时间:2022-10-02 17:53:56
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关键词 建筑工程;实训教学平台;三维仿真系统
中图分类号:G712 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)24-0052-02
Construction and Research of an Education Platform about Ha-ving Practical Teaching Which Combine Virtuality with Reality in Architectural Engineering//ZHANG Tao, KANG Jiatao
Abstract It can be summarized from investigation and analysis that there exist some architectural engineering problems, accordingly, the
idea of building an architectural engineering practical teaching edu-
cation platform of quaternity include texture, entity, virtuality, learning
is put forward. The platform is composed of four parts: entity model
for architectural structure, three-dimensional simulation system for
architectural structure,network management platform and mobile
terminals’ application software, meanwhile, shows the characteris-tics of virtuality with reality combining, management integration, creative teaching and environment for learning. And eventually, it constructs an integrated, multifunctional and omnibearing practical teaching education platform.
Key words architectural engineering; practical teaching platform; 3-
D simulation system
1 引言
高职人才的培养定位有其自身特性,既要注重理论知识的教育,又要注重岗位能力的培养。高职建筑工程技术专业是培养面向工程一线技术应用和技术管理的技术技能型人才,要求学生不仅要具有扎实的理论基础,还要满足工作岗位的岗位技能要求,因此,高职教育必须解决好理论教学与实训教学的关系。但是受到安全、工期、交通等各种因素的影响,实训教学的多个环节难以在校外工程现场开展,需要在校内实训基地进行。校内实训基地也存在场地有限、资金短缺、工艺难展现、综合利用率低等困难[1-3]。
如何C合、高效、多方位地开展建筑工程实训教学,始终是高职院校的一个难题。
为了解决实训教学中存在的问题,各院校也都在做积极的尝试和探索。通过建设建筑结构实体模型,解决工地认知实训的困难;通过施工工艺仿真实训软件,解决工艺展现困难、难以循环利用的问题。这些校内实训基地解决了部分实际问题,在一定时期内发挥了重要的作用,但是通过调研分析,也存在一定的问题:1)建筑结构实体模型实训基地为静态展示,学习方式单一,利用效果有限;
2)施工工艺操作实训基地使用成本高、限制条件多,无法与课堂形成一体互动;3)虚拟仿真实训软件辅助教学,缺乏真实体验感,无法感受工程现场真实环境;4)各实训场
地、软件独立存在,缺乏统一的平台管理。
为解决上述存在的问题,提出建设虚实结合实训教学平台,在统一的平台下使教学、课程、实训、自主学习有机结合。
2 平台的设计理念
建筑工程虚实结合实训教学平台是以建筑工程技术专业核心课程知识体系为“理论”基础,以“实体”实训模型为施工工艺展示载体,利用“三维仿真、网络信息化”为技术手段,达到创新教学模式、发挥学生学习能动性的目的,构建一体化、多功能、全方位的学习环境,打造“理、实、虚、学”四位一体的建筑工程实训教学平台。
3 平台的基本构架
建筑工程实训教学平台是以教学资源库为应用基础,由建筑结构实体模型、建筑结构三维仿真系统、网络管理平台、移动端APP四部分组成。将实体、虚拟、教学、自学有机结合成统一整体,构建理实一体、虚实结合、教学一体的全新教学、学习环境。
教学资源库 教学资源库是信息化教学的基础,丰富的展现形式可以满足多样式教学创新的需要,平台的各组成部分通过不同形式调用教学资源库的内容进行展示。教学资源库是对具体知识节点的全面介绍和展示,其形式包括文字资料、图纸资料、图片资料、施工动画、工艺视频、课程视频等。教学资源库具有展现形式多样、展示内容统一、资源及时更新等特点。
建筑结构实体模型 建筑结构实体模型是以实体结构形式展示建筑结构及建筑施工工艺。实体模型是课程理论体系的整合,包含砖混结构、框架结构、剪力墙结构、钢结构、木结构五大结构类型,结合施工全过程中的基坑工程、基础工程、主体工程、屋面工程、水电工程、暖通工程、消防工程、装修工程等分部工程,部分分层形式展现关键工艺节点300多项,配以教学资源库。
建筑结构实体模型可以对结构及节点静态展示进行认知实训,还可以通过二维码扫码调用教学资源库内容,进行多样化的动态展示。
建筑结构三维仿真系统 建筑结构三维仿真系统是以实体模型为蓝本建设的虚拟仿真系统,虚拟环境与实体环境完全对应,能够实现实体模型的虚拟网络化,弥补实体模型静态展示的单一性。建筑结构三维仿真系统可以实现建筑的三维漫游、虚拟化展示、知识节点学习、网络化调用等功能。使用者可以通过网络在终端登录仿真系统,其体验与实体结构模型完全一样,既实现了结构模型虚拟化的随时随地调用,又满足了虚拟仿真与实体结构的认知互补性,真正实现虚实结合,达到高度的统一性。
网络管理平台 网络管理平台是对教学资源库、三维仿真系统、后台管理的统一。平台的各组成部分具有统一的网络入口,通过身份认证登录,可以实现仿真软件的远程调用、网络课程学习、教学资源库查阅、在线考试、统计报表分析等功能。
移动端APP 移动端教学APP是网络教学管理平台的手机版本,通过移动网络可以满足随时随地的学习需求,适应泛在学习模式下学生自主学习的需求。APP还可以对实体模型展示节点二维码进行扫描,进行知识点学习。
4 平台功能应用
建筑工程实训教学平台以教学资源库为基础,可以实现工艺节点的实体展现,可以实现软件端虚拟三维仿真漫游,可以实现网络学习,具有多维度、多样式展示的特点,具体应用可以分为以下几个方面。
教学应用 以教学资源库为基础,以实体模型、三维仿真、网络课堂为展现方式,可以轻松满足多种形式的教学融合需求,创新教学环境,为进一步改变教学模式、创新课堂设计打下基础。管理平台可以针对性地对每个学生的学习进度、在线考试情况生成针对性的分析报表,有利于教师掌握学生具体情况,进行针对性教学组织,满足个性化学习的需要。
教师应用 平台多样化的展现形式可以为教师提供极大的便利,帮助教师进行教学创新,方便教师进行微课、慕课等教学组织,减轻教师工作压力。教师组织的微课、慕课等教学资源可以加入教学资源库,实现教学资源的循环更新,保证平台的及时性、实用性。
学生应用 通过平台的创新性应用形式,适应新时代学生学习特点,激发学生的学习兴趣,调动学习的积极性。终端APP可以满足学生随时随地的学习需求,创新泛在学习模式,创新学习环境。
延伸应用 平台可以向企业实习学生延伸,通过网络课堂、在线考试满足异地实习学生的学习、考核及管理需求。平台可以向工人技能培训和岗位证书培训延伸,进行网络课程教学和实训教学,打造培训一体化平台。平台可以延伸为建筑百科,满足不同人群、不同时段、不同地点的学习需求,打造综合化建筑百科学习端。
5 特色创新
建筑工程实训教学平台是理论教学、网络技术、教育信息化的多方融合,在设计理念、展现形式、应用环境方面具有明显的特色和创新。
虚实结合 通过实体模型与三维仿真的一一对应,真正实现实训教学虚实结合的理念,使实体模型与三维仿真y一在一个平台,既互相支持,又互相印证补充。
资源统一性 教学资源库作为平台的各组成部分的应用基础,实现资源调用及展现形式的统一性,使资源的更新维护具有方便快捷的特性。
拓展延伸性 平台可以在软件集成上进行扩展,在使用范围上进行延伸,具有拓展延伸性。
环境创新性 通过平台可以实现展示形式的多样性,满足教学模式创新需求,满足随时随地的学习需求,营造创新性的教学环境及学习环境。
6 结语
建筑工程实训教学平台是河南交通职业技术学院为改革实训教学、创新实训环境而重点支持的实训建设项目。该项目启动之初对相关院校进行了考察学习,对实训教学及实训建设中存在的问题进行了分析总结,针对性地提出“理、实、虚、学”四位一体的建筑工程实训教学平台,真正实现虚拟仿真和实体结构的完美结合,达到虚实结合的设计理念,在多个方面具有其特色和创新性。该平台的建成必将极大改善学院的实训教学条件,营造全新的实训教学环境和学习环境,为教学理念、教学模式的改革和创新注入全新动力。
平台的建设也对管理人员和教师提出更高的要求,在后续使用中要注重对师资的培养,平台的良性循环最终要依托素质优良的教师。另外,教育理念和科学技术都处于快速发展之中,这就要求管理人员注重利用新理念和新技术对平台进行升级优化,保持其先进性。
参考文献
[1]陈璐.普通高校建筑工程技术专业实践教学现状和改进策略[J].中国装备技术教育,2015(16):159-160.
关键词:高职教育;结构模型;结构识图
中图分类号:G710 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)030-000-01
建筑结构识图能力对于建筑工程管理专业是一项基本技能,在施工现场,读懂结构施工图纸是做施工员,监理员,资料员,安全员等岗位的必备基础。然而,高职院校中,对于结构施工图的识读,尤其是查阅平法图集相应构造图掌握构件节点钢筋构造要求和排布次序对学生来讲依然是难点,也是识读结构施工图的重点。由此可见建筑工程管理专业结构识图能力对于学生学习的重要性,因此教师要将其贯穿于教学过程的始终。
一、现状分析
如何解决学生识读结构施工图的困难的问题,通过分析学生学习结构施工图的现状和课程教学当中存在的问题。总结以下:
1.理论教学的局限性
课堂理论教学,仅通过实际工程图片和绑扎钢筋视频等辅助手段,展示的内容依然不蛲暾。虽然有钢筋模型教具,但只是单一构件,不能够涵盖各种节点的构造,覆盖面过小。实训中心的建设一定程度上可以弥补理论教学的单一,提高学生识图能力,但是班级学生较多,难以组织。
2.学生学习效果较差
学生对于平法图集制图规则掌握不好,记忆不牢,不会根据图纸查阅图集中相应的构造详图;学生空间想象能力较弱,很难根据平面配筋想象出空间中节点钢筋构造与排布。在图纸抄绘作业中只是机械的抄图,并没有理解构造要求。
3.学生的兴趣引导
对于动手的作业,更能激发学生尝试的热情,要使学生主动参与学习,提高对《结构基础与识图》课程的兴趣,进而鼓励学生深入学习,提高学校效率。
二、结构模型制作实训
结构模型制作实训的引入,目的是学生通过完成模型制作的任务,能够熟练的识读结构施工图,能熟练的查阅平法图集,能在教师的指导下,以小组的方式独立完成构件的钢筋算量、放样图绘制和钢筋模型绑扎的全过程。让学生在这个过程中提高自身的结构施工图的识图能力,培养学生实践动手能力和团队协作能力。结构模型制作作为《结构基础与识图》学期末的集中实训,实训时长为一周。
1.实训任务
背景:某实验楼建筑,抗震等级为二级,框架结构,独立基础,三层。建筑面积3000平方米。本项目要求学生在一周内完成实验楼的构件放样图绘制及基本构件的模型(梁板柱基础、楼梯)制作,并进行成果汇报。
2.实训过程
(1)复习和引导学生回忆结构施工图制图规则和构造详图,利用多媒体演示,讲解梁、板、柱、墙、基础等构件平面表达形式、配筋信息等。分组布置任务和制定进度计划。让学生对本周将要完成的任务有大概的了解,并且在头脑中构建出钢筋骨架
(2)分组绘制各构件的构造详图,根据各构件的平面配筋图绘制梁、板、柱、基础、楼梯等构件的配筋放样图,此过程需要查阅平法图集以及其他相关规范,是学生制作模型的前提,也是反复熟悉图集的过程。在此过程当中,学生一方面巩固了结构施工图制图规则方面的基本知识,另一方面要考虑各构件节点构造要求,例如梁板柱节点钢筋排布和各构件在节点位置锚固长度的要求。通过这个重要的环节,加强学生对基础平面布置图,柱配筋图,梁配筋图,板配筋图和楼梯配筋图的识读方法和相关的构造要求的学习。
(3)根据绘制的构件配筋放样图准备材料制作结构配筋模型。根据绘制的放样图以及材料的总量,每组按照规定的模型比例,计算钢筋的下料长度,此环节建立在构造要求掌握良好的基础上。
(4)总结汇报。每组对实训周的成果和过程进行汇总展示,并定期汇报实训过程收获。
3.实训成果
每位学生独立完成上交一张A2幅面图纸的构件的配筋放样图、每组提交结构构件模型一个。
4.考核
每组提交成果并进行汇报,以答辩的形式考察每个学生在结构模型制作实训中学习的程度。教师进行点评和打分。
故模型制作是学生们边做边思考的实践过程,这样既提高了学生的动手操作能力,也提高了他们的空间思维创造能力。
三、建筑结构模型制作实训效果评价
建筑结构模型制作实训过程中发现,从以下几个方面促进了学生结构识图能力的提高
1.激发学生学习的热情
结构模型制作弥补了图纸、照片、视频这些方式的不足,让学生接触到了实际的配筋和钢筋绑扎的过程,见证了由图纸到实物的过程,充分的调动起学生的积极性,发挥学生的主观能动性和独立思考能力,在模型制作的过程中遇见的问题,也能够主动询问老师或者上网查阅资料。
2.增强学生空间理解力
把抽象的概念具体化、形象化,需要建立图纸与实物之间的关联性,从而更深刻的将G平法图集的构造知识融会贯通。在模型制作过程中,空间实物能够更加清晰全方位的表达节点构造也使得在模型完成以后,对结构施工图纸有了空间上的深入理解。
3.培养学生良好的自学习惯
培养了学生遇到问题查找规范、图集,解决问题的习惯。
4.培养学生综合素质
实践证明,团队意识和个人自豪感在总结汇报当中尤为凸显。
四、小结
要采用理论与实践相结合的手段,通过训练逐步培养学生的结构施工图的识读能力
高职院校就要不断更新教学理念、创新教学方式方法。同时,教师还要加强建筑结构识图课程与建筑材料课程、施工课程等先关专业课程的联系,这样才能全面提升学生的知识水平,也有利于学生专业技能的快速提升。教学在教学过程中要处理好基础知识、实际工程图知识、职业能力之间的关系,以全新的思维和最大的效率焕发老师和学生教与学的热情。
参考文献:
[1]郑晓丽.关于提高学生建筑工程识图能力的建议[J].中国教育技术装备,2011(24).
[2]郑庆波.谈如何提高学生建筑工程识图能力[J].科汇,2011(06):61-62.
关键词:虚拟现实;计算机仿真技术;建筑工程
Abstract: This paper deals with the application of virtual simulation technology in architectural engineering structure the meaning of teaching, and combined with the reality of the foreground of application of virtual simulation technology.
Keywords: virtual reality; computer simulation; construction
中图分类号:C42文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
1、建筑教学重要性
随着建筑行业发展,建筑市场竞争越来越激烈,建筑企业对人才的要求越来越挑剔,要求毕业生除具备扎实的工程理论基础、合理的工程知识结构外;还要有较强的创新意识及解决建筑工程实际问题的能力。对于建筑类毕业生,要求毕业生到单位就能编制预算和进行工程技术指导及工程质量监督。因此原有以理论教学为重点的教学模式已经远不能适应现代人才市场的需求,必须加强实践性教学改革,注重学生实际能力的培养,使学生毕业后上手快、动手能力强,把学生培养成为单位满意的实用型人才。
2、现阶段传统教学存在弊端
而传统实践性教学环节主要是通过两点进行开展的。1、开展实训项目,如:墙面抹灰、钢筋绑扎等比较简单的实训操作。这种方式可以一定程度上加深学生学习的印象,可以起到一定的实训教学的作用,但是,对于整个工程项目的流程实训则是无法完成的。并且,有些高职院校的实训条件有限,建筑材料无法循环使用,导致实训成本过高,大大影响实训的可操作性。2、带领学生去工地参观。带领学生到现场参观是最为直接的实训教学,也是最贴近实际工作环境的实训教学,但是这种方式也有弊端。比如天气原因有可能导致工地停工,学生无法进行参观学习。另外建筑工地危险因素多,存在很多安全隐患,也会给建筑实训带来一定的问题。
因此,有没有一种方法即能让学生学习到现场才能学到的东西,直观的学习工地上的知识,又能不受天气等环境条件的约束,可以在室内就可以进行多种角度和全过程的实训模拟呢?答案是肯定的,那就是虚拟仿真技术。
3、三维仿真的优点
什么是虚拟仿真呢?虚拟(Virtual Reality),仿真(simulation),就是依托计算机通过人的视觉、听觉等进行现实情况的再现。90年代初,美国将虚拟现实技术应用于军事领域,开发有虚拟战场模拟、单兵训练的模拟、诸兵种联合训练模拟以及训练指挥系统等。虚拟现实技术随着网络、经济、社会的发展在各个领域得到了广泛的应用,其中在虚拟建筑施工的应用中,钢结构施工方面的研究显得尤为多。
分析国内外的现状总结得出: 虚拟建筑施工的开发工具有 Open GL、CAD、3ds max、3dsviz、Ansys、UG、Virtools、X3D 等。Virtools主界面见图1,应用于辅助教学的虚拟房屋建筑的系统,目前有学者和专家已经提出,并有部分一线的教师开始着手研究,改革传统建筑教学先进理念、理论和设计相关的论文也在报刊杂志中有刊登,但针对《建筑结构》的虚拟辅助教学系统具体的开发和应用尚处于萌芽状态,笔者也在积极地探索中。
本文所使用的三维仿真主要是利用 CAD、Photoshop 和 3Ds max 在 Virtools 开发平台上开发一款适合于土木工程专业、工民建专业和建筑施工人员岗位培训的辅助教学系统。通过观摩建筑虚拟形成过程的动画展示,自主进行房屋建筑搭建的实践操作,达到学习新知识,复习旧知识的目的。观察形成过程,模拟施工工序的步骤,充分培养学习者把二维图纸三维实物化的能力,使学习者不仅能形象生动观摩房屋建筑形成的过程,而且通过自主构建房屋主体结构的练习使得施工技术的概念得到不断的强化和巩固,并最终掌握相关知识。全面认识房屋构造结构,把书本上的知识统筹、梳理清楚,具体应用在以后的工作中。激发学习兴趣,进行更深入的自主探索房屋建筑施工过程,创造性的理解施工组织与设计,从而更好地掌握《建筑结构》课程的知识内容。
4、三维仿真在教学中的应用
建筑结构虚拟教学系统的建立可以通过计算机虚拟一个可控制的、无破坏性、安全性强、并允许多次重复操作的平台,利用虚拟现实技术的特性,造就桌面式房屋建筑虚拟环境。它不仅能提高教学效果,更重要的是让缺乏实践和观摩条件的学生不受时间、地点等多方面条件的限制,通过屏幕就能够“身临其境”观摩建筑过程,并且通过计算机的虚拟,掌握施工设计的技术,对《建筑结构》中不容易理解的知识点有了更具体的认识。因此,房屋建筑过程和结构的可视化模拟是一个很重要的研究方向,有着广阔的应用前景,具有较高的实用价值和现实意义:
⑴克服了房屋建筑施工现场实习、见习活动在时间和空间的限制,学生可以在计算机平台上利用系统辅助见习,教师针对教学内容进行演示操作等相关的教学活动。
⑵把抽象的理论知识具体化,学生不但可以直观明了的观看整个建筑形成的过程,而且还能通过系统掌握二维图纸三维化识别的能力以及建筑设计能力。
⑶解决了学生由于缺乏现场感观而学习效率底的教学难点,一定程度上摆脱了安全、材料消耗、没有见习场地等方面的制约。降低了实践教学的成本和节省施工所用材料、机械设备、交通等方面的经费。按照教学需求或施工图纸进行反复演示或操作,让学生观看内部构造结构,正好弥补了现实施工中不可“复制、再生、切割”的这一缺陷。
⑷教学系统的运用改变了传统《建筑结构》的教学模式,促使理论教学更有效率、向更加科学化的方向发展,为突破传统的房屋建筑教学颈瓶,提供了良好的条件。
对于高等职业教育,考试是基于培养目标需要,对学生的知识、技能、能力和素质水平进行测量和评价的教育活动。考试的目的在于充分发挥督导激励、评学促教和教学管理功能,通过考试方法的改革,调动学生的学习积极性,变被动的学习为主动的学习,变消极的学习为积极的学习。考试应注重理论知识和掌握实际操作能力的双重因素。近年来,我校对学生的考试考核方法进行改革探索,为更好地实现教育目标,将建筑结构课程考核采用平时考核与最终考核相结合方式,分别采用了开卷、闭卷考试、课堂提问、课程设计、设计答辩等多种方法相结合、符合课程内容特点的考试方式,对理论教学与实训分阶段进行考核,课程成绩进行综合考评。具体方式为:
1)“考教分离”基本知识考核:由熟知该课程教学内容的教师根据教学大纲要求出若干份不同试卷组成试卷库,在考前通过人工随机抽卷进行考试,完成建筑结构基本原理与知识考核。最终考核采用闭卷考教分离,从而有利于维护考试的严肃性、公正性和客观性,此项占成绩50%。
2)课程设计考核:一般情况下,课程设计是在教师讲授完一部分内容的基础上布置进行的,目的是加深巩固所学的知识。为避免在进行课程设计时,有些同学不认真完成,而是在临近交设计成果时,拿一份已完成同学的课程设计来参考与抄袭的情况出现,我们采取步进式考核方法,做到每一项一登记、评价,及时掌握学生的实习过程,及时答疑,准确考核学生的设计及绘图能力,此项占成绩30%。
3)课程设计答辩:为检查学生掌握各项技能掌握情况,针对设计成果中的错误进行指导,这种做法的个体性很强,真正能做到让本人意识到错误在哪里,更好的让其他同学一起面对错误问题,将该环节纳入考核之中。方式采取由指导教师设计好答辩问题,尤其是课程设计中会出现的关键性问题,在学生完成课程设计后抽签进行面试,同时结合同学本人完成的课程设计成果进行提问,根据回答结果结合课程设计成果评定成绩,此项占成绩10%。
4)平时成绩考核:将课堂提问与课堂表现、课内设计作业及课外设计大作业环节纳入考核之中,此项占成绩10%。课堂提问与课堂表现:针对课程内容以及课后遇到的问题进行提问,培养和评定学生分析和处理问题的能力。课内设计作业:注重建筑结构基本构件设计计算能力培养与训练;包括查阅理解梁、板、柱、建筑基本构件结构构造要求,以及规定荷载条件下各基本构件的设计计算。课外设计大作业:注重一般建筑结构力学模型建立及分析计算能力的培养与训练;包括查阅理解如整体钢筋混凝土楼盖、楼梯、雨蓬、屋架、混合结构墙及柱等结构构造要求、规定荷载条件下一般建筑结构设计计算评定。通过以上四方面综合评定学生的成绩,课程成绩以百分计,其中课程设计占30%,课程设计答辩占10%,平时成绩占10%,课程基本知识考试占50%。
2考试改革创新点与启示
1)侧重“工学结合”的考试方法的改革,将理论教学与实训分阶段进行考核,课程成绩进行综合考评,理论考试成绩占60%,实训实操成绩占40%,重视学生基本技能的培养。同时在课程理论部分的考核过程进行改革,建设建筑结构试题库使课程的考核过程标准化,使学生更好的掌握课程知识与技能。
2)在课程中进行了课程考试改革试验,探索“以考核知识的应用、技能与能力水平为主的,平时的形成性考核与期末的总结性、鉴定性考试并重的,由多种考核方式构成、时间与空间按需设定的多次考核综合评定成绩的课程教学考试模式”。
1.1教学方法单一,实践环节较少
高职类院校授课方式多以理论教学为主。教学方法单一,缺少实践环节,整个课程上下来,不仅学生缺乏学习兴趣,教师也会感到枯燥乏味。
1.2课程理论基础高,学生学习有畏难情绪
《建筑结构》需要以高等数学、建筑材料和建筑力学等课程为支撑,其中建筑力学与本门课程联系极为紧密。力学学习的好坏直接影响本课程的理解和掌握。而高职类学生入学分数低、基础差,在学习力学时就存在较大困难,面对本课程中建立力学模型、受力分析更是无从下手。由此,很多学生心理上产生畏学情绪。
1.3学习学习态度不端正,思想上重视不够
笔者在授课过程中,接触过很多学生由于对建筑专业认识不足,认为自己以后主要是施工、监理等管理方向的工作,而建筑结构是从事结构设计工作所必须。因此,学与不学没有太大关系,平时上课总是无所谓的态度,总指望考前突击,缺乏学习的动力。
2教学探索
针对《建筑结构》教学中存在的以上几点问题,笔者结合自己的教学经历做一些有益的探索,主要为以下几点。
2.1上好绪论课,端正学生学习态度,培养学生学习兴趣
绪论课的学习不仅让学生了解课程内容,学习方法,更应该明确学习该门课程的重要意义。首先要树立正确思想,即在整个建筑行业中,凡参与工程建设的人员,都应具备相关的结构知识和技能,这在整个工程建设中起着先导性、关键性的作用。再者,通过绪论课唤起学生求知欲望,激发学生学习兴趣。兴趣是教育的支点。只有教学中激发学生的学习兴趣,才能提高其注意力,促使学生学好本门课程。笔者建议在绪论课上可以从学生熟悉的建筑实例出发,介绍相关的结构知识,明确学什么;还可以通过讲解工程事故实例,让学生了解学习建筑结构的重要意义,明确为什么学。
2.2优化课程内容,注重前后课程的衔接
优化课程内容要以“服务施工”为宗旨,体现“实践性”和“技术性”的特点。选择适用高职类学生的教材,或者将教材内容进行整合,实现模块教学。比如,介绍受弯构件时,将钢结构受弯构件和钢筋混凝土受弯构件合并一起讲解。通过对比,找出两种材料在受弯状态下承载力计算和构造要求不同点,更容易让学生理解、掌握。再者,由于先后课程有时间间隔,在授课过程中,具体章节涉及的相关前续课程要做适当回顾,尤其是力学知识。比如讲解框架内力计算中分层法、反弯点法和D值法时,先复习力学中的力矩分配法相关知识,有助于对新知识的理解。
2.3采用多种教学方法和手段,调动学生学习积极性
在教学方法上,改变以往纯理论灌输式的授课模式,尝试新的方式方法,做到深入浅出,通俗易懂。课堂采用对比法,任务法、启发式法等多种教学方法,活跃课堂气氛,调动学生学习积极性。在教学中,通过采用PPT、CAI课件和工程视频录像等现代化的教学手段,创建生动、逼真的学习环境,激发学生学习兴趣。以讲授构件承载力计算为例。通过播放构件的承载力试验录像,让学生对构件破坏形式有感官认识,有助于学生对公式推导和构造要求的理解。不仅如此,还可以采用现场教学的方式。将课堂搬到施工现场,弥补课堂教学的不足,让学生身临其境,全方位、多角度的理解和掌握所学的知识点。比如,在钢筋混凝土梁、板、柱施工现场,既能了解具体构件受力钢筋和构造的直径选取、位置布置,还能了解钢筋的搭接长度和绑扎方式,使学生对所学知识有全面的理解;在钢结构厂房施工现场,不仅可以学习钢结构的连接方式,梁板柱的连接节点的做法等,也可以学习钢结构构件吊装等相关的施工工艺,为后续课程打下基础。
2.4采用多种考核方式,加强实践教学环节的考核
本门课程卷面考试的形式。这种单一的考核形式势必造成学生平时不用功,考前临时抱佛脚的做法。再者,单纯的卷面考试也不能考核学生的实践能力,体现不出高职教学的“应用性”的特点。因此,要提高本课程教学效果,考核环节要做适当改变。笔者建议在考试中加入实践能力的考核,即将卷面成绩和实践实训成绩综合评定。其中实践实训可以包括课程设计、试验;也可以通过让学生动手制作具体的构件来检验对截面设计、配筋计算和构造要求等知识点的掌握;还可以通过施工图识读来检验学生的识图能力等。
3结语
笔者在教学中发现,一年级学生初学建筑制图课程时因空间想象能力差感到学习困难,在识读建筑工程时因缺少感观认识和建筑构造、建筑结构等知识难以识读建筑施工图;在大学二年级时,建筑识图基础不扎实的学生惧怕在专业课中识读工程图,也影响了相关专业课的学习,然后所学的知识都是零散的,没有接触实际的工程图纸,在一些顶岗实训中,有些学生看到一叠叠的图纸根本无从下手,从来都没有接触过识图训练。对于一些制图标准由于也没有接触实际的工程图纸也掌握不了。
2建筑识图基础理论的培养建筑施工图识读过程是一个思维过程,是根据必备的基础知识和一定的实践经验去解读房屋建筑图纸所表达的建筑物的形状、大小、构造及有关技术要求等内容。笔者在教学中发现,一年级学生初学建筑制图课程时因空间想象能力差感到学习困难,在识读建筑工程时因缺少感观认识和建筑构造、建筑结构等知识难以识读建筑施工图;在大学二年级时,建筑识图基础不扎实的学生惧怕在专业课中识读工程图,针对这些问题,采用了现场教学法,模型教学法,工程案例教学法。
2.1模型教学法
(1)观看模型,掌握建筑工程投影原因
在学习《建筑工程制图》课程中,教学中让学生看基本形体如棱柱、棱锥或者基本模型,增加他们对三视图之间投影关系的感性认识,验证投影原理。同时课后布置根据投影图转换绘制作业,来提高学生空间想象力及建筑形体的表达方法。
(2)模型制作与施工图识图相结合
对于结构施工图,由于现场教学不好组织,钢筋工程属于隐蔽工程,很难看到钢筋的配筋情况,因此,从图纸到实际有很大的难度,也是很多学生的薄弱环节。针对同学们对结构钢筋图看不懂,在课程教学中引入小型结构模型的制作,在模型的制作过程中,让同学们明白一些钢筋的具体布置,与结构图识图理解过程不谋而合。此方法作为提高识图能力的辅助手段,发挥了学生在校期间学习的积极性、主动性和创造性。尤其是在空间想象能力的培养上,省去了繁琐的空间想象能力思维引导过程。
2.2现场教学
在学生识图教学过程中,常常会有学生提一些看似简单却又不怎么好解释的问题,如:“这是什么呀”,“什么是散水、女儿墙”等,其实这些在课堂中都已经讲解过,但是由于一些构造抽象,讲解过后没有留下任何印象,有些即使了解,但也弄不清楚,其实很多问题在课堂上解释半天,只要带学生到现场一看就什么都知道了,于是,带学生进入现场进行实际现场教学试必不可少的,但是对于一些在建工程的施工单位而言,由于安全问题,不愿接受学生到施工现场学生,因此,目前进行现场教学对象主要是已投入施工的工程,比如学校的教学楼,宿舍楼。对于现场教学要进行很好的组织,才能达到预期的效果,在笔者的教学经验中,总结如下几点。
(1)教师应事先确定教学的实际工程,弄清该工程的构造特点,以安排具体的教学内容。
(2)将学生分组,每小组5-7个人。
(3)布置适当的学习任务,以至于使学生不至于走马观花。甚至无所事事,比如要求学生带好小图版、笔记本、卷尺等用具,对实际工程构件进行测量、记录,并绘制在图板上。通过这种方式,学生对建筑工程构造做饭建立了形象直观的认识,加深了相关构件含义的理解。还能将建筑工程制图方面知识加以运用,从而有助于进一步提高学生建筑工程识图方面的能力。
2.基于工程实践案例教学
在学习完建筑工程制图、建筑构造以及建筑结构课程后,为了学习能够系统的接触工程中的图纸,安排了一周建筑识图实训课程。实训时间的安排:我们的建筑识图实训周安排在三年级开学初,恰好在学生学习完基本专业知识之后,走入岗位之前,为以后顶岗实训和零距离就业创造条件实训周的任务:让学生读懂一套来自实际工程的建筑工程施工图实例,精选施工图纸很重要,图纸的内容不易过难,由于学校是新建的学校,考虑到学生可以与实际相结合,选用的图纸基本是学校工程的图纸。实训的组织方式与内容:学生进行分组,一组4-7人,一套实际工程图纸,分组进行讨论,一起进行解决问题。实训最后进行考核。考核先进行笔试,然后对每一位学生进行口头答辩。
3.结论
关键词:PKPM 教学内容 问题探讨 实践能力
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)08(b)-0000-00
引言
PKPM土木建筑设计系列软件是我国建筑科学研究院研发,集建筑、结构、设备(给排水、电气、暖通)设计于一体的大型集成化CAD系统,是目前国内各设计院结构设计中使用最广泛的结构计算软件之一,为我国土木建筑行业设计实现甩掉尺规、图板;提高设计效率作出了突出贡献,成为结构设计人员必须熟练掌握的基本技能。因此,《PKPM建筑结构设计》课程是高校建筑工程专业必须开设的一门专业基础课,它集专业知识理论和实践操作为一体,学好该课程不仅要求学生能够熟练操作软件工具和命令,而且要求学生储备足够的专业理论知识并能进行迁移应用以便准确设置相关的计算分析参数,所以《PKPM建筑结构设计》课程虽然是一门计算机实践性课程,想教好、学好都不容易。因此,有必要对《PKPM建筑结构设计》课程教学中存在的问题进行总结,分析问题的原因,探索有效的解决措施,改进教学效果【1】,从而切实培养出与企业需求相符的专业应用人才。
1 《PKPM建筑结构设计》课程教学内容
建筑结构的结构体系形式多样,教学学时有限,《PKPM建筑结构设计》课程教学无法覆盖所有结构体系,通常以最为常见的现浇框架结构为建模对象组织开展教学内容,同时结合所教学的具体专业进行PKPM教学模块的取舍。
具体课程教学过程围绕现浇框架工程实例,利用模块一PMCAD创建全楼模型,施加楼面、屋面恒、活荷载,进行楼面布置及楼面荷载传导计算;接PMCAD模型数据生成模块二SATWE分析数据,进行分析与设计参数设置,启动分析进行结构内力配筋等计算,查看分析结果图形和文本;利用模块三绘制梁、柱结构施工图以及模块一绘制结构平面施工图;以柱下独立基础为例,接SATWE上部计算数据进行柱下独立基础设计计算,并绘制基础平面施工图及基础详图。以上教学内容选择和教学过程的安排主要依据建筑结构设计过程,通过对各功能模块下各菜单命令的操作和讲解,让学生了解和掌握PKPM结构设计的基本步骤。
2 《PKPM建筑结构设计》课程教学中的问题
2.1功能模块一PMCAD学习中的问题
本模块中有些命令工具与AutoCAD相同,命令的掌握并不难,本模块操作中存在的主要问题有:
(1)不能正确区分结构体系中的承重构件与非承重构件:建立框架结构模型时除了在轴上布置梁、柱构件外,还额外布置填充墙;
(2)不理解标准楼层含义:建立框架结构模型时,不考虑各楼层的平面布局实际情况,框架结构共有几层就相应建立多少个标准层;
(3)不清楚楼面和屋面:部分同学不清楚楼面和屋面的区别,因此不能正确的布置相应的楼面和屋面恒活荷载。
(4)不清楚梁间荷载:不清楚框架梁梁间荷载的来源也不知道如何根据所给设计条件进行估算。
以上问题涉及到学生前期所学课程中的一些基本的概念和基础知识,针对上述问题课堂教学过程中适当补充讲解相关知识点,基本可以在实践上机操作练习中避免出现同样的问题。
2.2功能模块二SATWE分析中的问题
SATWE是PKPM结构设计模块的核心功能模块,本模块启动计算分析前需要进行多项设计参数设置,计算分析完成后需要查看分析结果图形和文本文件。设计参数设置和查看分析结构是SATWE模块的关键步骤,这两大步骤是学生最难把握而最容易选择忽视的地方。
(1)设计参数设置:几乎每项各项参数设置都对应着相应的不同规范条文――荷载规范、抗震规范、混凝土规范等。虽然学生在前期的专业课程中有所涉及,但都是零散、分散的知识点,而且几乎都忘记了;授课教师备课时可以对相关的专业知识、规范条文进行充分的准备;但规范的讲解比较枯燥乏味,而且学生手中缺少相应的规范,短时间集中灌输大量信息,学生很难集中注意力认真听讲。
(2)查看分析结果图形和文本文件:学生上机操作时在老师的要求下会打开混凝土构件配筋图、WMASS.OUT、WZQ.OUT、WDISP.OUT等图形、文本文件查看,但不知道看什么,怎么看,不理解编号、符号的含义以及如何根据结果进行评估判断。
SATWE模块的操作非常简单,最关键的就是参数设置和查看分析结果,但由于上述问题的存在, PKPM的学习和运用仅停留在基本命令操作使用的初级层面上。
2.3功能模块三绘制梁、柱施工图中的问题
模块三要求在完成模块一、二的基础上,绘制梁、柱的平法施工图,该模块操作比较简单,学生都能熟练掌握,但仅满足于完成出图操作,缺少读图识图能力,因而忽视图识图过程。
这与专业课重理论轻实践有关,相关专业课教学主要向学生讲解构件内力计算、截面配筋计算,而缺乏足够绘制截面配筋图以及读图、识图训练。
2.4功能模块四JCCAD学习中的问题
本模块在教学中主要讲解柱下独立基础的设计操作,相对比较简单,学生易于掌握,存在的问题和功能模块三相同,读图识图能力欠缺;另外,基础类型多样――墙下条基、筏板基础、桩基础,这些基础类型不能逐一讲解,一方面是由于PKPM学习课时有限,另一方面学生在学习基础相关课程的时候也没有系统学习每一种基础类型,缺乏相应的知识储备。
3 《PKPM建筑结构设计》课程教学改进探讨
上述各模块教学存在的问题可以归纳为两个主要方面:一是学生缺少系统的专业知识储备;二是专业实践、实训能力不足,这也是目前高校本科生培养中普遍存在的两大问题。要改进PKPM课程的教学效果,需要克服上述两大问题,而解决这两大问题,仅靠本门课程授课老师去克服显然不现实,它需要建筑专业各专业任课老师共同努力。针对第一大问题,任课老师可以根据讲授过程中出现的问题,把它们归类到相应的专业课程中去,并把它反馈给专业课程任课老师,让他们在讲解相关知识点的时候着重强调。第二大问题PKPM教学中所需要的读图和识图能力,可以通过开设建筑识图课程、加强实训锻炼来解决。
结语
PKPM系列CAD软件作为辅助设计软件,操作简便、计算精确、运行效率高、设计修改方便,国内大多数设计院的结构设计都采用该软件来完成,成为建筑工程专业毕业生必备的技能。《PKPM建筑结构设计》课程虽然是一门计算机辅助设计课程,初级层面的菜单、命令操作容易掌握,但由于它的操作和运行建立在专业理论知识基础之上,因此不可避免在学习过程中会存在上述影响教学效果的问题。即使前述问题都得到了解决,那也只能表明学生具备了运用和操作PKPM软件的基本能力,而做出一个受力合理、经济适用的结构设计还需要足够的工程实践经验进行辅助判断、手算校核以及设计修正【3】。因此,熟练掌握和运用PKPM是一个长期的学习过程,课堂教学只是引导入门的过程。
参考文献
【1】 赵海燕,赵军,PKPM建筑结构设计软件课程教学探讨[J],价值工程,2011(1):283-284
关键字:建筑结构;平法识图;教学改革
[abstract] the building structure basic knowledge and flat law knowledge chart course according to the engineering cost to the future work students the skills needed to set, the course will be flat law knowledge chart and architectural structure basic knowledge into a whole, in the construction of the structure stress system as a starting point, and the students to better understand the general method of flat purpose, to students for a later work lay the foundation.
Key word: building structure; Flat law knowledge chart; Teaching reform
中图分类号:G424.21文献标识码:A 文章编号:
高职院校中的工程造价专业所培养的学生,是面向工程一线,能胜任工程造价岗位需要的,具有良好职业道德的高技能专门人才。本课程是工程造价专业一门专业基础课,其目的是使学生掌握一定的建筑结构基础知识,有正确的结构意识,并能够熟练掌握混凝土结构施工图平面整体表示方法,在今后的工作中能够顺利地与设计人员和施工人员进行沟通。为此,本课程的教学过程需要在发展中改革,在改革中求创新,在创新中求发展,充分调动学生学习的主观能动性,培养成扎实的岗位职业能力。一、将项目教学引入课程教学
1、项目教学瞄准岗位需要
项目教学最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”,改变了以往“教师讲,学生听”被动的教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。所以,本课程的项目教学瞄准了岗位需要,以真实的项目图纸为中心进行教学。高职工程造价专业的毕业生,就业岗位涵盖了造价员、施工员、质检员等诸多岗位,这些岗位的基本要求是能够按图预算、按图施工、按图质检,即,解决了识图的问题就解决了岗位的基本能力需求。建筑工程施工图的识读能力是工程造价专业学生的核心能力之一,也是为将来学习其他专业课程及造价软件操作的重要基础,而且建筑结构课程定位中最重要和最基本的就是要加强学生对结构施工图的识读能力的训练。因此,本课程采用项目教学能更好地适应高职教育的人才培养目标,能够更准确的瞄准岗位需要。
2、课程教学设计思路
本课程采用1+3+1的教学设计进行教学,即一本《建筑结构》教材+11G101三本图集+一套完整的工程项目图纸为载体进行教学。教材能满足学生学习建筑结构基础知识的需求,11G101图集为学生识读结构施工图提供专业工具,真实的工程项目图纸是学习载体,例如,讲到梁构件时,先讲授梁在荷载的作用下的受力特性及破坏形态,从而引出为什么需要配置钢筋、配置那些钢筋,再针对这些钢筋讲授构件的平法制图规则,然后对应看梁的结构施工图,真正让学生能够明白构件中各种标注的内涵。通过这样的学习,使我们的教学达到理论和实际相结合,使理论知识的讲授不再空洞,看图的时候也有基础知识作支撑。
从以往学生实习实训的情况看,大部分学生到工作岗位以后都会被技术人员要求先熟悉施工图纸,再展开具体的技术工作。如果学生不能够迅速识图的话,就会耽误后续的实习工作,得不偿失。所以,我们就要求学生在学校学习时掌握迅速识图的技能,在实习时能够以最快的时间熟悉图纸,掌握在建工程的信息。
因此,为了加强学生对建筑工程施工图的识读能力,特别是结构施工图平法识图的能力,本课程以建筑结构课程为基础,纳入11G101图集的学习,两者结合开展,逐步引导和训练学生熟悉结构施工图,并且以一套图纸为依托,贯穿整个教学过程,真正做到理论联系实际,应用实际工程项目开展项目教学。
总之,要变知识本位为能力本位,以学生为主体,以真实的工作任务与职业能力分析为依据来设定职业能力培养目标。以框架结构为例,其设计思路如图1所示:
图1 课程的设计思路
二、采用“任务驱动”的教学过程
任务驱动的教学过程,就是在课程教学实施过程中,选择典型的工作任务,通过“五步法”的教学,使学生获得与工作任务相一致的专业知识和专项技能。在每个项目的教学过程中,教师首先对学生需要完成的工作任务进行简要的说明,使学生有一个感性认识,确认需要完成的任务;教师告知怎样获得解决问题所需要的基础知识,然后由学生自行获得知识并“试探”解决该问题的应用程序,接着教师引导学生分析该问题,提出解决方案和完成任务的具体步骤,再由学生对项目进行实施;根据实施结果进行讨论,由学生归纳总结。学生通过“知识、任务、实施、讨论、再实施”的“五步”教学方案,可以使学生更快、更深入的理解和掌握课程的内容,还可以提高学生解决实际问题的能力。“任务驱动”教学模式深入贯彻了在实践中学习,在学习中实践,教、学、做一体化的思想。
例如,框架结构教学内容的安排:根据课程教学目标和工作任务要求,选取框架结构项目,课程通过工作任务的教学与训练,学生可以明确框架结构各构件的主要内容,明确基本的识图方法,顺利完成工作。具体教学内容见表1:
表1 项目课程内容及教学活动设计
三、调整和更新教学内容
本课程以职业岗位需求为依据,应调整和更新教学内容,由追求学科知识系统性转变为追求完成职业领域工作的知识系统性和知识完整性。由于工程造价专业的学生主要面向造价岗位,因此在建筑结构的内容和深度上应淡化结构设计的相关知识,侧重构造措施的学习,始终坚持以识读结构施工图为准则。并且,以职业能力为目标,以真实的工程项目图纸为载体,并参照相关职业资格及规范要求,确定教学内容,打破传统教材框架,对教学内容进行适当分解与组合,以培养技能为核心实施教学。
课程教学的内容也要及时进行更新,必须适应社会的进步与发展。平法在设计和施工中已应用广泛,是从事造价、施工、设计的人员不可缺少的技术要求,因此,建筑结构知识和平法知识必须要及时进行更新。2011年下半年,11版的101图集就比之前版本有了部分内容的改变,如在11G101-1中,取消了抗震屋面框架梁WKL纵向钢筋的构造(二),更便于施工。所以,在课程进行过程中,务必要做到将更新的知识传递给学生,真正做到知识和社会实践不脱离,保证学生能够顺利踏上工作岗位。
四、采用丰富多彩的教学手段,提高教学效果
1.充分利用现代化技术。
一方面,运用多媒体、互联网和数码摄像技术手段,将《建筑结构基础知识》所涉及的基本理论、基本概念及构造要求制作成CAI教学课件,通过丰富生动的多媒体教学资源,例如利用三维软件制作建筑结构的三维构件,增加直观效果,也提高学生的学习兴趣、提高学习效果。如在讲肋形楼盖时,可制作结构构件的三维视图及动画,让学生有直观的视觉认识。
2.采用现场教学法。
由于时间和空间的关系,实训基地可能不能全部完成对建筑结构的认识,可到施工现场进行教学。把“教室”设在工地,聘请有经验的企业技术人员为学生现场指导,使“教、学、做”融为一体。如框架结构梁、柱、板的配筋形式,请结构工程师现场教学,可让学生对构件的配筋有更直观的感受,可将理论与实践有机结合起来,加深学生对钢筋的认识,也提高了学生的学习兴趣。
五、改革考核方式
传统的考核方式已不足以考查学生对本课程的掌握程度,所以,应创新考核方式,对学生进行全过程的综合评价,把学生对建筑结构的基础知识掌握能力和平法识图能力、学习态度、学习表现、学习成果等纳入综合指标,全方面对学生进行评价,让评价结果更能反映学生的实际掌握能力。
综上所述,以提高学生的岗位能力为落脚点,以增强学生的就业、择业竞争力为宗旨,我们探索出了将建筑结构基础知识与平法识图融于一体的教学改革体系,使学生在学习中提前进入职业岗位工作状态,为学生后继学习和将来就业打下坚实的基础。
参考文献:
1. 张小军.高职建筑结构基础与识图,课程教学改革探索.职业时空,2011:48。
2. 马丹丁 张建军 吴学清.论建筑结构课程中平法识图教学单元的改革.教育与职业,2011,(18):138-139。
3. 赵丙治.浅谈“平法”内容引入建筑结构课中的重要作用.城市建设理论研究,2011
4. 陈青来.“平法”在我国建筑工程领域的作用与可持续发展前景.建筑施工,2010