門式剛架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計教學改革研究實踐與探索*

趙 瑩

(吉林建筑工程學院城建學院，長春 130011)

0 引言

畢業(yè)設(shè)計是學生在校學習的最后一個重要教學環(huán)節(jié)，是學生學習、研究與實踐的全面總結(jié)，是對學生綜合素質(zhì)與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢查，是學生畢業(yè)及學位資格認定的重要依據(jù)．畢業(yè)設(shè)計的目的是使學生在這個過程中，通過對知識的綜合應(yīng)用，掌握分析問題、解決問題的方法，提高分析、解決問題的能力［1－2］．

由于受到國家經(jīng)濟狀況的制約，土木工程行業(yè)一直以砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主．但改革開放以來，尤其是北京奧運會和上海世博會的成功舉辦，使鋼結(jié)構(gòu)異軍突起，逐漸成為建筑行業(yè)的主流結(jié)構(gòu)．在北方，由于受經(jīng)濟條件和地域條件等制約，多層鋼結(jié)構(gòu)的推廣和普及尚需要時間，與之相比，單層鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用較多，一般單層鋼結(jié)構(gòu)在單層建筑結(jié)構(gòu)中占80%以上，而單層鋼結(jié)構(gòu)中又以門式剛架結(jié)構(gòu)居多．門式剛架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計由于開設(shè)的時間比較晚，還存在一些問題，不能很好地與行業(yè)需求相適應(yīng)．

1 畢業(yè)設(shè)計存在的問題［3－5］

(1)鋼結(jié)構(gòu)系列課程學時不夠，學生的理論儲備不足．通過對部分建筑類高校的調(diào)研，鋼結(jié)構(gòu)系列課程和混凝土系列課程相比，鋼結(jié)構(gòu)理論課學時只有混凝土結(jié)構(gòu)的2/3，課程設(shè)計只相當于混凝土課程設(shè)計的1/4，教學內(nèi)容的深度和廣度都無法和鋼筋混凝土系列課相比，學生平時的知識儲備有限，導致在畢業(yè)設(shè)計過程當中，大量的知識點需要補充講解，給畢業(yè)設(shè)計的指導工作帶來了一定的難度．

(2)對畢業(yè)設(shè)計不重視．一些教師和學生認為，單層房屋比多層和高層房屋簡單．這是一個非常嚴重的認識誤區(qū)．比如，門式剛架結(jié)構(gòu)的蒙皮效應(yīng)、風荷載對門式剛架結(jié)構(gòu)的影響、檁條的設(shè)計、壓型鋼板的設(shè)計等都是其他結(jié)構(gòu)形式不存在、而門式剛架結(jié)構(gòu)需要注意的問題．一些師生在認識誤區(qū)影響之下，對這一題目的重視程度明顯不如其他題目．有些學習好的學生，特意避開此題目，而一些學習成績差的學生卻主動選此題目，導致門式剛架設(shè)計組的學習成績參差不齊，設(shè)計成果質(zhì)量略顯一般．

另外，和其他題目共同存在的問題是，畢業(yè)設(shè)計期間大多數(shù)學生已經(jīng)確定了工作，覺得畢業(yè)設(shè)計對他們不太重要了，態(tài)度上不如學習理論課那樣重視．

(3)難度大．門式剛架結(jié)構(gòu)盡管層數(shù)少，但涉及到的問題非常多，比如，次要構(gòu)件的計算、穩(wěn)定計算、蒙皮效應(yīng)等．同時，繪圖量也比框架結(jié)構(gòu)多，由于之前的理論教學學時有限，把大量的難點和重點都推到了畢業(yè)設(shè)計階段，這也是門式剛架畢業(yè)設(shè)計亟待解決的問題．

(4)畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)實習脫鉤．長春市的鋼結(jié)構(gòu)工程相對較少，門式剛架設(shè)計組學生對該結(jié)構(gòu)形式缺乏感性認識．這也是影響畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的一個原因．

2 教學改革研究現(xiàn)狀

筆者就上述問題，調(diào)研了國內(nèi)教改成效顯著的一些院校的教改成果，并與我院的教改實踐進行了對比，具體情況如下:

(1)以創(chuàng)新實驗班為依托［6］．浙江大學成立了創(chuàng)新實驗班．試驗班從每屆中招收一個班，采取末位淘汰的競爭獎勵機制．對于像鋼結(jié)構(gòu)這樣的新增學科在實驗班的教學大綱中提前進入，比如，在大二就講授鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，加強特色教育．較早的在學生中強調(diào)了門式剛架結(jié)構(gòu)等新興結(jié)構(gòu)形式的地位和意義．筆者認為，如按專業(yè)能力嘗試成立鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實驗班，亦會取得較好的效果，勢必會對畢業(yè)設(shè)計教學質(zhì)量的提高起到較好的鋪墊作用．

(2)產(chǎn)學研一體化、校企聯(lián)合教學模式［7－8］．河北師范大學等院校實行產(chǎn)學研一體化、校企聯(lián)合的教學模式．結(jié)合用人單位的實際和學生就業(yè)需要，積極探索構(gòu)建校企聯(lián)合實施畢業(yè)設(shè)計教學環(huán)節(jié)的新模式，使實習基地雄厚的技術(shù)人才與豐富的研究設(shè)施資源為我所用，拓延實習基地的教學功能，提高實習基地的使用效率，改善學校師資、課題、科研設(shè)施等資源短缺的現(xiàn)狀．筆者認為，門式剛架畢業(yè)設(shè)計小組，可以適當借鑒一下上述做法，以達到更好的教學效果．

(3)建立獎勵機制［7］．紹興文理學院建立了積極的獎勵機制，對畢業(yè)設(shè)計進行過程監(jiān)控，對學生的設(shè)計成果進行量化打分．對成績優(yōu)秀的學生給予精神和物質(zhì)獎勵．我院也積極組織學生參加吉林省土木建筑學會舉辦的高校土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計競賽，對獲獎的教師和學生給予獎勵．這一活動大大提高了教師和學生的積極性．

(4)導師制［9］．皖西學院結(jié)合教師人數(shù)有限的實際情況，積極啟動導師制．推選具有中級以上職稱的中青年骨干教師擔任導師，指導大四學生畢業(yè)設(shè)計的同時，承擔導師的一些相關(guān)職責(如:考研資訊，就業(yè)指導等)．

3 畢業(yè)設(shè)計的教學改革探索

(1)門式剛架專題講座［9－10］．我院2000年建院以來，土木工程系畢業(yè)設(shè)計期間一直請行業(yè)專家做相關(guān)學術(shù)報告，但與鋼結(jié)構(gòu)門式剛架相關(guān)的不多．筆者認為，可以在今后學生畢業(yè)設(shè)計期間聘請鋼結(jié)構(gòu)專家用2～4學時，針對門式剛架做專題講座，讓學生了解該結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計過程的重要性．

(2)導師制與指導教師制雙管齊下［9］．推選具有中級以上職稱的中青年骨干教師擔任導師，指導大四學生畢業(yè)設(shè)計的同時，承擔導師的一些相關(guān)職責，如:考研資訊，就業(yè)指導等．

(3)指導方法［2］．畢業(yè)設(shè)計的指導方法有兩種，一種是指導教師帶著走;一種是指導教師跟著走．前者是學生按照指導教師規(guī)定的題目，包括結(jié)構(gòu)布置、計算方法等，跟著教師一步一步進行．教師每周固定召集全體學生上一次課，詳細布置本周任務(wù)，講解具體計算設(shè)計方法．學生思路清晰，效率高，少走彎路，比較順利完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，設(shè)計規(guī)格一致，評定成績具有可比性．但這種指導方法的弊端是不利于學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，不利于學生個性專長的發(fā)揮和獨立工作能力的鍛煉;后者是學生根據(jù)教師下達的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書指導書的要求和進度，獨立查閱相關(guān)規(guī)范、教材及有關(guān)資料，自主完成各階段的設(shè)計工作，教師每周安排固定的答疑輔導時間2～3次．這種方法對基礎(chǔ)扎實，自學能力強、學習積極性高的學生比較合適，有利于培養(yǎng)學生獲取知識解決工程問題的能力．但對基礎(chǔ)弱，學習主動性差的學生則不利，這些同學往往自信心差，總是希望別人先做，自己借鑒參考，進度慢，畢業(yè)設(shè)計工作滯后．因此，指導教師應(yīng)將這兩種方法有機結(jié)合，針對不同程度的學生，采用不同的方法，因材施教．

畢業(yè)設(shè)計的指導，主要是指導設(shè)計方法，應(yīng)啟發(fā)學生思維，指導學生查閱文獻資料，調(diào)查研究，培養(yǎng)學生整體的、綜合的決策能力．不應(yīng)該局限于所做的題目，過分強調(diào)計算的精度和細節(jié)，應(yīng)使學生開闊視野，掌握通常的設(shè)計方法，并向?qū)W生介紹理論與實踐的差異和畢業(yè)設(shè)計與實際工程的差別，并以正式施工圖的標準嚴格要求學生，使學生畢業(yè)后能盡快上手，適應(yīng)工程設(shè)計工作．

畢業(yè)設(shè)計也是對學生進行思想政治教育和職業(yè)道德教育的好時機．指導教師可以結(jié)合畢業(yè)設(shè)計對學生進行法紀和職業(yè)道德教育．建筑工程的質(zhì)量直接關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全，責任重大，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)本著對自己負責，對社會負責的態(tài)度，仔細認真，精心設(shè)計每一項工程．比如有的學生往往在設(shè)計初期，荷載計算馬虎，或漏項或荷載估算偏小，又不肯返工重算，認為在后面的截面設(shè)計時，將截面增大即可解決問題．這既是一個態(tài)度問題，也是一個技術(shù)問題．結(jié)構(gòu)工程師的工作基礎(chǔ)就是在充分考慮、正確計算各種可能出現(xiàn)的荷載情況下的一個總體設(shè)計，荷載計算不準確，后面的內(nèi)力計算、內(nèi)力組合及截面復(fù)核的準確度、可信度就要大打折扣．

(4)加入結(jié)構(gòu)試驗．將結(jié)構(gòu)試驗引入門式剛架畢業(yè)設(shè)計［5］的過程當中．結(jié)構(gòu)試驗是土木專業(yè)非常重要的一門課程，但長期以來學生的重視程度不夠．初步設(shè)想增設(shè)一些鋼結(jié)構(gòu)試驗．結(jié)構(gòu)試驗可分為兩類:科學試驗．可以與有著長期合作關(guān)系的兄弟院校合作，在進行科研試驗的過程中，組織學生去參觀學習;演示試驗．一些小型試驗，比如螺栓的破壞機理、小型鋼框架的抗震試驗等可以在我院的實驗室對學生進行演示，使學生通過試驗操作更加直觀地理解課程所講的內(nèi)容，直接觀察和了解一些實驗現(xiàn)象，增加感性認識和擴大視野．

我院學生具有很強的動手能力和實踐操作能力，將結(jié)構(gòu)試驗引入畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，必能增加學生的學習熱情．

(5)助教制［10］．聘請成績優(yōu)秀的學生擔任助教，頒發(fā)聘書．助教要在第七學期末完成計算書，在第八學期初完成施工圖初稿．指導教師講思路，提見解，助教解決具體問題，培養(yǎng)學生組織管理和解決實際問題的能力．

(6)講授鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不同于鋼筋混土結(jié)構(gòu)設(shè)計．如今的大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)受力形式更復(fù)雜，設(shè)計要求的計算機化程度比較高，而企業(yè)對大學生的要求是上手要快．但是，大多數(shù)院校本科階段并不講授最常用的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件(如3D3S，pkpm中的STS，xsteel等)的使用方法和一般技巧，學生對進入鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域沒有信心．在當前就業(yè)競爭較激烈的情況下，學生找工作時碰到鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)則往往底氣不足，即使一旦進入也會覺得無所是從．因此，計劃在門式剛架畢業(yè)設(shè)計前期，利用8學時上機講授3D3S和PKPM中STS模塊．

(7)講解結(jié)構(gòu)師考試習題．指導教師在指導畢業(yè)設(shè)計時，應(yīng)適當講解歷年結(jié)構(gòu)工程師考試中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的題目．通過這種方式讓學生了解本行業(yè)對從業(yè)人員的執(zhí)業(yè)要求，提高學生的學習目的．

(8)設(shè)立門式剛架實訓基地．這是一項長期的階段性的工作．第一步計劃以學院食堂作為實訓基地．現(xiàn)場參觀和學習更加便利．同時，積極聯(lián)系以門式剛架工程為主的單位，盡快形成長期固定的實訓基地．

4 門式剛架畢業(yè)設(shè)計的注意點

(1)注意引進新規(guī)范、新標準，介紹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計新方法、新技術(shù)［10］．單純的教科書內(nèi)容是無法指導學生課程設(shè)計的，結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要運用各種手冊、規(guī)范、標準、圖集、工具書．畢業(yè)設(shè)計尤其要注意新規(guī)范、新標準的介紹．如:碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的國家新標準中有關(guān)的鋼材牌號規(guī)定，意義;鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范修訂內(nèi)容中關(guān)于軸壓構(gòu)件柱子曲線由以前的3條變?yōu)?條的內(nèi)容等．

設(shè)計中除了傳統(tǒng)的以手算為基礎(chǔ)的構(gòu)件設(shè)計的試算法外，可介紹一些現(xiàn)代化的設(shè)計新方法．如:鋼壓彎構(gòu)件截面優(yōu)化設(shè)計方法．還可介紹一些鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計新技術(shù)．如門式剛架的設(shè)計方法等，以拓展學生的視野．

(2)注意構(gòu)造連接問題．設(shè)計中，學生易產(chǎn)生只重視數(shù)值計算而忽視構(gòu)造要求的傾向．而構(gòu)造連接處理不當?shù)臉?gòu)件、節(jié)點往往是造成工程事故的隱患，因而在設(shè)計過程中，必須反復(fù)強調(diào)構(gòu)造連接的重要性．如鋼梁的橫向加勁肋應(yīng)切角，以防三向焊縫相交成應(yīng)力集中過分嚴重;實腹式柱腹板高厚比大于80時，應(yīng)設(shè)置橫向加勁肋等．

(3)注意培養(yǎng)學生概念設(shè)計的能力．培養(yǎng)結(jié)構(gòu)工程師，不僅要求他們在特定的建筑空間中用整體概念來設(shè)計結(jié)構(gòu)的總體方案，而且能有意識地利用整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學關(guān)系．培養(yǎng)學生概念設(shè)計的思想，使學生借助概念簡化計算，雖有一定誤差，但結(jié)構(gòu)概念清楚、定性準確，能很快選擇和確定最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，同時也是施工圖設(shè)計階段判斷計算機計算結(jié)果是否可靠的主要依據(jù)．

5 結(jié)論

綜上所述，筆者希望通過師生的不懈努力，以門式剛架畢業(yè)設(shè)計教學改革為契機，把我院的教學向更高更好的層面推進，進一步體現(xiàn)新制大學的特點和優(yōu)勢，讓教師和學生更加熱情、自信、積極地完成該項教學任務(wù)．

［1］ 郭靳時．土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學改革的探索與實踐［J］．建筑結(jié)構(gòu)，2008:366－369．

［2］ 陳蘭．鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計的實踐與探討［J］．鋼結(jié)構(gòu)，2008(增刊):597－601．

［3］ 劉華琛．提高鋼結(jié)構(gòu)方向畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的探討［J］．土木建筑教育改革理論與實踐，2008(增刊):367－369．

［4］ 李兵．土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計教學改革與實踐［J］．鋼結(jié)構(gòu)，2010(增刊):952－955．

［5］ 胡軍安．鋼結(jié)構(gòu)課程實踐教學改革研究［J］．新課程研究:高等教育，2011(增刊):89－91．

［6］ 張磊．面向土木工程創(chuàng)新設(shè)計實驗班的鋼結(jié)構(gòu)教學改革構(gòu)想［J］．高等建筑教育，2009，18(增刊):110－113．

［7］ 白忠喜．提高畢業(yè)設(shè)計(論文)教學質(zhì)量的舉措［J］．中國大學教學，2005(8):45－46．

［8］ 楊建芳．產(chǎn)學研結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計模式研究［D］．石家莊:河北師范大學，2007．

［9］ 蔣永生．土建類專業(yè)工程素質(zhì)和實踐能力培養(yǎng)的研究與實踐［J］．高等建筑教育，2003(6):14－16．

［10］ 蔣德穩(wěn)．對鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計的幾點思考［J］．皖西學院學報，2006，22(5):135－137．