的方式，各小组提出解决方案。创设“工程实例”情境教学法，能有效培养学生运用所学的理论知识分析、解决工程实际问题的能力。

例如讲授“工程桁架”如何简化为“建筑力学与结构平面理想桁架模型”及其内力分析时，可以设计一个学习案例“观察图片中厂房屋顶多边形桁架结构，要求学生对它进行力学分析：画出理想桁架的计算简图，找出结构中的特殊节点，判断拉压杆，判断零杆，画出上弦杆、下弦杆、腹杆、立柱的内力图等”。以小组讨论的形式，通过对学习案例的分析，教师引导学生思考、讨论、分析，直至得到一个合理、准确的结论。通过创设“案例”情境，让学生体会到运用书本所学的理论知识解决工程设计问题的乐趣，提高学生自主学习的积极性以及理论联系实践的能力。

图2厂房多边形桁架屋顶结构

三、结论

在课堂教学设计过程中，教师需要结合不同教材，根据理论联系实际的教学方法，将情境模拟与案例教学法有机地糅合在一起，去精心设计问题情境、案例情境、试验情境，合理运用案例，能有效提高教学效果。

实践证明，在教学中引入“案例情境教学”可以收到化难为易，化抽象为具体，化枯燥为有趣的效果，为学生开启了建筑力学与结构的探讨之门，激发学生的学习兴趣，并以此培养和激发学生的学习动机。在整个教学过程中，学生是主体，教师是主导，学生的学习动机、兴趣是教学过程的核心。今后的教学改革研究中，运用信息化技术加强案例情境教学法在建筑工程专业课程教学中的应用是非常必要的。

[基金项目：广东省高等教育学会高等教育科学研究十三五规划课题“高职《建筑力学与结构》教学改革——培养学生实践和创新能力”（16GYB095）。]

参考文献：

[1] 柳海民.教育学概论[M].北京：北京师范大学出版社，2015.

[2] 刘晓敏.建筑力学与结构[M].北京：高等教育出版社，2015.

[3] 李丙申.建筑力学[M].北京：机械工业出版社，2013.

责任编辑陈春阳