建筑學專業建筑力學課程教學研究及其評價體系改革

張永山　汪大洋等

摘要：為實現建筑學專業建筑力學課程的教學目標，分析了建筑力學課程教學和評價體系所面臨的問題和挑戰，提出了進一步完善建筑力學課程體系、改進教學方法、改革教學評價體系的方案和措施，并應用于廣州大學建筑學專業建筑力學課程的教學實踐，取得了較為顯著的效果。

關鍵詞：建筑學專業；建筑力學；教學研究；評價體系改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2015）03-0023-04

建筑學專業開設力學課程的目的，從學科培養的角度看，是為后續的建筑結構、建筑材料、建筑施工技術等課程準備必要的力學基礎知識。從培養未來建筑師的目標看，是使建筑學專業的學生具備一定的力學功底和明確的結構概念，建立與結構工程師對話與合作的專業知識基礎，共同設計出造型美觀、結構合理的現代化建筑。

建筑力學課程開設三十多年來，相關教學工作者在教學理念、教材整合、教學模式、評價體系等方面進行了深入研究和實踐。在教學理念上，熊華復[1]和楊其偉[2]指出，建筑學專業的建筑力學課程教學應當服務于建筑學專業的需求，在教學目的和教學側重點方面應與土木類專業有所不同。李前程和安學敏[3]對建筑力學課程的教學內容作了系統整合，編制了自成系統的《建筑力學》教材。為應對當前高校按大類招生，拓寬專業面帶來的縮減建筑力學課程教學學時的壓力，韓鳳霞[4]、楊婷連[5]、唐明[6]、榮國瑞[7]等在教學內容、教學方法和考核方式上進行了有意義的改革與嘗試。

但是，隨著中國建筑行業在外延和內涵兩方面的迅速發展，建筑學的專業理念不斷革新，對建筑學專業學生在力學和結構工程方面的專業知識體系提出了新的要求，也給建筑力學課程的教學和評價帶來了挑戰。筆者從分析建筑

學專業的學科特點和建筑力學課程的教學目標入手，對建筑力學課程的教學理論體系提出改革建議，力圖建立有針對性的教學理論體系。通過進一步整合教學內容，調整教學側重點，完善建筑力學課程體系，并引入多種教學評價方法和模式，建立適應課程教學理論和教學目標的創新教學評價體系。

一、建筑力學課程教學和評價體系所面臨的問題和挑戰

首先，建筑學專業開設建筑力學課程的目的與土木類專業存在很大差異。建筑師掌握力學和結構知識的目的：一是使其新穎的建筑設計方案具備明確的結構意義，二是與結構工程師進行專業層次的交流，而不像結構工程師那樣專注于局部的構件分析或精確的數值計算。雖然大多數建筑力學課程的授課教師對這一差異有一定的認識，但在實際的教學過程中卻未能引起足夠的重視，采用了與土木工程專業完全相同的教學思想和方法進行授課。

其次，教學學時被削減，為保證建筑力學課程理論體系的完整性，建筑力學課程體系需要進一步改革。雖然建筑力學作為一門單獨的課程概念提出已有三十多年，但其所涵蓋的理論力學、材料力學、結構力學三個知識板塊之間仍然存在著系統性差，缺乏相互貫通和滲透的問題，造成部分內容重復。此外，由于教授建筑力學課程的教師大多出身于工程力學專業甚至結構工程專業，出于專業習慣，有過多重視定量分析，忽視定性分析，過分強調學生的計算能力和解題技巧，而忽視力學理論在建筑設計中的實際應用的傾向。

最后，現有的由期末考試成績評價教學效果的單一模式亟需改革。建筑學專業建筑力學課程總的教學目標是培養未來建筑師的基本力學素養，理解建筑形式與結構骨架間的相互依存關系。這一目標與結構工程師通過理論分析和精確計算確定建筑體系的結構細節完全不同。傳統的書面考試難以對課堂教學效果和學生掌握力學知識的水平及其實踐能力作出有效評價，亟需改革。

二、 解決方法和改革措施

（一）建筑學專業建筑力學課程教學理論體系改革

如前所述，建筑學專業開設建筑力學課程的目的：一是培養學生自覺在建筑構思與設計過程中選擇合理的結構體系和結構布置方案；二是為后續的專業課程如建筑結構、建筑材料和建筑施工技術等打下所需的力學基礎知識。

前者要求建筑力學課程所涉及的力學知識范圍要有足夠的廣度，了解建筑結構和構件在各種荷載及非荷載因素作用下的受力特征，在建筑構思時自覺地融入結構分析概念，對結構形式作出合理的選擇。為實現這一目的，在建筑力學的教學過程中必須

培養學生的定性分析能力，讓學生準確把握基本的力學概念和力學原理，掌握從力學和結構設計的角度去分析問題和解決問題的出發點和基本流程，了解最前沿的力學分析方法和計算軟件。

從后者的角度看，建筑結構課程的學習需要預先掌握結構的計算簡圖、物體的平衡、構件的內力計算與內力圖的繪制等力學知識；建筑材料課程的學習需要預先掌握材料的拉壓特性、應力和應變分析、強度理論等力學知識；建筑施工技術課程的學習需要預先掌握荷載的簡化計算、連續梁的內力分析以及強度、剛度、穩定性的校核等力學知識。由此可知，在某些基礎內容和重點內容上，建筑學專業的建筑力學課程還要有一定的深度要求。因此，在建筑力學課程的教學過程中要注重培養學生基本的定量分析能力，讓學生了解定量分析的理論和基本方法，能夠準確應用相關定理和公式作出精確無誤的計算分析。

此外，由于建筑師的工作被認為更傾向于藝術范疇，建筑學專業開設的課程大多強調藝術修養和感性思維方式。作為建筑學專業難得的強調理性思維和形式邏輯的建筑力學課程，在建筑學專業學生長于感性思維的頭腦里植入理性思維的種子，使感性思維和理性思維在一個較高層面達到平衡與和諧，這對于未來建筑師設計出具備創造性和藝術性的建筑具有重要意義。因此，建筑力學課程的教學不應當完全回避邏輯嚴密、數學基礎要求較高的公式推導過程。在建筑力學教學過程中適當地詳細講解個別公式的推導，一方面可以防止力學課程的教學完全變成解題方法和解題模式的簡單傳授，另一方面也可以使學生了解力學學科研究分析問題、解決問題的角度，培養和強化學生的理性思維能力。

綜上所述，在教學理論體系方面的改革要注重拓展建筑學專業建筑力學課程力學知識覆蓋的廣度，根據學科特點的要求保留和深化必要的定量分析和精確計算，有意識地培養學生的理性思維能力。

（二）建筑學專業建筑力學課程體系改革

基于前述建筑學專業建筑力學課程教學理念，對建筑力學課程體系、教學內容和教學側重點進行調整。

（1）教學內容整合

根據建筑學專業建筑力學課程的教學目標和力學學科內在的系統性，將教學內容整合為四個部分。第一部分是靜力學部分，包含物體的受力分析與結構計算簡圖、平面力系的簡化、物體系統的平衡三個章節。第二部分是靜定結構部分，包含平面體系的幾何組成分析、靜定結構的內力計算、多跨靜定梁和靜定平面剛架三個章節。第三部分是結構強度與穩定性計算部分，包含材料的力學性能和力學試驗、桿件的應力分析與強度條件、穩定性基本概念與壓桿穩定性、梁和結構的位移四個章節。第四部分是超靜定結構部分，包含力法、位移法、力矩分配法三個章節。

對教學內容進行整合的目的，一方面是根據建筑力學課程的教學目標，將原有三門力學課程中一致或相關的內容歸并或有機地融合在一起，理順邏輯主線，縮減學時；另一方面是根據建筑學的專業特點，調整各章節授課的側重點，使各部分知識深度、廣度和能力培養要求與教學目標相吻合。

（2）舉辦專題講座

建筑學專業開設建筑力學課程的目的之一是使建筑師在建筑構思時自覺地融入結構分析概念，對結構形式作出合理的選擇。這就要求建筑學專業學生的力學知識要有足夠的廣度，對前沿的力學和結構分析方法有一定的了解。但目前建筑力學課程的教學現狀，卻止步于經典的結構分析理論，未能實現與現代結構分析方法的接軌。為彌補這一缺陷，可以在完成建筑力學課程基本教學內容的基礎上，針對性地開設拓展學生力學知識的認知性講座。目前廣州大學開設的相關講座包括：“結構動力學知識初步”，簡要介紹結構動力學的研究思路和基本分析方法；“建筑新材料及其力學行為”，從力學的角度介紹建筑用新材料的性能特點和適用結構；“地震與工程結構抗震”，簡要介紹工程抗震的一般概念；“有限元方法與有限元軟件”，介紹有限元基本原理和常用的大型有限元軟件。通過舉辦

這些專題講座，使學生對力學和結構工程專業的研究方向有一個大致的了解，知曉結構工程師進行結構設計的一般流程和分析重點，奠定與結構工程師開展對話與合作的專業知識基礎。

（3）鼓勵并指導學生與土木工程專業的學生組隊參與各類建筑設計項目及競賽

為增強學生運用專業理論知識進行建筑設計的實踐能力，各開設建筑學專業的高校都會鼓勵學生參與各種級別的建筑設計項目和競賽。以廣州大學為例，僅2012年和2013年就有“國際大學生建筑設計競賽”、“挑戰杯”、“全國綠色建筑設計競賽”、“五校建構大賽”、“天作杯全國大學生建筑設計大獎賽”等多種設計競賽項目供學生選擇。這些設計項目和競賽的開展提高了學生學習專業知識的積極性，鍛煉了建筑設計實踐能力。

但是，一個共同的缺陷在于，學生和指導教師在選擇成員組隊參加競賽時，往往將眼光局限于建筑設計本身。設計中所關注的熱點也局限于建筑技術和建筑藝術方向的問題，完全忽略了力學和結構的概念，以至于設計出的作品毫無結構的考慮，甚至出現造型獨特美觀的結構“站不起來”的窘況。

為了培養學生在建筑構思時自覺形成結構概念、養成與結構工程師開展對話合作的習慣，建議充分利用已有的項目和競賽資源，鼓勵建筑學專業和土木工程專業的學生合作，組隊參賽并予以指導，使學生在實踐中體會和理解力學和結構學科研究問題和解決問題的基本思路和一般方法。

（三）建筑學專業建筑力學課程評價體系改革

與建筑學專業建筑力學課程的教學理念相適應，其對應的課程評價體系應當包含力學基本理論和分析方法的深度考核、力學知識了解和應用的廣度考察，以及自覺將力學和結構概念應用到建筑設計的過程性評價。

基于這一思想，對建筑學專業現有的建筑力學課程評價體系進行改革：（1）必須掌握的力學概念、基本理論和計算方法的考核，占60%，采用閉卷考試方式進行

。（2）建筑設計相關力學知識廣度的考查，占20%，采用大作業的方式要求學生自主觀察建筑設計過程中遇到的力學現象，運用所學力學知識進行討論分析并給出定性結論。如果在分析時遇到建筑力學課程未能涵蓋的力學知識，鼓勵學生通過查閱資料和相互討論自行解決，以培養自主學習的能力。（3）建筑設計過程中的力學知識應用，占20%。鼓勵學生參與各種建筑設計競賽，在設計中有意識地融入力學和結構概念，并將其分析過程和設計理念寫成研究報告，進行評分。未參加建筑設計競賽的學生可以在完成學校規定的建筑設計大作業時完成此項工作。

三、教學實踐

文章所提的教學改革措施和方法緊緊圍繞建筑學專業建筑力學課程的教學實踐展開，自2011年以來，已經在廣州大學建筑學專業2009、2010、2011、2012四個年級267名學生的建筑力學課程教學過程中進行了實踐，取得了明顯的效果。除了不及格率和不及格人數有明顯下降之外，學生對建筑力學課程學習的積極性和主動性也大為提高。在學校組織的匿名教學評價體系中，學生紛紛表示學到了專業知識之外的知識，更重要地是掌握了力學的思維方式和運用力學知識分析、解釋工程中的力學問題的能力。

四、結語

建筑學專業的目標是培養未來的建筑師，建筑力學課程的教學側重點與結構工程、工程力學等專業有所不同。根據這一教學目標，建筑學專業的建筑力學課程應當在強調建筑學專業力學知識廣度的同時，注重部分基礎內容和重點內容的深度要求。在科學思維能力的培養上，充分認識到力學課程對建筑學專業學生理性邏輯能力培養的重要意義。鼓勵學生將力學課程的學習和建筑學專業其他課程的學習相聯系，在建筑設計過程中融入力學和結構的思想；鼓勵并指導學生與結構專業的學生組隊參與各類建筑設計競賽，培養學生在建筑構思時自覺地融入結構概念的素質和與結構工程師對話合作的能力。將學生在建筑設計中的力學和結構分析過程納入教學評價體系，引導其積極利用力學知識解決建筑設計中遇到的力學和結構方面的實際問題，使力學理論知識與建筑實踐相結合，最終實現課程的教學目標。參考文獻：

[1]熊華復.建筑學專業力學教學改革的思考與實踐[J].新建筑，1999（5）：61.

[2]楊其偉.建筑學專業力學課程改革的探討[J].中國會議，2000：162-164.

[3]李前程，安學敏.建筑力學課程教學改革嘗試[J].高等建筑教育，1994（2）：20-21.

[4]韓鳳霞.建筑學專業建筑力學課程教學探索[J].高等建筑教育，2013，22（4）：48-50.

[5]楊婷連，李文興，譚景和.對建筑力學教學內容改革的幾點體會[J].廣西高教研究，2002（1）：64-65.

[6]唐 明.建筑學專業建筑力學課程教學改革的探索與實踐[J].惠州學院學報，2005，25（6）：86-88.

[7]榮國瑞.建筑學專業建筑力學課教學改革的思路與實踐[J].高等建筑教育，2000（9）：42-43.

（編輯 梁遠華）