建筑學(xué)結(jié)構(gòu)選型課程教學(xué)改革淺析
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摘要：根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)選型課程中的現(xiàn)狀和問(wèn)題，對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐，通過(guò)經(jīng)典案例分析、設(shè)計(jì)模式改革，并采用“開(kāi)放式”教學(xué)模式和“探究式”學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)思能力。
引言
現(xiàn)代建筑是凝聚著人類(lèi)科學(xué)進(jìn)步與文化藝術(shù)的復(fù)雜體系，熟練運(yùn)用結(jié)構(gòu)技術(shù)，使建筑構(gòu)思與結(jié)構(gòu)布局巧妙結(jié)合，是建筑師出色完成建筑設(shè)計(jì)的重要條件。意大利建筑師奈爾維在他的《結(jié)構(gòu)在建筑中的地位》一書(shū)中認(rèn)為“現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)所要求的新的、宏偉的結(jié)構(gòu)方案，使得建筑師必須理解結(jié)構(gòu)構(gòu)思”[1]。但建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生往往更重視專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)課而輕視結(jié)構(gòu)類(lèi)課程的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致培養(yǎng)的建筑師缺乏根據(jù)建筑功能、建筑形態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)思與布局的能力。另外，結(jié)構(gòu)類(lèi)課程的教學(xué)往往也不得其法，簡(jiǎn)單地將結(jié)構(gòu)理論知識(shí)生硬地填塞給學(xué)生，缺少在建筑設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)思能力的培養(yǎng)，枯燥無(wú)味的教學(xué)方法和過(guò)于理論化的教學(xué)內(nèi)容難以引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！肮び破涫?，必先利其器”，對(duì)結(jié)構(gòu)的忽視將限制學(xué)生將方案設(shè)計(jì)能力轉(zhuǎn)化為工程實(shí)現(xiàn)的能力[2]。本文結(jié)合作者對(duì)建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)選型長(zhǎng)期配合教學(xué)的探索與實(shí)踐，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)選型的教學(xué)方法及如何與建筑設(shè)計(jì)課程相互配合進(jìn)行研究和探索，為建筑結(jié)構(gòu)選型課程的教學(xué)模式改革開(kāi)創(chuàng)一種全新的教學(xué)思路。
1教學(xué)模式改革
“建筑結(jié)構(gòu)選型”須與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，通過(guò)課程教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生由理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用的能力，使原本相互缺少有機(jī)聯(lián)系、純理論學(xué)習(xí)所形成的“知識(shí)孤島”通過(guò)工程實(shí)例分析、師生間的研討交流、教學(xué)引導(dǎo)、建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用等綜合手段而得到改善，培養(yǎng)學(xué)生在建筑方案階段就注意建筑構(gòu)思與結(jié)構(gòu)布局相協(xié)調(diào)的建筑設(shè)計(jì)思路，并考慮結(jié)構(gòu)技術(shù)細(xì)節(jié)對(duì)建筑布置的影響。
1.1結(jié)構(gòu)選型課程的教學(xué)模式改革
著名建筑大師貝聿銘在回答“建筑教育的重點(diǎn)”這一問(wèn)題時(shí)，認(rèn)為“建筑師本身不一定要會(huì)算，但一定要懂得怎樣算，因?yàn)橄葧?huì)算才知道從中間求變化”[1]。這里的計(jì)算對(duì)于建筑師來(lái)說(shuō)，應(yīng)是把相對(duì)宏觀的結(jié)構(gòu)分析運(yùn)用到建筑造型構(gòu)思中，諸多經(jīng)典、廣為傳頌的偉大建筑也往往因?yàn)樵O(shè)計(jì)符合自然法則、力學(xué)基本原理而顯得更為璀璨奪目。在結(jié)構(gòu)精細(xì)計(jì)算部分對(duì)學(xué)生則不必要求過(guò)深，否則將使學(xué)生產(chǎn)生畏懼情緒，失去學(xué)習(xí)興趣，且也無(wú)必要。在“建筑結(jié)構(gòu)選型”的教學(xué)改革實(shí)踐中，應(yīng)進(jìn)行課程體系的重新整合，對(duì)各類(lèi)高層、大跨度結(jié)構(gòu)體系的授課內(nèi)容應(yīng)選取應(yīng)用性較強(qiáng)的重點(diǎn)內(nèi)容，在理論教學(xué)過(guò)程中結(jié)合若干具有典型意義的工程案例，進(jìn)行分析講解，并可對(duì)往屆學(xué)生建筑設(shè)計(jì)作品存在的常見(jiàn)問(wèn)題提出看法，拉近與學(xué)生的距離，引導(dǎo)學(xué)生參與分析，幫助培養(yǎng)學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生深入思考，相互交流，而不是傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式。通過(guò)理論傳授、引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)、案例分析及實(shí)例教學(xué)等逐步推進(jìn)的教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)造型表現(xiàn)的能力，使建筑具有真實(shí)的表現(xiàn)力和實(shí)踐性，培養(yǎng)正確對(duì)待和運(yùn)用結(jié)構(gòu)技術(shù)的素養(yǎng)與能力，掌握不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的概念、用途、構(gòu)件常用尺寸的估算及結(jié)構(gòu)布置技巧等規(guī)律[1]。
1.2建筑設(shè)計(jì)課程的教學(xué)模式改革
建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)思能力講究實(shí)踐性，前面所有結(jié)構(gòu)教學(xué)鋪就的路，其實(shí)都是為了在建筑設(shè)計(jì)中能協(xié)同考慮結(jié)構(gòu)問(wèn)題。在建筑設(shè)計(jì)類(lèi)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，該任務(wù)一般由建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)教師兼顧，由于專(zhuān)業(yè)隔閡，很多具體結(jié)構(gòu)布置等可能缺乏專(zhuān)業(yè)深度，難以透徹分析和引導(dǎo)，造成結(jié)構(gòu)教學(xué)在其最重要的設(shè)計(jì)應(yīng)用環(huán)節(jié)缺位，學(xué)生在做建筑設(shè)計(jì)時(shí)可能完全不考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)思和建筑方案的協(xié)調(diào)問(wèn)題。要改變建筑方案“空中樓閣”的現(xiàn)狀，應(yīng)重視跨學(xué)科的交流，在建筑設(shè)計(jì)課程教學(xué)（特別是高年級(jí)的高層和大跨度建筑設(shè)計(jì)課程）的不同階段引入結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)教師，有針對(duì)性地引導(dǎo)學(xué)生考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)思，使得方案兼具技術(shù)性和藝術(shù)性。這種建筑設(shè)計(jì)課程的教育模式將為學(xué)生構(gòu)筑開(kāi)放的結(jié)構(gòu)知識(shí)體系平臺(tái)，將以設(shè)計(jì)教學(xué)為核心，注重設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性，升華建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)的理解，使結(jié)構(gòu)教學(xué)更具有針對(duì)性和實(shí)用性。
2設(shè)計(jì)模式改革
在課程前半學(xué)期，通過(guò)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)教師對(duì)“建筑結(jié)構(gòu)選型”課程的基本理論知識(shí)講授、經(jīng)典案例分析和往屆學(xué)生常見(jiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題的剖析后，在學(xué)生具備一定的結(jié)構(gòu)選型知識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)教師參與建筑設(shè)計(jì)課程的協(xié)同教學(xué)，在學(xué)生做建筑方案的不同時(shí)期，結(jié)構(gòu)教師分階段輔導(dǎo)學(xué)生在建筑方案中的結(jié)構(gòu)構(gòu)思疑問(wèn)。
2.1建筑優(yōu)秀案例結(jié)構(gòu)構(gòu)思的設(shè)計(jì)模式
以4～5人為一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，把班級(jí)分成4～5組，教師需要給每組提供一個(gè)建筑優(yōu)秀案例，不同團(tuán)隊(duì)的建筑案例應(yīng)盡量具有不同的結(jié)構(gòu)布局特色。各組需要合作完成項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)的成員組成是開(kāi)放的，根據(jù)項(xiàng)目興趣組合在一起。團(tuán)隊(duì)的開(kāi)放性還體現(xiàn)在行之有效的交流，分別是學(xué)生與專(zhuān)業(yè)教師之間的交流、同一項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)內(nèi)部之間的交流、不同項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之間的交流及成果匯報(bào)交流。這些交流在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行，促進(jìn)研究氛圍的形成和合作意識(shí)的加強(qiáng)，也可促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。學(xué)生對(duì)建筑案例進(jìn)行的結(jié)構(gòu)構(gòu)思分三個(gè)階段推進(jìn)。第一階段，每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員需根據(jù)建筑案例選用適用的結(jié)構(gòu)體系，并分析布置結(jié)構(gòu)構(gòu)思的合理性和不同布置方法對(duì)建筑功能所產(chǎn)生的影響，教師在這個(gè)過(guò)程中需根據(jù)統(tǒng)一存在的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行集中講解和團(tuán)隊(duì)分組引導(dǎo)，比如剪力墻布置原則及不同布置方法所產(chǎn)生的影響，不同柱網(wǎng)布置方法的優(yōu)劣，梁高如何確定和對(duì)層高使用的影響等；也需要引導(dǎo)學(xué)生了解對(duì)建筑設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生較大影響的相關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)范，比如不少建筑學(xué)的學(xué)生到畢業(yè)設(shè)計(jì)階段對(duì)于百米公建的方案仍在采用框架結(jié)構(gòu)；高層建筑的剪力墻或筒體完全偏心布置于一側(cè)等不合理設(shè)計(jì)。第二階段，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生第一階段完成的結(jié)構(gòu)構(gòu)思情況，及時(shí)提出學(xué)生存在的問(wèn)題，對(duì)于學(xué)生能自行解決的問(wèn)題，應(yīng)通過(guò)引導(dǎo)讓其參與分析和思考，或自主查詢資料來(lái)解決。同時(shí)引導(dǎo)同組學(xué)生間進(jìn)行相互探討交流，對(duì)于同組團(tuán)隊(duì)成員結(jié)構(gòu)構(gòu)思的差異點(diǎn)盡量讓學(xué)生自主討論解決，學(xué)會(huì)分析利弊得失，自行考慮結(jié)構(gòu)布置對(duì)建筑功能所產(chǎn)生的影響及不同布置方案對(duì)使用舒適度等綜合因素的影響。對(duì)于學(xué)生不能自行解決的問(wèn)題，如需較多實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題，教師應(yīng)及時(shí)分析，培養(yǎng)學(xué)生具有較為開(kāi)闊的建筑設(shè)計(jì)視野，使之能更加全面地考慮設(shè)計(jì)的技術(shù)細(xì)節(jié)，養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣并具有建筑設(shè)計(jì)所需的工程概念，而不是“紙上談兵”式的設(shè)計(jì)。第三階段，應(yīng)讓每個(gè)團(tuán)隊(duì)根據(jù)第二階段的討論結(jié)果，確定最后的結(jié)構(gòu)構(gòu)思方案，并派團(tuán)隊(duì)代表上臺(tái)講授每組的交流情況和最后的優(yōu)化布置方案，輔導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行針對(duì)性提問(wèn)，激發(fā)學(xué)生討論熱情，并對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)思方案和相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行最后的點(diǎn)評(píng)分析。通過(guò)這種層層深入式的推進(jìn)教學(xué)，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師主要起引導(dǎo)、提問(wèn)、點(diǎn)評(píng)分析的作用，通過(guò)這種“開(kāi)放式”教學(xué)模式和“探究式”學(xué)習(xí)模式的教學(xué)改革激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀動(dòng)能性。
2.2建筑設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)配合模式
通過(guò)建筑優(yōu)秀案例的結(jié)構(gòu)構(gòu)思設(shè)計(jì)使學(xué)生初步具備在一定方案基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)構(gòu)思能力，作為建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生尚需培養(yǎng)在自身建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中就應(yīng)具備協(xié)同考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)思的能力，并完善解決結(jié)構(gòu)技術(shù)細(xì)節(jié)對(duì)建筑布置的影響。技術(shù)的運(yùn)用能力與方案設(shè)計(jì)能力是在學(xué)習(xí)過(guò)程中協(xié)同提高的，二者相互依存，并不排斥，但亦存在制約關(guān)系[3]。建筑設(shè)計(jì)過(guò)程是建筑和結(jié)構(gòu)相互依賴和相互反饋的過(guò)程，在方案設(shè)計(jì)階段就不是一個(gè)平順的過(guò)程，反復(fù)修改、不斷完善是常態(tài)，通過(guò)建筑和結(jié)構(gòu)的交互、反饋、修正，獲得最終建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)成果。在建筑設(shè)計(jì)課程教學(xué)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)如何穿插到建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)階段需要根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)度來(lái)安排。早期：學(xué)生對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)布局，進(jìn)行結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)的教師應(yīng)及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)和答疑；中期：針對(duì)學(xué)生確定的結(jié)構(gòu)構(gòu)思，進(jìn)行多角度分析并提出優(yōu)化意見(jiàn)；后期：對(duì)學(xué)生整改后的結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化后定稿。在整個(gè)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)需要結(jié)合學(xué)生的建筑方案構(gòu)思，引導(dǎo)學(xué)生思考如何協(xié)同考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)思，傳授建筑結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)思的力學(xué)邏輯，分析對(duì)空間特征、建筑形態(tài)的影響。結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)一定要把握好度，不能扼殺學(xué)生對(duì)建筑方案的創(chuàng)造性，不應(yīng)對(duì)學(xué)生的藝術(shù)創(chuàng)意有過(guò)多干涉，并應(yīng)加強(qiáng)與建筑設(shè)計(jì)老師的溝通，從不同專(zhuān)業(yè)角度探討建筑方案合理性，以免學(xué)生對(duì)不同教師的意見(jiàn)無(wú)所適從。經(jīng)歷這樣一個(gè)建筑設(shè)計(jì)流程，培養(yǎng)學(xué)生了解建筑設(shè)計(jì)中需要思考結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)思的意義，明確具備結(jié)構(gòu)選型與構(gòu)思能力所需的知識(shí)儲(chǔ)備，掌握結(jié)構(gòu)選型的依據(jù)，鼓勵(lì)學(xué)生在尊重結(jié)構(gòu)邏輯的基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的結(jié)構(gòu)選型，進(jìn)而獲得建筑形態(tài)創(chuàng)作與結(jié)構(gòu)構(gòu)思、結(jié)果布局相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一的能力。
3教學(xué)方法改革
對(duì)于課堂教學(xué)和設(shè)計(jì)輔導(dǎo)而言，“啟發(fā)與互動(dòng)”重在實(shí)質(zhì)，在理論授課和設(shè)計(jì)輔導(dǎo)過(guò)程中應(yīng)適時(shí)拋出問(wèn)題，有的放矢地給學(xué)生自主思考和探究的空間，當(dāng)他的思考和探究有了回饋和收獲，就形成了興致盎然的課堂互動(dòng)和自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。“授人以魚(yú)不如授之以漁”，學(xué)生通過(guò)這個(gè)過(guò)程既獲取了知識(shí)，又提高了思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，獲得了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)技術(shù)素養(yǎng)。
3.1課堂講授與課后自習(xí)相結(jié)合
除基本理論知識(shí)外，教師應(yīng)針對(duì)當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中存在的較多結(jié)構(gòu)問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)講授，部分理論內(nèi)容須結(jié)合工程實(shí)例分析。同時(shí)考慮到建筑結(jié)構(gòu)選型課時(shí)少、內(nèi)容多、部分內(nèi)容須由學(xué)生自學(xué)完成的情況，為了讓學(xué)生有效自學(xué)，可指定自學(xué)內(nèi)容，并精心設(shè)計(jì)若干與建筑設(shè)計(jì)較為密切的思考題，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣。
3.2互動(dòng)教學(xué)
開(kāi)展小組討論和課堂討論，啟發(fā)學(xué)生開(kāi)展積極的思維活動(dòng)，學(xué)生在不同階段必然存在各不相同的問(wèn)題，暴露較為充分，通過(guò)學(xué)生各抒己見(jiàn)，相互啟發(fā)，有利于發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。通過(guò)教學(xué)中的互動(dòng)，使課堂氣氛活躍，增加學(xué)生的參與度，讓學(xué)生在一個(gè)討論過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)概念有更深刻的了解。
3.3經(jīng)典案例法
有針對(duì)性地選取一些經(jīng)典的建筑作品進(jìn)行分析或提供給學(xué)生自行分析，激發(fā)對(duì)結(jié)構(gòu)重要性的認(rèn)識(shí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生龐乾奎運(yùn)用結(jié)構(gòu)的素養(yǎng)和技巧。
3.4充分利用多媒體教學(xué)手段
多媒體教學(xué)可以提高教學(xué)效率，將更多的知識(shí)和信息傳授給學(xué)生，也可將課程中復(fù)雜、抽象的結(jié)構(gòu)原理用生動(dòng)形象的語(yǔ)言結(jié)合大量實(shí)例圖片來(lái)化解，有助于學(xué)生理解建筑設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)思的機(jī)理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
4結(jié)語(yǔ)
如何培養(yǎng)建筑師的結(jié)構(gòu)素養(yǎng)是建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)教育的一大難題。多年來(lái)本校相關(guān)教師不斷進(jìn)行“建筑結(jié)構(gòu)選型”教學(xué)模式的探索研究，持續(xù)進(jìn)行建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)教師與結(jié)構(gòu)技術(shù)教師的協(xié)調(diào)配合，并根據(jù)具體教學(xué)實(shí)踐對(duì)授課內(nèi)容、方法等調(diào)整完善，減少純書(shū)本理論教條的課時(shí)，強(qiáng)化設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)，科學(xué)地組織教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果與解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。通過(guò)課程理論教學(xué)、經(jīng)典案例分析、結(jié)構(gòu)構(gòu)思設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)配合教學(xué)，使學(xué)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)思能力不斷加強(qiáng)。在不同的教學(xué)和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，通過(guò)提出問(wèn)題-思考問(wèn)題-獨(dú)立探究-課堂討論-講解總結(jié)的“開(kāi)放式”教學(xué)模式和“探究式”學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生獲得結(jié)構(gòu)概念和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)常識(shí)，使學(xué)生不僅能考慮建筑美學(xué)、藝術(shù)的問(wèn)題，且能協(xié)同考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)技術(shù)細(xì)節(jié)問(wèn)題。通過(guò)多年的改革與實(shí)踐，取得了較為滿意的效果，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)熱情，提高了“建筑結(jié)構(gòu)選型”課程的教學(xué)質(zhì)量。
作者:郭劍飛 馮靜 龐乾奎 單位:浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院
