祝捷 传李京 周鑫

(中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083)

2010年6月，教育部启动“卓越工程师教育培养计划”，提出面向工业界、面向世界、面向未来，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人才资源优势，增强我国的核心竞争力和综合国力。强化培养学生的工程能力和创新能力是卓越计划的主要特点之一。

为了培养学生的创新精神和实践能力，本文作者在建筑结构课程的教学中引入体验教学环节，通过精心设计的教学情境让学生“先行后知”，通过学生的动手实践和教师的分析总结，帮助学生加深对结构设计基本原理的理解。

1 体验教学的理论基础

“体验”的语义最早出现在我国《淮南子·氾论》“故圣人以身体之”和《荀子·修身》“好法而行，士也;笃志而体，君子也”。20世纪30年代，陶行知先生提出的“教学做合一”，为体验教学的具体实施提供了指导，其主要内涵包括:

1)做是学的重心，也是教的重心;2)做是“在劳力上劳心”的手脑并用;3)教学做是围绕实际生活而展开的教学活动;4)教学做合一并不排斥书本，但也绝不将书本看成是教学做的唯一工具;5)教学做合一的目标直接指向于教会学生做事，帮助学生获取真知。

20世纪90年代，杜威提出了以学生为中心、活动为中心、经验为中心的教学方法，强调人们学习活动中体验的重要性，倡导从做中学的理念，让体验成为学习的组织核心［1］。杜威的“做中学”、罗杰斯的人本主义教学思想，以及戴尔的“经验之塔”共同构建了体验教学的理论基础［2］。在设计体验教学活动时，应注意与教学内容紧密联系、适应学生知识水平和心理特点，且与实际生活紧密联系。与此同时，体验教学法对教师的教育智慧和组织教学能力提出了更高的要求［3］。本文将详细阐述体验教学在建筑结构课程的实践情况。

2 体验教学的实施

2．1 体验教学的课堂设计

建筑结构是建筑学专业本科生的必修课。课程内容涵盖了钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构、地基基础和结构抗震，其中包含大量概念性知识和方法性知识［4］。学生不仅要理解结构设计的基本理论，而且逐渐具备分析一般结构问题的能力。

建筑结构课程各章知识点并不孤立。钢结构、钢筋混凝土结构和砌体结构中都涉及轴心受压构件［5］，轴心受压构件是建筑学专业建筑结构教学大纲中的重点内容。轴心受压构件的计算公式如下:

1)混凝土结构轴心受压柱正截面承载力计算公式:

2)砌体结构受压构件承载力计算公式:

3)钢结构轴心受压构件的整体稳定计算公式:

为了使学生理解全面系统，教师通常会在讲解相关设计方法之后，通过对比、分析和总结将三种结构中的轴心受压构件内容加以联系。由于教学大纲安排钢筋混凝土结构和砌体结构先于钢结构，学生对“柱”的破坏形态和基本原理有所了解。我们利用“学习迁移”的有效作用，在“钢结构轴心受压构件”一节设计了“先行后知”的体验式教学环节，授课过程的教学设计如图1所示。

图1 “钢结构轴心受压构件”一节授课过程的教学设计图

教师在课题导入时首先让学生观察“柱”的受力情况，由动态演示引出受压构件的计算简图［6］，然后进入体验教学环节。按照事先分好的小组，教师要求每个小组利用1张A4打印纸制作“柱”模型，课堂讨论和制作时间为10 min;学生现场完成之后，教师对学生各组模型进行点评和分析，给出整体稳定和局部稳定的概念，随后进入钢结构轴心受压构件计算原理和设计方法的主题内容。课后安排实践性作业，即改进课上制作的“柱”模型并提交分析报告。在学生完成报告之后，教师认真批阅，对完成情况好的小组予以鼓励，与学生讨论并提出“受力性能优良的受压构件”的设计建议。

2．2 学生对体验教学的反馈

我校建筑学专业本科生在学习建筑结构之前，先修了建筑模型课程，并配有2周时间进行模型设计与制作。这为建筑结构课程的体验教学提供了良好的前期条件。学生对制作“柱”模型表现出极高的学习热情和创作愿望，他们利用课余时间对模型进行了简单的加载工作(见图2)。表1列举了部分纸柱模型的几何形式和其基本参数。由表1可知:模型的截面形式既有实腹式，又有格构式;柱高为10 cm～15 cm;模型重量大多数控制在8 g以内;为了保证模型具有足够的承载力，学生把纸柱的长细比控制在83以下。

图2 学生对纸柱进行加载测试

表1 纸柱模型的几何形式和基本参数

在学生反馈的意见中，“实践出真知”成为大家的共识，主要包括以下几方面:

1)每个小组都在完成2个～3个模型的基础上提出优化方案，通过模型的简单加载，学生认识到仅关心柱体高度是不够的，应设计好柱的长细比保证其整体稳定性;

2)学生总结了两大惊喜:a．模型制作时大家从没听说实腹式和格构式等专业术语，但制作的模型竟然包含两类截面形式;b．谁都没想到由一张A4纸做成的纸柱可承受10 kg的重量;

3)学生喜欢以动手实践完成作业的方式，建议多采用类似教学方式。

2．3 教师在体验教学中的作用

体验教学模式让学生发挥了主动性，突出了教学过程中学生的主体地位。但体验教学效果的好坏与教师的“配角”作用密切相关。

以“钢结构轴心受压构件”一节为例，由于教学设计中加入了体验教学环节，无疑缩短了教师的授课时间，这对教师讲课的严密性和精准性提出了更高的要求。教师在体验教学前必须吃透教材，充分把握体验教学与其他教学方式的关系，做好教学活动设计;在体验教学后要认真对待学生的反馈，及时纠正学生认识中的错误，促进学生加深对问题的理解。

体验教学时，教师的点评和分析尤为重要。以2．2节“纸柱模型”为例，完成后第2组学生提出“为什么他们的作品长细比最小但承载能力却最低”(见表1)。我们分析发现，与第2组仅利用打印纸卷成圆筒状不同，第1组，第4组在柱肢部位增设了竹签，第3组在柱头和柱脚处粘结木板，约束柱肢的侧向变形，这些措施有效提高了模型的强度和稳定性。经过教师的点评之后，学生对受力性能良好的受压构件有了更深刻的认识。

充分发挥体验教学的作用，还有赖于教师建立有效的考核机制。教师可以利用考试的“指挥棒”作用引导学生转变仅仅依靠做题的学习方式，鼓励理论联系实际，动手实践，提升设计能力。作者讲授的建筑结构课程考核成绩由调查报告、模型制作、平时作业以及期末考试等多个环节组成。学生意识到建筑结构知识固然重要，运用课程知识分析、解决实际结构问题更重要。

3 结语

教学做合一的体验教学模式符合“卓越工程师教育培养计划”的基本原则。通过“分组讨论、动手实践、点评分析”的体验教学设计，学生在建筑结构课堂中实现了积极主动、协作进步的学习过程，避免了学习过程“体验缺失”的不足;教师则通过解答和分析学生体验中发现的问题，促进学生深入理解结构设计的基本原理，逐步培养学生分析、解决实际问题的能力。

由于课堂是动态的，教学情境不断变化，因此良好的体验教学效果，要求教师全面把握教学内容，处理好体验教学和其他教学方式的关系，精心设计教学环节，做好备课工作，及时调控课堂情境，最大程度调动学生的参与热情。

应当指出，引入体验教学后，学生的学习兴趣明显提高，愿意和老师讨论建筑设计中遇到的实际问题。师生之间的讨论和交流增加了，教师渐渐成为学生集体讨论的重要成员。可见体验教学对构建良好教学氛围、和谐师生关系大有好处。

［1］杜 威．民主主义与教育［M］．王承绪，译．北京:人民教育出版社，1990．

［2］杨四耕．体验教学［M］．福州:福建教育出版社，2005．

［3］张金华，叶 磊．体验式教学研究综述［J］．黑龙江高教研究，2010，194(6):143-145．

［4］李玉英．教学改革中综合型人才培养的研究［J］．山西建筑，2011，37(4):252-253．

［5］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(Z1):49-51，55．

［6］林宗凡．建筑结构原理及设计［M］．北京:高等教育出版社，2008．

［7］祝 捷．数值模拟在建筑结构教学中的应用［J］．北华航天工业学院学报，2011，21(3):33-34，43．