土木工程专业形象化教学探究

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1、土木工程专业形象化教学探究摘要：文章探讨了创新土木工程专业教学手段和方法的必要性，提出以土木工程专业系列教学实体模型库、三维数字教学模型库、工程案例库为基础的“形象化教学”新方法，从而提高土木工程专业学生的空间想象力。关键词：土木工程专业；形象化教学；空间想象力中图分类号：G6424文献标志码：A文章编号：10052909(2012)06003604一、土木工程专业开展形象化教学的必要性土木工程专业发展迅速，各种土木工程结构日趋复杂，内容抽象、复杂的土木工程专业系列课程教学难度加大。在实际的土木工程中，无论是房屋结构、道路桥梁结构、港口工程结构以及岩土工程结构都表现为三维立体形

2、式，而现有的土木工程专业系列课程教材，多采用节点二维CAD图纸、二维图片等展示教学内容。学生仅凭平面图难以真实、准确地理解和掌握土木工程结构构造的完整信息，但是所有结构概念的形成都依靠工地参观学习也难以实现；因此，教师在课堂上应采用一些先进教学方法及手段强化学生的空间结构概念，使学生轻松准确地掌握结构专业知识。素质教育的深入发展也给土木工程专业教学方法改革提出了新的要求。在土木工程人才培养方案中明确要求土木工程专业学生应达到成为适应第一任职岗位需要，懂技术、会管理、能指挥，能胜任土木工程结构设计、研究、施工和管理工作的高级工程技术人才的目标。从事土木工程结构设计、施工工作的高级

3、工程技术人才，一方面能够通过阅读建筑施工图了解建筑物或构筑物的长、宽、高，造型、外表形状、内部大小，门窗、楼梯位置等信息；通过结构施工图能掌握屋面、楼面、梁、柱、楼梯、基础等承重构件的构造及其构配件的位置、大小和功能，即把平面图形拓展为空间立体的形象，从而在工程实践中指导施工。另一方面还需达到更高境界，即在学习阶段能按照课程设计任务书和毕业设计任务书的要求，在工程岗位上按照甲方所提要求完成建筑及结构施工图的绘制，完成空间图形的平面化表示。这些能力的培养都离不开学生的空间想象力。空间想象力是人们对客观事物的空间形式（空间几何形体）进行观察、分析、认知的抽象思维能力。学习土木工程专

4、业有赖于空间想象力的培养。空间想象力有明显的层次性，教师只有把握规律，并应用于教学实践，采取有针对性的教学方法和手段，才能有效提高学生的空间想象力。近年来土木工程技术和实践的发展使土木工程专业课程体系和教学内容发生了重大改变。如果教学方法和教学手段仍沿用传统模式，只是将黑板板书变成了多媒体课件（电子板书），将很难让学生完整了解土木工程专业最新信息，因此，创新土木工程教学手段与方法势在必行。12高等建筑教育2012年第21卷第6期陈进，等土木工程专业形象化教学研究二、开展形象化教学手段和方法的探索(%1)展示形象直观的土木工程专业系列教学实体模型,形成结构空间概念感性认识是空间想

5、象力形成和发展的基础。比起抽象的语言和平面图形，具体形象的实际结构能给予学生最直接最深刻的感性认识。但经常带领学生参观在建工地，观察实际结构，也有安全性、经济性以及教学进度与在建工地进程协调等问题。如果建立土木工程专业系列课程模型库，以缩尺形式展示一些有代表性的建筑结构、建筑构造模型，即采用实体三维模型，可有效弥补这方面的不足，达到较好的教学效果。实体模型一般分为两类：演示模型和实训模型。教学时给学生展示实体演示模型，分析模型的形体结构，讲解形象具体。口述、板书难以表达清楚的内容直接实体展示，使学生一目了然，加强感性认识，形成空间的整体形象，建立空间思维框架，从而突出教学重点，

6、化解教学内容的难点和疑点，增强学生的学习兴趣，提高教学效率。例如：如果教师只是通过图1(a)单层厂房排架结构立面图来讲解单层厂房排架结构的组成及受力，对没有工程经验，刚刚接触土木工程专业知识的本科生来讲，要在头脑里形成一定的空间体系概念，确实有一定的难度。而采用图1(b)单层厂房结构实体模型辅助教学，学生立刻就会清楚明白，立体概念很快形成，再理解图1(a)单层厂房排架结构立面图就会轻松很多。实训模型则可以模拟“施工现场”，帮助学生完成一些工程施工过程，训练学生的专业动手能力，并通过这些实际练习加深其表象感知，在使用时能清晰再现其建筑结构空间形体。实训模型的应用目的是将'‘工程搬

7、进课堂”，实现教师在工程环境中讲授工程，学生在工程环境中学习工程，从而增强学生的学习主动性，提高教学效率和效果。认识到实体模型的优越性后，在学院支持下建设了土木工程专业系列课程模型库，即建筑结构模型专修室。模型室配置有钢结构、砌体结构、混凝土结构、道路工程结构、桥梁工程结构、基础工程结构在内的各种教学模型，今后还将随课程发展与需要，添置新的教学实体模型。这些教学实体模型为教师模拟现场教学和学生模型装配创造了良好环境，帮助学生理解各类结构体系，提高学生对结构的整体思维能力和空间想象力。图1单层