土木工程專業(yè)研究生課《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》教學(xué)方法探索

柯世堂，吳 瑾

（南京航空航天大學(xué) 土木工程系，江蘇 南京 210016）

土木工程專業(yè)研究生課《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》教學(xué)方法探索

柯世堂，吳 瑾

（南京航空航天大學(xué) 土木工程系，江蘇 南京 210016）

根據(jù)《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》課程的特點(diǎn)，以及土木工程專業(yè)研究生的教學(xué)目標(biāo)，從教學(xué)體系、方法、內(nèi)容以及考核手段的改進(jìn)等方面，進(jìn)行了《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》課程的教學(xué)改革探索，旨在創(chuàng)新研究生培養(yǎng)模式、適應(yīng)研究性大學(xué)的教學(xué)要求，提高研究生教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生系統(tǒng)全面地認(rèn)識和掌握結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計方法。

結(jié)構(gòu)風(fēng)工程；土木工程；研究生教學(xué)；教學(xué)改革

當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，國際競爭日益激烈。國際間的競爭，從經(jīng)濟(jì)競爭到科技競爭，歸根到底是教育的競爭，人才的競爭。研究生教育作為教育的高端，在培養(yǎng)創(chuàng)新人才中具有決定意義，負(fù)有為國家創(chuàng)新體系輸送高素質(zhì)創(chuàng)新性人才的職責(zé)。創(chuàng)新意識、創(chuàng)造精神、創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)是研究生教育的核心任務(wù)，是建設(shè)創(chuàng)新型社會的關(guān)鍵所在。因此創(chuàng)新適應(yīng)時代要求的研究生培養(yǎng)模式，促進(jìn)研究生教育多樣化發(fā)展，培養(yǎng)科教興國戰(zhàn)略需要的復(fù)合型高級人才是研究生教育面向21世紀(jì)的一個重要課題。土木工程專業(yè)研究生教育是關(guān)系國家基礎(chǔ)建設(shè)的重要分支，涉及知識面廣、專業(yè)要求高、專業(yè)方向多，亟需探索有效科學(xué)的研究生課程教學(xué)方法?！督Y(jié)構(gòu)風(fēng)工程》屬于土木工程專業(yè)的新興交叉學(xué)科，它涉及氣象學(xué)、空氣動力學(xué)及氣動彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程學(xué)、振動工程學(xué)等多門學(xué)科[1]。其學(xué)科基礎(chǔ)是風(fēng)工程和結(jié)構(gòu)工程，而南航作為國內(nèi)外最早開展風(fēng)工程研究的高校之一，目標(biāo)就是為國家培養(yǎng)高水平具有創(chuàng)新精神的結(jié)構(gòu)風(fēng)工程師[2]。研究生課程是研究生學(xué)習(xí)的主要途徑之一，因此《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》的教學(xué)改革勢在必行。作為南航這門研究生課程的任課教師，作者結(jié)合多年來課程的教學(xué)實踐經(jīng)驗，進(jìn)行了一些改革探索，并取得了一定的效果。

一、課程的特點(diǎn)及其重要性

隨著我國超大跨度空間結(jié)構(gòu)、超高層建筑和特大跨度橋梁的頻繁出現(xiàn)，《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》已成為土木工程專業(yè)最重要的基礎(chǔ)專業(yè)課程之一。該課程是解決和研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的風(fēng)荷載和風(fēng)效應(yīng)問題，具有很強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性，是土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[3，4]?！督Y(jié)構(gòu)風(fēng)工程》又是一座建立風(fēng)工程學(xué)者和結(jié)構(gòu)工程師之間聯(lián)系的橋梁，可以說它的內(nèi)容在某種意義上是結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計的指南，并且實際的結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計準(zhǔn)則也是以這些理論為依據(jù)的。因此對于研究生來說，學(xué)好這門課對于今后的工作和繼續(xù)深造都有非常重要的意義?！督Y(jié)構(gòu)風(fēng)工程》研究生課程以人們從事結(jié)構(gòu)設(shè)計中對“風(fēng)荷載”以及“風(fēng)效應(yīng)”強(qiáng)度設(shè)計方法的認(rèn)識發(fā)展過程為主線，以具體的建筑結(jié)構(gòu)為背景，講授結(jié)構(gòu)抗風(fēng)理論及其演變規(guī)律和相關(guān)抗風(fēng)設(shè)計方法。

二、課程面臨的問題

《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》作為一門研究生課程，授課對象主要是

碩士和博士研究生，面臨著研究生課所共有和特有的問題。部分研究生學(xué)習(xí)缺乏主動性和自覺性，只是為了拿學(xué)分才去應(yīng)付課程學(xué)習(xí)；部分研究生在本科開設(shè)過這門課或自學(xué)過相關(guān)知識，因而出現(xiàn)課堂疲乏缺乏學(xué)習(xí)興趣；研究生教學(xué)區(qū)別于本科生教學(xué)，怎么能夠不僅要講述書本上的內(nèi)容，而且要結(jié)合實際工程對學(xué)生有所啟發(fā)，對其今后的研究工作打好基礎(chǔ)，也成為課程教學(xué)面臨的問題；作為土木工程的專業(yè)課，《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》內(nèi)容涉及面廣，怎樣設(shè)計教學(xué)體系、選擇課程內(nèi)容、安排授課次序和突出土木工作專業(yè)的特點(diǎn)，也值得我們深入探討。

三、課程教學(xué)改革內(nèi)容

1.教學(xué)理念的革新。作為一門研究生專業(yè)課，不需再像本科生階段，每一部分內(nèi)容都詳細(xì)地講授。有些內(nèi)容可以介紹自己的觀點(diǎn)或要求學(xué)生通過自學(xué)、討論，這樣充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師只是起到引路人的作用。例如講授“風(fēng)災(zāi)危害”部分內(nèi)容時，可以讓每個學(xué)生介紹自己家鄉(xiāng)所遭受過的臺風(fēng)及強(qiáng)風(fēng)破壞事件，歸納出建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)災(zāi)破壞的特點(diǎn)，然后我們再啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計的重要性，從而使得學(xué)生對風(fēng)災(zāi)危害有更深的體會和認(rèn)識。提倡研究生學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)新精神和思維，尊重學(xué)生的個體和特性，創(chuàng)造平等、民主、和諧的課堂氛圍，充分調(diào)動學(xué)生參與教學(xué)活動的主動性和積極性。

2.課程體系的優(yōu)化?！督Y(jié)構(gòu)風(fēng)工程》作為土木工程專業(yè)的研究生課程，目的在于結(jié)合風(fēng)工程基礎(chǔ)知識，完善學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計知識構(gòu)架，使其了解風(fēng)工程理論在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，為其今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。鑒于此，該課程不能像以往類似課程單一具體地講解某一種強(qiáng)度設(shè)計理論，而是需要集空氣動力學(xué)、隨機(jī)振動理論、結(jié)構(gòu)工程學(xué)和概率統(tǒng)計學(xué)于一門課程，并且按照結(jié)構(gòu)設(shè)計中的認(rèn)識過程進(jìn)行排序，使學(xué)生容易接受和理解。

3.教學(xué)方法的靈活運(yùn)用。在教學(xué)過程中，需要采用靈活多樣的教學(xué)方式，及時了解學(xué)生對該門課程內(nèi)容的掌握程度，并根據(jù)學(xué)生的接受能力，適時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和方法，及時發(fā)現(xiàn)問題和解答問題，搞活課堂氣氛，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使每位學(xué)生最大程度地發(fā)揮主動性學(xué)習(xí)。具體的教學(xué)方法主要有：①多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方法。多媒體教學(xué)直觀清晰、容易調(diào)動學(xué)生興趣，再加上板書對于理論公式的推導(dǎo)和引人入勝，兩者結(jié)合便于學(xué)生做筆記和理解，緊跟老師思路。②試驗與理論相結(jié)合的教學(xué)方法。培養(yǎng)學(xué)生的試驗和動手能力，南航擁有空氣動力學(xué)部門開放實驗室，這對土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)這門課程的教學(xué)來說是非常重要的，這樣就不是一味地紙上談兵。學(xué)生對于這樣的實踐課非常感興趣，可以運(yùn)用課堂所學(xué)的方法和知識點(diǎn)，獨(dú)立完成一些簡單的建筑抗風(fēng)試驗，為他們以后繼續(xù)深造從事相關(guān)的科研打下良好的基礎(chǔ)。③開設(shè)課堂討論課。討論教學(xué)作為研究生教學(xué)的重要手段，能培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)、應(yīng)變和資料搜集能力。討論課主要以學(xué)生討論或ppt介紹形式為主，再結(jié)合教師的點(diǎn)評，給學(xué)生表現(xiàn)空間。④考核手段的改進(jìn)。對于《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》這門課的考核方式我們采取了多種方式，總結(jié)以往的教學(xué)經(jīng)驗，作者認(rèn)為采取開卷考核結(jié)合試驗設(shè)計的方式比較合理。培養(yǎng)了學(xué)生動手、查找資料和解決實際問題的能力，對于學(xué)生以后的工作有針對性的幫助。

4.綜合教學(xué)方法的運(yùn)用。以往的結(jié)構(gòu)風(fēng)工程專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)多是以觀察為主，以達(dá)到理解課堂中理論的闡述和驗證課程中對工程現(xiàn)象形態(tài)的描述。我們在新的結(jié)構(gòu)風(fēng)工程專業(yè)基礎(chǔ)課程課堂教學(xué)中，一方面突出重點(diǎn)，精簡原來過于煩瑣的記憶性內(nèi)容，另一方面提出一些學(xué)科發(fā)展中具有代表性的問題及相應(yīng)的參考文獻(xiàn)，通過學(xué)生自己的閱讀，寫出該方面學(xué)科發(fā)展綜述及自己對這些問題的認(rèn)識。

四、創(chuàng)新之處和結(jié)束語

首先，《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》課程在土木工程專業(yè)中的開設(shè)本身就具有一定的創(chuàng)新意義，它打破了以往將這門課內(nèi)容放入到《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》中進(jìn)行講解的傳統(tǒng)。因為對于土木工程專業(yè)研究生來說，學(xué)習(xí)這門課需要具備空氣動力學(xué)和隨機(jī)振動學(xué)的相關(guān)知識儲備。其次，《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》課程以具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計為背景，一改以往抽象的設(shè)計教學(xué)模式，把抽象“風(fēng)”與實體“結(jié)構(gòu)”結(jié)合，使得學(xué)生能很好地掌握該門課的理論和應(yīng)用方法。隨著土木工程技術(shù)的不斷發(fā)展和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的不斷提高，《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》課程的教學(xué)內(nèi)容和方法也應(yīng)不斷充實完善，如何切實跟隨當(dāng)前狀況，設(shè)計、完善和發(fā)展該門課程，使其滿足研究型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的任務(wù)任重而道遠(yuǎn)。筆者也將與各位同仁共同探討，一起促進(jìn)《結(jié)構(gòu)風(fēng)工程》研究生課程的改革發(fā)展。

[1]馬文勇，尉耀元，谷玉榮.本科生風(fēng)工程教學(xué)方法探索[J].教育教學(xué)論壇，2012，（30）：118-121.

[2]王曉軍，丘志平.航空專業(yè)研究生課《飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度》教學(xué)改革探析[J].力學(xué)與實踐，2013，35（4）：60-62.

[3]吳謹(jǐn).新加坡國立大學(xué)土木工程人才培養(yǎng)方案及其特點(diǎn)[J].高等建筑教育，2004，（4）：31-33.

[4]葛耀君.大跨度懸索橋抗風(fēng)[M].北京：人民交通出版社，2011.

G642.0

A

1674-9324（2014）04-0048-02

江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目資助。

柯世堂（1982-），男，博士，主要從事結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究。