鄧華

摘要：本科專業(yè)核心基礎(chǔ)課程土木工程施工（4.0學(xué)分，72學(xué)時）的知識難點多且內(nèi)容抽象，常規(guī)課堂授課方式難以獲得較好的教學(xué)效果。本文提出基于模型設(shè)計法的土木工程施工課程的教學(xué)改革新模式，該法圍繞課程教學(xué)目標，要求根據(jù)教學(xué)進度同步制作縮尺實際工程模型（1：20）模擬工程施工。學(xué)期內(nèi)通過將實際工程進行按比例微縮，模式施工全過程，將課程理論知識與實際工程施工同步結(jié)合。經(jīng)過本科三輪教學(xué)實踐，教改課程教評優(yōu)秀率達82.4%，有效的提高該課程教學(xué)質(zhì)量，該方法可以用于工程專業(yè)核心專業(yè)課程教改。

關(guān)鍵詞：微縮模型；土木工程施工；教學(xué)改革

《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出十三五時期推進高等教育改革發(fā)展的思路之重是從規(guī)模向質(zhì)量轉(zhuǎn)變，以創(chuàng)新發(fā)展激發(fā)教育活力，全面提升教育質(zhì)量?！巴聊竟こ淌┕ぁ笔枪こ坦芾韺I(yè)的核心專業(yè)課程，工程建造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)組織管理技術(shù)的內(nèi)容，理論知識的重點多、難點多，且理論分析和實際應(yīng)用并重。對于在校大學(xué)生來說，由于缺乏工程的感性體驗，使得施工的知識很抽象且晦澀難懂。所以，有必要研究新型教學(xué)方法提高“土木工程施工”的教學(xué)質(zhì)量。

一、土木工程傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)效果分析

土木工程施工課程內(nèi)容包含施工技術(shù)模塊和施工組織原理模塊。施工技術(shù)模塊包括從地下到地上，從土建到裝飾裝修，從現(xiàn)澆式施工到裝配式施工，主要有土石方工程、基礎(chǔ)工程、砌筑工程、混凝土結(jié)構(gòu)工程、腳手架工程、防水工程、裝飾裝修工程、結(jié)構(gòu)安裝工程。施工組織模塊的知識主要有流水施工基本原理、網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)、單位工程施工組織、施工組織總設(shè)計等知識?？傮w來說，土木工程施工的理論知識很抽象、對教師如何展開有效教學(xué)提出了重大挑戰(zhàn)。許多教師采用傳統(tǒng)的講授法教授土木工程施工課程，在課堂單向灌輸知識，教學(xué)形式簡單粗暴，創(chuàng)新不足且和實踐脫節(jié)，教學(xué)效果不佳。還有教師展開立體化教學(xué)嘗試，通過理論知識配合施工圖片、動畫仿真視頻、實際工程視頻等多種媒體形式，從聽和觀摩的角度讓學(xué)生接受施工知識，但缺乏切身體驗，對施工知識的感受不夠深刻。為了加強切身體驗，有的教師展開了理論與現(xiàn)場教學(xué)相結(jié)合的模式，將施工的知識劃分成模塊，根據(jù)模塊尋找相應(yīng)的工地，并帶學(xué)生參觀。這種模式很好，但是可行性有限，因為要找到匹配的工地很難，且大量的學(xué)生在現(xiàn)場聚集，存在安全隱患，這種教學(xué)方式只能偶爾為之，無法常態(tài)化。

綜上所述，傳統(tǒng)教學(xué)方法存在許多不足，因此探索新型“土木工程施工”的教學(xué)方法極為重要，這是改變當前土木工程施工教學(xué)低效能的出路。

二、微縮模型在土木工程施工教學(xué)中的應(yīng)用

（一）微縮模型

微縮模型就是通過調(diào)動學(xué)生的全身感官，手腦并重設(shè)計微縮的建筑模型，并應(yīng)用基本的建筑材料，復(fù)原制作建筑模型，以模擬建筑施工的過程，在整個制作過程中，將理論知識融入到模型制作過程中，達到學(xué)以致用的目的。應(yīng)用建筑模型教學(xué)一般遵循的程序如圖1所示。

筆者將以“土木工程施工”中一個重難點之一：鋼筋混凝土工程施工的教學(xué)，闡述模型設(shè)計法的具體應(yīng)用，并分析教學(xué)效果。

（二）模型設(shè)計法教學(xué)設(shè)計

1.教學(xué)目標及知識點分析

在土木工程施工課程中，鋼筋混凝土工程施工涵蓋鋼筋、模板和混凝土三個分項工程。本章內(nèi)容的教學(xué)目標及知識點分析如表1所示。

從過往的教學(xué)效果來看，由于學(xué)生缺乏工程施工現(xiàn)場的感性認識，對鋼筋原材料的特性及加工、模板的分類、模板的安裝、混凝土的配料和澆筑等知識都只能主觀臆想，不能和工程實際對應(yīng)，造成鋼筋混凝土模塊的知識呈現(xiàn)抽象、難度大、內(nèi)容枯燥等特點，教學(xué)效果不好。

2.微縮模型設(shè)計與制作

首先，將某一實際工程的框架結(jié)構(gòu)模型進行簡化，給出圖紙。要求學(xué)生根據(jù)圖紙尺寸，按照一定比例（1：20）縮小，做成依靠人力能夠搬動的微縮鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)模型。然后，將學(xué)生分組若干小組，每組6人，進行分工協(xié)作。先行采購所有的原材料均通過班級統(tǒng)一采購分發(fā)，主要采購的材料有：木質(zhì)模板（1-2 mm厚）、鋼筋（0.6～1 mm）、水泥（42.5#）、中砂、脫模劑等。最后，在人員和材料齊備后，按照下表要求進度和內(nèi)容完成模型制作。

3.微縮模型在教學(xué)過程中的應(yīng)用及效果分析

通過緊密聯(lián)系理論知識，各組同學(xué)根據(jù)圖紙的要求制作出了質(zhì)量不一的模型。學(xué)生共計完成21組模型，其中7組失敗，主要是結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸偏離圖紙?zhí)蟮暮筒怀烧w。對余下的14組模型試驗進行模型試驗。

首先，根據(jù)混凝土外觀是否平整光滑、外形尺寸準確和是否蜂窩孔洞的情況，將模型質(zhì)量根據(jù)國家施工規(guī)范對鋼筋混凝土的品質(zhì)要求標準進行從優(yōu)到差的標準分級，分為A/B/C/D四個等級，如圖2所示。

其次，進行荷載試驗，計算承重比，比較模型的效率。通過加載試驗，進行分級加載，每次加載的重量，直至模型破壞為止。最終，14組模型的試驗統(tǒng)計結(jié)果如表3所示，外觀質(zhì)量A/B/C/D各有3組、2組、4組和5組。表中數(shù)據(jù)很明顯地呈現(xiàn)出質(zhì)量越高的模型承載力越高的特點。模型的效率指標——承重比最高可達37.09，最小的則為0，質(zhì)量和承載力不同是每組同學(xué)制作的細心和技術(shù)不一所致。

三、建筑模型教學(xué)法效果評價與反思

（一）模型制作的好壞不影響教學(xué)效果

不管是質(zhì)量好的模型還是質(zhì)量差的模型，都有很高的教學(xué)價值。尤其是質(zhì)量差的模型，普遍破壞的原因表現(xiàn)為梁柱節(jié)點處缺乏錨固、混凝土澆筑振搗不密實和混凝土配合比不當，導(dǎo)致模型酥松、結(jié)構(gòu)模型呈崩塌式破壞，而這些問題正是學(xué)生沒有很好掌握施工相關(guān)知識和遵循規(guī)范的工藝技術(shù)所致。最終，他們能夠從失敗中深刻感受到知識的有用性和知識背后的原理。

（二）學(xué)生的評價數(shù)據(jù)分析

本教學(xué)方法在對三屆共計265名學(xué)生進行試驗后，進行問卷調(diào)研，結(jié)果如表4所示。從統(tǒng)計結(jié)果看出，絕大部分學(xué)生對模型教學(xué)方法是肯定和支持的，大部分學(xué)生通過本次模型學(xué)習，對知識的理解和體驗均更加深刻。同時，學(xué)生還提了許多意見和建議，例如建議繼續(xù)完善這種教學(xué)方法和模型制作改進等。通過模型教學(xué)法，將理論知識融入動手操作的過程中，學(xué)生更好地調(diào)動了全身的感官體驗和吸收知識，而不僅僅只是在課堂上聽和看。

（三）學(xué)生的學(xué)習主動性顯著提升

通過制作模型，學(xué)生摒除了被動聽教師講授理論的枯燥乏味感，能夠主動研究教材中相關(guān)的內(nèi)容，主動結(jié)合圖書館數(shù)據(jù)庫資料和網(wǎng)絡(luò)資源探索文獻資料。學(xué)生的學(xué)習過程由被動的知識灌輸，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鳎瑢W(xué)習動力和積極性顯著提升。通過資料的閱讀和調(diào)研，學(xué)生學(xué)會了框架結(jié)構(gòu)的柱、梁、板的模板構(gòu)造；能夠?qū)︿摻钸M行下料計算，精確計算鋼筋長度，并安裝鋼筋模型；通過混凝土的配置、澆筑以及養(yǎng)護，深刻體驗到混凝土施工過程的重點環(huán)節(jié)和施工質(zhì)量的重要性。教師的教學(xué)由單向傳授，轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程控制和結(jié)果討論與總結(jié)歸納，使得理論更加系統(tǒng)化和深刻化。

結(jié)論

模型教學(xué)法將施工理論知識融入到模型制作過程中，使教學(xué)過程發(fā)生了根本性的改變。即由教師單項灌輸和學(xué)生被動接受這樣的低效模式，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主探索和教師全程控制和指導(dǎo)的積極互動模式。該法大大提升了學(xué)生的學(xué)習積極性，調(diào)動學(xué)生全身感官參與和體驗知識的應(yīng)用過程，加深了對知識的掌握和理解，取得較好效果。同時，所制作的微縮模型仿真度較高、成本低，平均每個學(xué)生僅投入20元，在實驗室完成，可行性高。