土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革探討★

吳 英 于海波

(塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，新疆阿拉爾 843300)

鋼結(jié)構(gòu)是土木工程結(jié)構(gòu)中的一種重要結(jié)構(gòu)形式，由于其具有強(qiáng)度高、重量輕、施工速度快、抗震性能好、工業(yè)化程度高、環(huán)境污染小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工程中得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)國(guó)家《關(guān)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《建筑業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》的內(nèi)容，我國(guó)在“十二五”期間要逐步實(shí)現(xiàn)年建筑鋼結(jié)構(gòu)用材占到全國(guó)鋼材總產(chǎn)量的10%左右，鋼結(jié)構(gòu)住宅建設(shè)占到房屋總建筑面積15%左右的規(guī)模［1］，其前景令人期待。為適應(yīng)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展形勢(shì)和市場(chǎng)急需鋼結(jié)構(gòu)施工、設(shè)計(jì)人才需要，為了使我們培養(yǎng)的學(xué)生一畢業(yè)就能適應(yīng)工作崗位，對(duì)現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革已是當(dāng)務(wù)之急。

1 鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課時(shí)少

很多高校的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程都有90學(xué)時(shí)左右，混凝土實(shí)踐教學(xué)有2個(gè)課程設(shè)計(jì)，但鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)時(shí)從1955年鋼結(jié)構(gòu)200多學(xué)時(shí)的三個(gè)學(xué)期的課［2］，減至近年來(lái)的60～80多學(xué)時(shí)，基本上是延續(xù)20世紀(jì)60年代～70年代的教學(xué)安排，以前是節(jié)約用鋼，隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)鋼材產(chǎn)量的迅速增加和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大力發(fā)展和應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)是趨勢(shì)，而目前我校培養(yǎng)方案中鋼結(jié)構(gòu)課程分為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理50學(xué)時(shí)，房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32學(xué)時(shí)，全部是理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)只有一個(gè)課程設(shè)計(jì)，時(shí)間一周。總體而言學(xué)時(shí)很緊張，很多知識(shí)都只能一帶而過(guò)，學(xué)生很難理解。

1.2 學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)較薄弱

鋼結(jié)構(gòu)涉及的內(nèi)容多，學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)特別是力學(xué)基礎(chǔ)較差，老師上課之前一強(qiáng)調(diào)計(jì)算要用到力學(xué)知識(shí)時(shí)，學(xué)生就很緊張，畏難情緒很?chē)?yán)重，一般高校都只設(shè)置了理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)，而沒(méi)有開(kāi)設(shè)穩(wěn)定類課程，而鋼結(jié)構(gòu)的大部分破壞都是結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞，想要學(xué)生深刻理解穩(wěn)定計(jì)算公式里字母含義，各個(gè)公式結(jié)果取值范圍怎么來(lái)的都非常困難。

1.3 識(shí)圖能力較差

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳力圖形大部分都是三視平面投影圖，而板件間關(guān)系則是立體的，要把位置關(guān)系想清楚才能明白力的傳遞路線，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，平時(shí)接觸鋼結(jié)構(gòu)機(jī)會(huì)不多，即使見(jiàn)到也是走馬觀花的看，很少有人帶上課堂疑問(wèn)去現(xiàn)場(chǎng)觀察，所以對(duì)傳力路線中力由構(gòu)件傳遞給結(jié)構(gòu)再傳遞給基礎(chǔ)部分內(nèi)容理解困難。

2 鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)改革探討

2.1 課程教學(xué)內(nèi)容整合優(yōu)化

在教學(xué)學(xué)時(shí)少內(nèi)容多的情況下，要盡可能多的傳授知識(shí)給學(xué)生，就應(yīng)對(duì)教材內(nèi)容整合優(yōu)化，對(duì)于建筑材料里面講過(guò)的內(nèi)容只需要復(fù)習(xí)下，點(diǎn)到為止即可，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)容中復(fù)雜公式推導(dǎo)部分內(nèi)容弱化，簡(jiǎn)化推導(dǎo)過(guò)程，比如鋼結(jié)構(gòu)課程中的彈性穩(wěn)定理論、彈塑性、塑性理論，板件屈曲后強(qiáng)度理論等，盡量減少前置課程對(duì)后續(xù)課程的影響，讓學(xué)生先接受結(jié)論，重點(diǎn)講清公式中涉及的基本概念，力學(xué)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，突出學(xué)習(xí)公式、規(guī)范的應(yīng)用。個(gè)別對(duì)公式推導(dǎo)有興趣的同學(xué)，在老師指導(dǎo)下，在熟悉工程應(yīng)用后，帶著問(wèn)題慢慢去研究。這樣就分解了教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、目的性更強(qiáng)，易激發(fā)學(xué)生的興趣，克服鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)中的畏難情緒［3］。

2.2 教學(xué)方式多元化

2.2.1 多元化的教學(xué)手段和靈活的教學(xué)方法的運(yùn)用

在學(xué)時(shí)壓縮的當(dāng)下，要盡可能多的給學(xué)生傳遞知識(shí)，用多媒體教學(xué)是很好的方式，這樣可以節(jié)約老師寫(xiě)板書(shū)，畫(huà)圖的時(shí)間，同時(shí)可以利用計(jì)算機(jī)不同顏色文字區(qū)分重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，大量圖片展示各種構(gòu)件之間連接位置關(guān)系及實(shí)際工程應(yīng)用案例，很多動(dòng)畫(huà)試驗(yàn)演示鋼構(gòu)件連接之間破壞過(guò)程及破壞機(jī)理，還有很多實(shí)際工程施工視頻，可使學(xué)生看到實(shí)際工程用到的書(shū)本上的理論知識(shí)，看到實(shí)際工程需要的知識(shí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)更有目的性，還可以傳遞很多直觀易理解的信息，比如說(shuō)講授構(gòu)件焊接連接的焊縫計(jì)算內(nèi)容時(shí)，借助多媒體三維動(dòng)畫(huà)，使學(xué)生更加形象生動(dòng)的理解焊縫的形狀、傳力的途徑及力的分類計(jì)算等內(nèi)容，這樣增加了學(xué)生對(duì)連接的空間有很強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)鋼構(gòu)件構(gòu)造要求及受力分析認(rèn)識(shí)更透徹，有助于學(xué)生消化這部分內(nèi)容。

所有內(nèi)容依賴多媒體教學(xué)效果不是很好，多媒體上課內(nèi)容多，速度快，對(duì)一些公式簡(jiǎn)單推導(dǎo)應(yīng)用板書(shū)寫(xiě)在黑板上，一方面減慢上課速度，使學(xué)生在課堂上就能消化，還可以加深印象，因此教學(xué)過(guò)程中，安排適量的板書(shū)教學(xué)內(nèi)容，把多媒體和傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合［4］，會(huì)收到很好的教學(xué)效果的。

2.2.2 創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)課堂

由于學(xué)生讀圖能力有限，課堂進(jìn)行中總會(huì)碰到學(xué)生有疑惑的內(nèi)容，所以創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，比如鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)失穩(wěn)破壞的演示實(shí)驗(yàn)，用兩張普通的紙做成一個(gè)h型鋼柱一個(gè)h型鋼梁，梁端部粘一張普通紙做節(jié)點(diǎn)板，用焊接方式把梁連接到柱翼緣上，然后對(duì)其拉伸，在拉力作用下，紙質(zhì)柱翼緣逐步出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，伴隨節(jié)點(diǎn)板那張紙也出現(xiàn)變形，即紙片在拉力作用下屈曲，該試驗(yàn)?zāi)M了鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)局部失穩(wěn)破壞;再把柱、梁、節(jié)點(diǎn)板換成厚的紙片，同樣的拉伸試驗(yàn)后可以發(fā)現(xiàn)，在拉力作用下，紙質(zhì)連接節(jié)點(diǎn)表面不再屈曲，構(gòu)件失效是由于結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾倒造成的，該實(shí)驗(yàn)?zāi)M了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件整體失穩(wěn)破壞［5］，由連接節(jié)點(diǎn)局部失穩(wěn)變到整個(gè)構(gòu)件整體失穩(wěn)，主要是增加了紙質(zhì)構(gòu)件厚度，說(shuō)明控制板件寬厚比是保證構(gòu)件局部失穩(wěn)不早于整個(gè)構(gòu)件整體失穩(wěn)的有效措施，符合設(shè)計(jì)假定，學(xué)生也能直觀的理解局部失穩(wěn)和整體失穩(wěn)的區(qū)別及其影響因素。

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

2.3.1 加強(qiáng)試驗(yàn)教學(xué)

土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，是研究和發(fā)展工程結(jié)構(gòu)新材料、新體系及探索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新理論的重要手段，在工程結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和技術(shù)革新等方面起著重要作用，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，它與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工實(shí)踐以及推動(dòng)土木工程結(jié)構(gòu)學(xué)科的發(fā)展有著密切的關(guān)系，日益成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，比如說(shuō)材料進(jìn)場(chǎng)需要的幾個(gè)鋼材機(jī)械性能指標(biāo)合格證及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)指標(biāo)等，使學(xué)生深刻體會(huì)到實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)際工程的重要性。

2.3.2 課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的改革

課程設(shè)計(jì)是理論知識(shí)在實(shí)際工程的一個(gè)應(yīng)用，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，可對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程有個(gè)感性認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)過(guò)程中可提高學(xué)生的自學(xué)能力，查閱文獻(xiàn)、獲得信息的動(dòng)手能力，設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程，學(xué)會(huì)把實(shí)際構(gòu)件簡(jiǎn)化成線條，再把設(shè)計(jì)結(jié)果繪制成設(shè)計(jì)圖紙展現(xiàn)給大家，鍛煉了識(shí)圖和制圖能力，訓(xùn)練學(xué)生解決工程問(wèn)題的基本技能［6］。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在畢業(yè)前的最后學(xué)習(xí)和綜合訓(xùn)練階段，是深化、拓寬、綜合各科課程設(shè)計(jì)的重要過(guò)程，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力都起著非常重要的作用，而現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計(jì)題目大多都是混凝土結(jié)構(gòu)方面的，還應(yīng)增加鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)題目，供部分同學(xué)選題，以滿足社會(huì)需要的鋼結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用型人才。

3 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)在近10余年期間發(fā)展迅速，已成為全球鋼結(jié)構(gòu)用量較大、產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大的鋼結(jié)構(gòu)大國(guó)，社會(huì)就需要更多高水平的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)人員，對(duì)我們的鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)就提出了更高的要求，為了適應(yīng)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和高等學(xué)校本科土木工程專業(yè)的教學(xué)需要，我們應(yīng)該加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容優(yōu)化組合，制定合理的教學(xué)計(jì)劃，加強(qiáng)多種教學(xué)手段的綜合應(yīng)用，改革更能接近社會(huì)需要的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，以達(dá)到學(xué)生很快適應(yīng)國(guó)家注冊(cè)師考試，培養(yǎng)出合格的鋼結(jié)構(gòu)人才。

［1］金吉生，白 泉.鋼結(jié)構(gòu)基本原理［M］.北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，2013.

［2］張 勝，周錫玲，陳 斌，等.土木工程專業(yè)《鋼結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)研究改革探討［J］.長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，26(2):117-118.

［3］楊立軍，劉少斌，陸守明，等.鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法的探索與實(shí)踐［J］.湖南文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，24(4):70-79.

［4］胡軍安，陳升平.鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革的探討［J］.教改創(chuàng)新，1998，18(3):19-21.

［5］趙根田，孫德發(fā).鋼結(jié)構(gòu)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［6］曹現(xiàn)雷，賈冬云，張 韜，等.普通院?！颁摻Y(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革與人才培養(yǎng)探討［J］.中國(guó)電力教育，2010，187(36):87-88.