建筑類學(xué)員結(jié)構(gòu)素養(yǎng)探討

PAGEPAGE7建筑類學(xué)員結(jié)構(gòu)素養(yǎng)探討一、教學(xué)中存在的問題針對問題分析如下：首先，相關(guān)的結(jié)構(gòu)課程，例如“建筑結(jié)構(gòu)與選型”課程綜合性很強，對“建筑力學(xué)”、“建筑結(jié)構(gòu)”和“高等數(shù)學(xué)”等理論性較強的課程有很強的依賴性，所以建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)時普遍感覺非常吃力，學(xué)習(xí)的興趣也就不濃。其次，結(jié)構(gòu)類課程教材編寫和任課教師通常由結(jié)構(gòu)專業(yè)的老師來擔(dān)任，而授課對象是建筑類學(xué)生，所以師生之間對課程的理解存在較大錯位，給教學(xué)帶來較大難度。最后，隨著高校學(xué)生的擴招，教師隊伍也相應(yīng)增多，年輕教師較多，年輕教師多數(shù)從學(xué)校畢業(yè)直接進入學(xué)校教學(xué)，缺乏工程經(jīng)驗和教學(xué)經(jīng)驗，而結(jié)構(gòu)類課程的實踐性和工程性較強，這對年輕教師而言是一個不小的挑戰(zhàn)，而實踐能力和處理工程能力恰恰是現(xiàn)在高校學(xué)生的薄弱之處。只有將這些問題處理好、解決好才能實現(xiàn)提高學(xué)生的結(jié)構(gòu)素養(yǎng)、培養(yǎng)新時代下卓越工程師的目標。二、結(jié)合普通類大學(xué)的實際情況，在教學(xué)中進行改革實踐1.上好“緒論”課，提高學(xué)生對課程的興趣緒論課或者概述課是學(xué)生上的第一節(jié)課，如何上好第一節(jié)課至關(guān)重要。筆者認為第一節(jié)既要對課程進行全面總結(jié)，又要告訴學(xué)生課程的意義和課程要解決的問題，學(xué)習(xí)完之后會有什么收獲和應(yīng)達到的學(xué)習(xí)目標等，當(dāng)然能否讓學(xué)生對課程感興趣是最主要的是老師應(yīng)下功夫的地方。普通大學(xué)的建筑學(xué)及相關(guān)非結(jié)構(gòu)類專業(yè)學(xué)生普遍存在著數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)象，再加上很多學(xué)生重視造型藝術(shù)的表現(xiàn)和形式空間語言的表達（認為學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)用處不大），以及現(xiàn)下多數(shù)相關(guān)教材公式多、圖示少等原因?qū)е聦W(xué)生對結(jié)構(gòu)存在畏難心理，學(xué)習(xí)的興趣也就不濃。鑒于以上情況，筆者在教學(xué)中嘗試以下方法：一是采用知名建筑大師的名言。例如，著名建筑大師貝聿銘先生在回答“建筑教育的重點”這一問題時，也提到結(jié)構(gòu)（Structure）或構(gòu)造（construction）等工程科學(xué)是與建筑有密切相關(guān)的，理應(yīng)徹底了解；[1]二是以因忽視結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的工程事故為例展開。例如，2004年5月23日巴黎戴高樂機場剛剛投入使用不久的2E終端樓部分坍塌，造成4人死亡。調(diào)查結(jié)果顯示該建筑在追求外觀以及功能的同時，對新型結(jié)構(gòu)的認識不夠、安全系數(shù)偏低是事故發(fā)生的主要原因。筆者對2E終端樓的結(jié)構(gòu)進行深入淺出的分析，并引導(dǎo)學(xué)生一起總結(jié)了2E終端樓結(jié)構(gòu)上的幾點不足，就如何改進的問題布置作業(yè)，從作業(yè)中看出每個學(xué)生的答案是不同的，又邀請企業(yè)人員一同討論，從討論會上看到學(xué)生熱情很高，收獲也很多。通過血淋淋的事故教育學(xué)生身為一位工程師所應(yīng)有的責(zé)任。通過這樣一節(jié)緒論課筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生增加了職業(yè)責(zé)任感，認為優(yōu)秀的建筑師應(yīng)該掌握基本的結(jié)構(gòu)概念，且能夠在設(shè)計中靈活的應(yīng)用。2.深入淺出地介紹基礎(chǔ)知識后，告訴學(xué)生如何應(yīng)用，并在作業(yè)和考題中突出對應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的練習(xí)、考查多數(shù)學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)中容易出現(xiàn)為考試或得學(xué)分而學(xué)習(xí)的情況，或者學(xué)完之后不知道如何應(yīng)用，結(jié)果出現(xiàn)考完試或修完學(xué)分后“從哪個老師里來的知識又歸還給老師”的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象應(yīng)引起教師的深思。筆者認為老師在講授知識點時要告訴學(xué)生為什么要學(xué)習(xí)、如何學(xué)習(xí)以及學(xué)后如何使用，按照這種方法既能增加學(xué)生興趣又能增加學(xué)生實踐和應(yīng)用能力，繼而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。例如：結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件中的壓桿時，先以“同種材料，用作軸心拉桿和壓桿哪個需要面積可能會大”這一問題引入，通過用簡單的公式推導(dǎo)或理論分析都容易得出正確答案（修完力學(xué)課程之后學(xué)生都知道壓桿存在材料和失穩(wěn)破壞兩種情況），由此引出壓桿穩(wěn)定性問題，然后就影響穩(wěn)定性的因素進行分析，圖1為不同剛性支承條件下的計算長度，用簡單易懂的方法回顧力學(xué)中針對a、b、c、d四種情況下的長度系數(shù)分別為1、2、0.7和0.5，然后提出“對同種材料的細長桿件，在以上四種約束情況下，哪種先破壞”的問題，讓學(xué)生按破壞時需要的壓力由小到大排序，學(xué)生能容易地得出b、a、c、d的順序。從這一問題中總結(jié)如下：對同種材料和相同長度的桿件采用不同結(jié)構(gòu)，承載力不同，這就是結(jié)構(gòu)選型的必要性，也是“建筑結(jié)構(gòu)與選型”課程所要解決的問題，所以建筑師不能只一味追求“美觀和創(chuàng)意”而忽視結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)的約束量和承載力是正相關(guān)關(guān)系，缺少多余約束的結(jié)構(gòu)安全性不高（采用b和d兩種約束，承載力相差數(shù)倍）。分析總結(jié)后給出例題如下（圖2）：兩個圖中桁架結(jié)構(gòu)哪個承載力更高（其中的①、④桿均為壓桿，但是左圖中①、④桿的長度大于右圖中①、④桿的長度。所以，右圖中桁架的承載能力要遠遠高于左圖中的桁架）。通過這個例題學(xué)生對穩(wěn)定性有更深刻的認識，從中學(xué)會了如何進行相關(guān)的選型及如何用所學(xué)的力學(xué)知識為建筑服務(wù)的方法，也增加學(xué)生對課程的興趣和重視。3.結(jié)合課程實際需要，更新教學(xué)內(nèi)容世界建筑在日新月異的發(fā)展，教材常常不能展現(xiàn)最新前沿。以高層建筑為例，各國一直在“高度”上標高，所以世界第一高樓的高度一直在刷新，但美國舊金山市著名的IwamotoScott建筑事務(wù)所展示的新式摩天大樓，這座形如人肺的新式大樓可能將改寫世界高層建筑的歷史，重新定義未來高層建筑的地位和作用。建成之后的大樓將成為紐約曼哈頓地區(qū)的標志性建筑，設(shè)計師將其稱為“曼哈頓的燈塔”。該設(shè)計中加入了許多可持續(xù)發(fā)展建筑理念，比如模仿周圍環(huán)境設(shè)計的外觀、利用導(dǎo)管纖維原理的采光技術(shù)、采用生物過濾技術(shù)的玻璃樓梯以及類似魚鰓的門廳等等，整座大樓就像是一個巨大的“人肺”能夠為整個建筑提供源源不斷的“新鮮氧氣”。[2]再例如：所有建筑在人們心中都要有牢固可靠的地基基礎(chǔ)，但建筑設(shè)計師文森特卡勒博（VincentCallebaut）為上海設(shè)計的建筑徹底打破了這個常規(guī)。這些建筑是一群懸在高空的、能夠自給自足的飛行器；這些飛行器一半是飛艇城市，一半是能夠產(chǎn)生氫氣的懸浮農(nóng)場。這個設(shè)計被稱為“氫化酶”（Hydrogenase），能夠生長出綠藻的空中之城實現(xiàn)了百分之百無排放，同時具有產(chǎn)生氫氣的能力，而且還無需消耗農(nóng)作物或者森林所必需的土地。[3]這些結(jié)構(gòu)體系的實例既能反映世界最新建筑發(fā)展行情又能鞏固和加深對這些概念的認識，開拓學(xué)生設(shè)計思路。用多媒體教學(xué)圖文并茂，生動形象。首先向?qū)W生展示這些建筑的圖片，然后提出“如果你是結(jié)構(gòu)設(shè)計師，你會如何設(shè)計結(jié)構(gòu)方案”的問題。這樣，學(xué)生會根據(jù)教師的問題而提出多種方案，教師最后再向?qū)W生介紹實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在這樣一個討論過程中，增加學(xué)生對本行業(yè)最新領(lǐng)域認識的同時，使學(xué)生對結(jié)構(gòu)如何服務(wù)、支持于建筑設(shè)計有了更深刻的了解，結(jié)構(gòu)概念得到了加深。4.結(jié)合卓越工程師計劃要求，提高工程實踐能力通過讓新年輕教師利用假期在企業(yè)鍛煉及“老幫帶”的方式培養(yǎng)年輕教師、“雙師”聯(lián)合授課（在邀請專家時，鑒于時間沖突和現(xiàn)在校區(qū)遠離市區(qū)等原因，實施時有困難，可以開展“第二課堂”，即利用網(wǎng)絡(luò)視頻或音頻組成課堂形式）、“沙龍式”課堂和咨詢教學(xué)效果和建議的問卷調(diào)查等形式提高課堂效率，同時培養(yǎng)和提升師生的工程實踐能力。針對課程的實踐性較強的特點，在各章節(jié)中以“靈活使用××結(jié)構(gòu)”、“規(guī)則結(jié)構(gòu)如何適應(yīng)建筑多變”、“結(jié)構(gòu)的使用講求變化”等等為題目，通過“改型配合”、“改形配合”、“切割及重組”、“同類及不同類結(jié)構(gòu)組合”等，使得學(xué)生更好地掌握結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化和應(yīng)用。5.改革考核方式學(xué)期末，采用理論知識的考試和實踐能力的考核這種復(fù)合型考試模式：理論考試圍繞注冊建筑工程師中和課程相關(guān)內(nèi)容進行，為以后的行業(yè)注冊考試做準備；實踐能力的考核則由企業(yè)提供的真實項目，例如為某高校設(shè)計文藝中心或?qū)W生公寓樓，要求有簡單的建