模拟仿真技术在《建筑力学》课程教学改革中的探索与实践研究
陈姗1，邹传龙1，鲍双莲2
（1.南宁学院 土木与建筑工程学院，广西 南宁；2.内蒙古通辽市科左中旗宝龙山蒙古族中学，内蒙古 通辽）
摘 要： 针对高职高专教育逐步减少理论教学学时，注重实践能力培养的特点，一些基础理论教学课程的内容相对较多，而教学大纲中给定的课时相对少，如何能保证课堂教学质量的要求是教育工作者在教学方法改革中需解决的关键问题。本文提出了将构件受力过程以数值模拟仿真技术方式形成的视频库为教学手段，让学生通过视频库的学习，在有限的时间内掌握更多的建筑力学知识，提高教学效果。
关键词： 模拟仿真技术；视频库；教学改革
《建筑力学》是高职高专建筑工程技术专业一门十分重要的理论性较强的主干专业基础课，主要对各种结构形式在已知的种种荷载作用下产生的效应、整体稳定及变形进行研究。由于许多高职高专教育在改革过程中，为加大学生的实践动手能力而相对减少理论教学学时，且一些高校由于实验设备不足，缺乏建筑力学知识中的一些试验条件，学生在没有工程经验的情况下，对实际梁、板、柱等构件在外荷载作用下，产生变形的构造特点难以理解，传统的板书教学法只能够是学生对构件受力有短暂的记忆，对受力知识点的运用无法掌握。因此，如何提高学生的对知识的运用能力是作为教育者探究的一个重点问题。
经查阅相关资料，我国有关学者对其课程教学改革进行了大量的探索与实践工作。粟雯[1]提出结合课程内容建立视频库，可以提供学生的感知能力，促进学生自主学习；高小焕[2]认为视频库除了理论教学资源库外，还应建立实验实践教学库和电子技能竞赛库，学生通过视频库，可以提高专业技能及学习效果；李劲松[3]认为微课实践视频教学不仅可以解决高校高质量教学需求，还可以提高教学效率与教学质量；李杰[4]从教学思想、教学方法、教学实验等方面进行探讨《建筑力学》课程改革，也提到了利用多媒体技术进行教学，有助于学生解决力学模型的建立；陆近涛[5]在对《建筑力学》教学方法的研讨中，主要从发现问题→分析问题→解决问题→深化结论来改革课程的学习模式；季盼盼[6]提出翻转课堂在《建筑力学》课堂上的应用，但是在实施过程中，如果人数较多的情况下，学校硬件难以满足，且占用老师和学生课前大量时间。然而，多数学者研究的教学课程改革都有以视频库为教学手段或者以教学方法上进行改革的居多，但是以模拟仿真技术为视频库的教学手段仍旧较少，所以，本文基于适应课时减少并能保证课堂教学质量的要求，让学生在有限的时间内掌握更多的建筑力学知识，以模拟仿真技术的视频库的建立，改革教学方法，提高教学效果。
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一 《建筑力学》课程内容的特点
由于《建筑力学》课程学习过程中基本概念、基本原理和公式的解析主要是以建筑力学试验的过程及结果为依据，通过对杆件进行拉伸、压缩、扭转或弯曲等试验，观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象，也是使构件从加载到逐步破坏过程的研究。这些课程内容涉及到三大力学（理论力学、材料力学、结构力学）中的相关知识，且前后内容具有相关衔接性；目前高职高专教育重点加强实践能力培养，逐步减少理论教学学时，而本门课程的理论教学课程内容多课时少，又要学生掌握好相关知识，这一矛盾十分突出，导致高职高专类的学生在学习此课程过程中相对比较吃力。
注2 发展算子Φ(t，t0)是一致指数不稳定的当且仅当存在常数N>0和v>0使得对所有(t，s)，(s，t0)∈Δ和x∈X，有
二 基于模拟仿真技术的视频库建立
随着信息技术的快速发展，大学课堂中教学方法与教学手段也不断的在创新，许多教育工作者引进了慕课、微课等手段，激发学生的学习兴趣。基于《建筑力学》课程的特点，许多概念及知识需要经过试验才能够了解并清楚知识点的来龙去脉，但是又限于教学场所和实验器材的限制，导致许多学校只能够采用大幅度的板书教学模式，学生以强化记忆的方式进行学生，从而使学生的学习热情度不高，效果也不理想。因此，为了活跃课堂教学气氛，提高学生的学习兴趣，将模拟仿真技术的视频库引入到课堂教学可以解决学生对建筑结构构件受力分析的一种渠道。
本课程的视频库主要以钢筋拉伸颈缩和破坏过程及混凝土悬臂梁、混凝土简支梁等构件在荷载力作用下进行受力分析的几何模型为主要对象进行动态模拟，让学生在无法亲临其境的进行试验情况下，通过视频看到钢筋及梁构件受力变化的过程，使之对建筑力学相关的知识点更容易理解和掌握。
三 将模拟仿真技术制作的视频库融入课堂进行教学
利用模拟仿真技术制作相关力学性能知识的视频库，将一些比较难以用语言表示出来的基本概念，在教学过程中，通过视频播放，可以让学生更好地提炼知识点，解决学生理解概念的模糊不清的状况。
鉴于《建筑力学》的理论课程多的特点，将课程分解成若干个视频库，将结构杆件受力、变形和破坏特点用模拟仿真技术以动画、图片等方式展现在学生眼前，不仅可以加深学生对专业知识理解，还能够培养学生创新能力。
本课程主要涉及有关结构构件的受压、受拉、受扭等知识，在讲解该知识的概念时，可以通过有限元仿真软件模拟提供了最直观的各种构件在荷载作用下的力学性能变化，在课堂上为学生展现构件受力特点，使他们能正确领会构件杆件位置点设置的原理和意图，培养学生分析及解决问题的能力，从而可以让学生初步了解常见的杆件受力特点，以及该构件被破坏的原理，为后续内容的学习打好基础，取得较好的教学效果。
（一） 课程内容与视频试验相结合，增强学生对知识的理解能力
产层配方：基浆+2%细雷特超强堵漏剂+2%雷特随钻堵漏剂+2%中酸溶性桥塞堵漏剂（SQD-98）+2%细酸溶性桥塞堵漏剂（SQD-98）+果壳类材料，总浓度14%。
（二） 建筑模型制作与模拟仿真技术相结合，加强学生对实践的动手能力
在学习本课程过程中，可以结合开展相关建筑结构相关知识的比赛来促进学生对知识的掌握。在开展建筑结构设计模型比赛时，班级以3人为单位组成小组，运用力学、材料性能等方面知识进行建筑模型制作，用有限元仿真软件对草图模型进行受力分析，初步确定模型的结构外形、杆件的截面形式和几何尺寸。学生根据设计图纸进行制作模型，最终在模型进行实际加载试验中，观察破坏形式与模拟仿真是否一致，引导学生依据所获得的现象去分析和解决问题，实现“循环式”教、学、做一体化教学，从而获得了一种崭新的提高教学质量的手段，从而也加强了学生对实践的动手能力。
（三） 形成数值模拟仿真试验立体化的教学平台，便于学生随时学习
通过仿真试验教学，不仅突破传统的板书教学模式， 将抽象的理论内容可视化，让学生巩固知识，创设一种自主的学习环境，还可以拓展学生思维，为培养学生的综合素质创造条件。通过在教学平台上，如麦可思、对分易、超星等平台发布相关教学视频库，使学生能在短时间内掌握大量的抽象力学知识，为学生进一步能正确领会构件的受力过程和受力特点提供理论支撑，能够激发学生的学习热情，实现理论和实践的真正结合，学生可以随时随地进行学习，达到学以致用的效果。
四 结论
综上所述，利用模拟仿真技术制作建筑力学相关知识的视频库进行教学，一方面改变了以往板书教学的重理论知识的传授、轻实践能力的培养的状况，也便于缺乏建筑力学试验条件下的教学；另一方面能够活跃课堂的教学气氛， 加深学生对知识的理解能力和记忆力。因此，将模拟仿真技术制作的视频融入课程教学，不仅可以培养学生知识运用能力和综合素质，还能够在特定的模拟情景中锻炼学生实践能力和创新能力。
参考文献
[1] 粟雯，孙双姣，傅春燕，等.微视频在仪器分析课程教学中的应用与研究 [J].卫生职业教育 ，2019，37(04)：89-90.
[2] 高小焕.汽车电工电子技术课程视频媒体库建设探析[J].内江科技 ，2018，39(06)：123-124.
[3] 李劲松，李美，刘进一.《汽车试验学》微课实践视频库教学应用研究 [J].科学大众 (科学教育 )，2018(12)：133+109.
[4] 李杰，董羽蕙.《建筑力学》课程教学改革探讨[J].教育教学论坛 ，2018(31)：85-86.
[5] 陆近涛.信息时代《建筑力学》课程教学方法与手段改革实践[J].课程教育研究 ，2018(18)：92-93.
[6] 季盼盼.建筑力学教学改革初探——翻转课堂的应用[J].教育现代化 ，2017，4(20)：35-36.
本文引用格式： 陈姗，等.模拟仿真技术在《建筑力学》课程教学改革中的探索与实践研究[J]. 教育现代化 ，2019，6(44)：113-114.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.44.042
基金项目： 本文系广西教育厅教学改革工程项目（项目编号：GXGZJG2015B051）和南宁学院教学改革工程项目（项目编号：2017XJJG38）的研究成果。
作者简介： 陈姗，女，瑶族，广西恭城人，南宁学院土木与建筑工程学院，高级工程师。
通讯作者： 邹传龙，男，汉族，广西合浦人，南宁学院土木与建筑工程学院，讲师。
标签：模拟仿真技术论文; 视频库论文; 教学改革论文; 南宁学院土木与建筑工程学院论文; 内蒙古通辽市科左中旗宝龙山蒙古族中学论文;