新工科背景下高職建筑力學課程教學改革探索

李巍娜 陳智科 梁偉英

摘 要：在新工科背景下，高校需要根據新技術、新產業的發展情況，培養與之相適應的個性化新型人才，但現階段建筑力學課程仍存在部分教學內容過于理論化、跨學科融合水平不夠高、教材相對陳舊、教學手段單一等問題。為此，應通過引入實際工程案例、增設實踐教學環節、深化學科融通、開發新形態教材、開展混合式教學、增加過程性考核權重等教學策略，以提升課程教學質量，培養適應時代發展需求的優秀工科人才。

關鍵詞：新工科；建筑工程技術專業；建筑力學；新形態教材；混合式教學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2024）12-0154-05

我國大力推動創新驅動發展機制，積極實施“中國制造2025”“互聯網+”等重大發展戰略，以新模式、新業態、新技術、新產業為代表的新常態經濟時代迅猛發展，對高素質工程科技人才培養要求提出了更高標準，加快新工科科技人才教育改革創新已迫在眉睫［1］。

根據新技術、新產業的發展需要，培養與之相適應的個性化新型人才，是新工科建設的主要目標和關鍵任務。這就要求高校作為培養社會發展所需各類人才的主陣地，必須貫徹“以人為本、以學生為中心、適應學生個性化發展”的理念，加快新工科個性化人才培養模式下相應課程教學改革的進程［1］。本文以建筑力學課程為例，深入研究教學改革問題，并從教學內容、教材建設、教學方法、考核機制等方面提出相應的建議。

一、新工科背景下建筑力學課程存在的不足

建筑力學課程是高等職業院校建筑工程技術專業的專業基礎必修課，為學生后續學習建筑結構、地基與基礎等專業課程，以及今后從事崗位工作打下必備的力學知識基礎。然而，隨著新工科建設標準的推進，現有的建筑力學課程存在的不足和問題日益顯現，值得教育工作者重視并進行深度反思，尋找改進的策略。從新工科建設標準的角度出發，現有建筑力學課程教學存在一些亟需解決的問題。

一是部分教學內容過于理論化，缺乏工程應用實踐內容。建筑力學課程主要包括靜力學的基本計算、結構約束反力的求解、軸向拉（壓）桿的強度計算、連接件的實用計算、梁的強度和剛度計算等內容。現有的建筑力學課程部分內容過于理論化，側重于傳授理論知識，占據了大量課時，造成學生的實踐應用訓練不足。新工科建設強調實踐性和綜合性，注重實際操作能力和創新思維的培養。而當前的建筑力學課程缺少實踐案例的引導和探討，學生雖然掌握了理論知識，但卻難以將理論知識應用于實際中。

二是課程跨學科融合水平不夠高，知識結構難以系統化。建筑力學課程旨在培養學生對建筑工程問題的簡化能力、力學分析與計算能力，涉及建筑工程多學科交叉組合，是建筑工程技術專業中具有新工科特征的課程。但由于該課程長期以來是獨立授課，尚未與建材、結構、物聯網、計算機科學與技術、智能建造新技術等課程內容有機融合［1］，導致學科課程“壁壘森嚴”。“交叉融合”的課程建設構想難以得到落實，使學生在對知識的掌握上難以融會貫通，也難以形成有積淀和創見性的實踐成果。同時，課程中缺少各種建筑結構的力學分析，不利于學生全面而系統化地形成知識體系。

三是教材相對陳舊，與大學生的認知特點有落差。以互聯網媒體為代表的新媒體，加快了建筑產業向智能化、信息化等方向發展，與之匹配的教材和教學模式應緊貼新時代、新業態、新產業的發展需求，并且要適應新時代大學生的認知規律。但不少高等院校的教材較為滯后，缺少與實際工程相結合的案例，較少介紹實踐操作的內容，缺少生動活潑、形式新穎、動態直觀的內容和表達形式，不利于培養學生的創新思維和學習興趣，難以滿足新時代建筑工程行業高素質復合型技術技能人才的培養需求。

四是教學手段單一，不利于學生主觀能動性的發揮。部分高校的教學方法和手段滯后，缺乏有效的互動和反饋，不利于學生發揮主觀能動性。新工科建設要求采用新穎的教學方法，注重培養學生的主觀能動性。然而，現有的建筑力學課程所采用的教學方式，如講授法、演示法等，往往容易忽視學生的參與感和體驗感。此外，教師往往難以得到及時、有效的反饋，使其難以了解學生的學習進度和理解程度。

最后是考核方式重結果輕過程，不利于培養學生的創新能力。新工科要求構建多元化的評價體系，注重知識的掌握程度，重視技能應用和創新精神。然而，目前的建筑力學課程評價多側重于考核理論知識，采用期終一次性考試的考評模式完成考評，缺乏對學生實踐能力和創新能力的考查，難以全面反映學生的學習效果。

二、新工科背景下建筑力學課程教學改革

與傳統工科相比，新工科更強調學科的實用性、交叉性與綜合性，其目標是培養工程實踐能力強、創新能力強的高素質復合型新工科人才。建筑力學作為工科專業學生接觸到的最早涉及工程問題的專業基礎課程，承擔著培養學生的邏輯思維、力學建模和解決復雜工程問題能力的任務。但仍存在部分教學資源不足、教學手段不夠多樣化、教學改革不夠系統化的情況，“滿堂灌”的授課情況也時有發生，難以滿足新工科背景下激發學生創造性、實現個性化發展的要求。高職院校應立足于新工科建設的時代背景，直面國家產業發展需求，打破舊機制和舊經驗的桎梏，突出以學生為中心、以創新為導向，對建筑力學等專業基礎類課程進行優化升級。通過開發新形態教材，搭建線上、線下混合式教學平臺，從實踐性、綜合性、教學互動和多元化評價等方面進行改進，使建筑力學課程更符合新工科建設標準的要求，提升教學質量和效果，培養出更優秀的復合型技術技能人才。以下是筆者關于建筑力學課程教學改革提出的幾點建議。

（一）增加工程實例和動手實踐環節

教師應讓學生認識到力學知識在工程中的重要性，為此可在建筑力學課程內容中增加實際工程案例的占比，授課時以具體的建筑工程為例，分析其中的受力情況，以此幫助學生理解和掌握相關的基本知識和技能。在進行案例分析的同時，教師可以結合工程實際，詳細講解該案例的設計思路、力學計算方法、結構優化策略等內容，使學生通過實例，明確理論知識的應用原理，以便更好地理解和運用建筑力學原理。例如通過新加坡新世界酒店設計時因漏算結構自重而垮塌的案例，強調荷載計算的方法和重要性；通過起重機起吊重物，解釋平面一般力系平衡方程在工程中的應用；通過木結構房屋大梁合理布置梁上荷載來減小梁內最大彎矩值的案例，解釋如何提高梁抗彎強度等。根據不同的教學內容，對應列舉不同的工程案例，可以有效地將理論知識與實際工程相結合，提高學生的學習興趣，落實立德樹人的育人目標。

教師也可以根據教學內容融入對應的實踐環節，如在分組完成設計任務的教學過程中，讓每個學生都參與制作模型，以提高他們的實踐操作能力，把握理論知識與實踐操作之間的緊密聯系，同時檢驗并鞏固學生已經掌握的知識，培養其分析、解決實際問題的能力，鍛煉創新思維、培養團隊合作意識。教師應鼓勵學生參加校級結構模型競賽，通過選拔參加區級乃至國家級的大學生結構設計競賽。教師把行業標準、規范融合到日常教學和訓練中，使技能教學標準化、規范化，落實職業道德、職業素養等基本要求［4］。通過競賽的方式，提高學生學習興趣，培養學生運用專業知識解決實際工程問題的能力和動手實踐能力，培養科學精神、工匠精神和勞動精神。

（二）構建交叉融合的課程體系

力學是連接工程與科學的橋梁，是工程科技的先導和基礎。很多學科都蘊含著力學問題，都涉及力學原理。而力學與其他學科的交叉滲透十分顯著，既涉及物理學，又涉及材料科學、計算機科學等，同時還涉及經濟學、環境學等，因此，需要打破對傳統學科課程認識上的局限性和主觀性，構建新穎的、具有交叉復合性的融合課程體系。這種交叉融合，可以讓學生從更廣闊的視角去理解和應用建筑力學知識，幫助學生開拓思維，激發創新內驅力。

教師可以通過引入建筑力學的計算模型，講授如何預測建筑結構在受力后產生的形變和應力分布；也可以引導學生思考，如何根據建筑材料的力學特性，選擇合適的材料來滿足設計要求和保證建筑的耐久性和美觀性；還可以實踐項目為主線，讓學生在實際操作中理解和掌握知識，并結合現代技術手段——建筑信息模型（BIM）技術，實現課程的高度融合。通過BIM技術，教師可以清楚地展示建筑結構、材料和力學的關系，讓學生在可視化的環境中學習和理解這些知識。

（三）優化適應“互聯網+”發展需求的配套教材

“互聯網+”時代，知識的傳播方式和人們的學習方式發生了極大改變，學習方式已從耳聽手記、被動接受，向以手機、平板電腦等為媒介的自主學習、探究式學習轉變［5］，亟需新形態教材，以滿足新時代學生的需求。教材應凸顯信息技術與教學深度融合的特性，同步規劃紙質教材內容與數字資源、在線課程內容，利用掃描二維碼等方式，將優質數字資源與紙質教材的對應知識點進行鏈接，動態直觀地呈現內容，使教材的表達形式突破傳統教材平面、單向、不易更新的限制，更加精練、立體、多元，從而激發學生的學習興趣和自主性。

1.融入實驗性的教學案例

實驗是科學探究的基礎，能夠讓學生在實際操作中學習力學原理，從而提升他們對學科的興趣和熱情。力學知識涉及日常生活的許多方面，教師可以提前錄制好力學實驗小視頻，并將實驗視頻的鏈接引入教材，讓學生可以通過掃碼等方式更直觀地學習知識點。例如，“梁橫截面正應力分布規律”這一知識點較為抽象，學生難以想象應力的分布特點。在教材配套的短視頻中，用一根矩形截面的橡皮梁，在梁的側面畫上與軸線平行的縱向線及與軸線垂直的橫向線，形成許多均等的小矩形，然后在梁的兩端施加一對大小為M的外力偶矩，使梁發生純彎曲變形，讓學生觀察梁的表層纖維，并發現一些纖維被拉長，一些纖維被縮短，纖維從拉長到縮短是均勻過渡的。教師適時引出“中性層”的概念，距離中性層越遠的地方，纖維伸長量和縮短量越劇烈，說明在同一個橫截面上離中性層越遠的地方應力值越大，從而引出梁橫截面正應力分布規律圖。通過大量使用具有實驗性的力學小案例，可以激發學生的創新思維和學習熱情，有助于培養學生的實踐能力、團隊協作和溝通能力。

2.融入工程案例圖片或視頻

以交互式數字平臺為載體，在建筑力學新形態教材里融入大量的工程案例圖片和視頻，對學生學習建筑力學會產生積極的影響。傳統的教材可能讓學生對理論和公式產生恐懼心理，通過使用圖片和視頻的方式，可以把復雜的理論和公式與實際工程案例聯系起來，讓學生更容易理解。例如在講解“力矩原理的應用”時，選用“無錫獨柱墩橋梁側翻事故”的視頻，引導學生計算該橋梁側翻時的傾覆力矩和抗傾覆力矩，并比較大小，分析側翻原因，可以幫助學生更深入地理解力矩的計算公式和計算原理。又如展示“廣東虎門大橋振動”事件的動態圖，讓學生觀察橋面如何發生明顯的豎向彎曲振動現象，闡明即使橋梁沒有遭到破壞，但是結構或構件變形過大同樣會影響正常使用，最終引出結論知識點：結構或構件除要滿足強度要求以外還要滿足剛度的要求。而選用“起重機起吊預制梁”的施工現場圖片，可引出如何正確地對物體進行受力分析并畫出其受力圖這一知識點。

在教材中融入工程案例圖片和視頻，可以更好地幫助學生理解和應用建筑力學理論，促進他們的專業知識和實踐能力的提升。

3.融入文化素質教育

建筑力學作為一門重要的工程學科，不僅僅要教學建筑結構和力學原理等知識，還需要在課程中展示國家文化和歷史底蘊。在教材中融入文化素質教育，可以幫助學生了解建筑力學背后的文化內涵和歷史沿革，激發他們對傳統建筑的興趣和熱愛，進而提升學習建筑力學課程的熱情，幫助他們學好這門課。同時，文化素質教育也能夠引導學生尊重和保護傳統文化，從而延續和傳承中華民族的優秀傳統文化。例如，在學習“連接件的類型——榫連接”時，教材內引入介紹我國山西朔州應縣木塔的文獻：該木塔建于公元1056年，是世界上現存最高大、最古老純木結構閣式建筑，應縣木塔的設計很巧妙，全塔上下沒有用一顆鐵釘，靠木構件互相卯榫咬合而成。這些建筑是中華民族智慧和藝術的結晶，每一棟古建筑都蘊含著豐富的建筑藝術和文化內涵。學生通過學習這些傳統建筑的結構和設計，可以了解到傳統建筑在構造和設計上的獨特之處，激發學生的發散思維，增強民族自豪感，培養既具有專業技術能力又具備良好人文素質的建筑人才。

（四）實施“六能”教學法，開展混合式教學

隨著信息技術、智能建造、物聯網和大數據技術的不斷發展，高校可以引入混合式教學模式，引導學生自主學習，同時轉變師生互動的形式和途徑，以符合當代學生網絡化、碎片化的學習需求，順應時代發展需要。

如以“研究和分析建筑結構的力學行為”為核心任務，通過線上與線下、理論與實踐有機結合，實現學生在學中做、做中學的目的。教學活動分為云端導學、課中研學、課后拓學三個環節。根據課程的特點，教師以建筑工程現象和任務為導引，通過啟能、賦能、增能、融能、釋能、強能等環節，實施“六能”教學，引導學生完成各環節的學習（教學流程如圖1所示）。

課前（線上），教師在線上學習平臺上傳學習任務單、微課、課件、習題庫、實訓任務指導書、原創視頻等數字資源，明確學習目標；學生觀看知識點對應的教學資源，自主學習，完成小組任務、課前知識點測試等，從而培養學生的自主學習能力。課中（線下），教師以“賦能—增能—融能—釋能”為軸開展教學活動，向學生展示小組任務，進行生生互評，教師點評自學效果；教師綜述學習內容，講解重點難點；學生提出疑問，現場互動答疑。通過“四能”教學層層遞進，逐步達成學習目標。課后（線上/線下），通過在線平臺布置課后作業、提供拓展資源，學生以小組為單位分析、討論工程實際問題，并在在線測試、在線討論等智能空間交流互動。教師可通過平臺了解學生的學習情況。

（五）完善考核機制，增加過程性考核權重

傳統的考核方式過于注重理論知識的誦記和復現，與新工科對工程實踐能力和創新精神的培養要求相去甚遠。因此，高校需要更新評價方式，打破單一的考試評價模式，依托大數據教學平臺，圍繞教學目標，采用師評、自評、互評等多元主體評價方式，覆蓋課前、課中、課后的教學全過程，突出過程性評價和發展性評價，以評價激發學生的學習動力和創新力，促進其全面成長。課改團隊經分析研判，并進行優化，將建筑力學課程的綜合評價重新整合、優化為三個部分：過程性評價、期末考試評價、增值評價。其中過程性評價占綜合評價的50%，主要考核學生的專業知識與技能、學習態度、課堂表現、討論參與度、團隊協作能力、規范操作能力、價值觀等，在課前、課中、課后三個教學環節的學習活動展開。教師在課前查閱教學平臺對學生學習任務點完成情況的統計記錄、討論交流情況等，通過這些記錄考核學生線上活動的參與度、活躍度和學習態度；課中，教師觀察組員之間分工情況、團隊協作能力、嚴謹程度、學習態度，以此評價學生是否具有團隊凝聚力、個人責任感，以及嚴謹細致、注重細節的職業精神；課后，教師查看學生自主完成作業情況，對學生的誠信、精益求精精神等方面進行考核［6］。

增值評價主要考核學生在課后運用力學知識的能力，例如學生參加大學生結構設計競賽，運用力學知識解決實際工程問題等，都給予增值性評價，從而實現以賽促學的目的，培養有創新能力的技術技能型人才。

具體考核評價情況如表1所示。

在新工科個性化人才培養模式下，教師要用新理念、新方法培養建筑人才，使課程更加貼近時代發展的需求。建筑力學課程是建筑工程技術專業的專業基礎課，著重培養學生運用力學基本原理分析和解決問題的能力。課程質量的提升有利于培養學生的專業能力和實踐技能，也有利于培養學生的自學能力和創新能力。為此，筆者分析新工科個性化人才培養模式下建筑力學課程存在的問題，嘗試引入實際工程案例、增設實踐教學環節、深化學科融通、開發新形態教材、開展混合式教學、增加過程性考核權重等教學改革策略，以期落實新工科建設理念，培養出適應時代發展需求的優秀工科人才。

參考文獻

［1］顧國慶，蔡中兵，佘斌，等.新工科背景下應用型高校基礎力學課程教學改革［J］.高教學刊，2021（9）：149-152+156.

［2］周小龍，邢鐘元，王堯，等.新工科個性化人才培養模式下課程教學改革研究與探索：以金屬切削機床概論課程為例［J］.中國現代教育裝備，2023（7）：96-98.

［3］謝小利，韋祝，曾燕，等.新工科背景下高職院校課程體系的理論研究：以建筑工程施工技術課程體系為例［J］.廣西城鎮建設，2023（8）：90-94.

［4］曾天山.“崗課賽證融通”培養高技能人才的實踐探索［J］.中國職業技術教育，2021（8）：5-10.

［5］張尕琳.新形態教材建設的思考與實踐：以《土木工程力學》（第二版）為例［J］.中國培訓，2022（9）：80-82.

［6］李巍娜，江懷雁.課程思政視域下高職院校建筑工程技術專業課程教學設計與實踐：以建筑力學課程為例［J］.廣西教育，2022（24）：51-54.

注：本文系2023年度廣西建設職業技術學院校級教科研重點項目“‘新工科個性化人才培養模式下《建筑力學》課程的改革探索與實踐（2023ZDB03）”、2021年度廣西職業教育教學改革研究項目“‘課堂革命視域下《建筑力學》課程教學‘崗課賽證融通的研究與實踐”（GXGZJG2021B050）的研究成果。

（責編 羅異豐）