土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)改革初探

劉家友

摘要：根據(jù)土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了分析和探討，提出通過改革計(jì)算機(jī)課程教學(xué)方式、合理安排課程授課學(xué)期和學(xué)時(shí)、提高計(jì)算機(jī)操作熟練程度和拓展計(jì)算機(jī)應(yīng)用教學(xué)范圍等強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)，提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問題的能力。

關(guān)鍵詞：土木工程專業(yè)；計(jì)算機(jī)；專業(yè)軟件；改革措施

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044(2014)26-6113-02

Abstract：According to the situation of computer course teaching?of?civil engineering major, the teaching content of computer basis, computer program design and computer aided design is analyzed and discussed. Reforming teaching method, arranging computer courses?semester?and time reasonably, improving computer?operation proficiency and expanding scope of the?computer application teaching, etc. are put forward to strengthen?computer application foundation?of students and to?improve the students' ability to?use computers to solve?professional problems.

Key words: Civil engineering major; Computer; Professional software;?Reform measures

1 概述

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)以其方便性、高效性、快捷性、功能強(qiáng)大等優(yōu)勢在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用 。目前，在土木工程領(lǐng)域，從基本的文檔處理，到工程圖紙繪制、工程概預(yù)算以及大規(guī)模的數(shù)值計(jì)算等都離不開計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為土木工程專業(yè)發(fā)展不可缺少的重要工具之一。因此，在土木工程專業(yè)學(xué)習(xí)過程中，有必要強(qiáng)化計(jì)算機(jī)相關(guān)課程教學(xué)，拓寬計(jì)算機(jī)在專業(yè)課程中應(yīng)用范圍，以加強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)，提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)問題的能力。

2 土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀

2.1土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

以山東科技大學(xué)泰安校區(qū)土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程教學(xué)為例，計(jì)算機(jī)課程共分為三個(gè)層次：第一層次為計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)，主要向?qū)W生了介紹計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)和計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，使學(xué)生能夠使用應(yīng)用軟件進(jìn)行基本的文檔處理和網(wǎng)絡(luò)操作等；第二層次為計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)，學(xué)生需要學(xué)習(xí)一門計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，能夠進(jìn)行簡單的程序設(shè)計(jì)，目前，學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)語言為Visual C++；第三層次為計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)，分為兩個(gè)部分，一部分為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)，要求學(xué)生掌握AutoCAD軟件基本的繪圖功能和編輯功能，一部分為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)，使學(xué)生掌握PKPM軟件的基本繪圖功能和計(jì)算功能。三個(gè)層次的計(jì)算機(jī)教學(xué)安排遵循循序漸進(jìn)，由基礎(chǔ)到專業(yè)的規(guī)律，有利于學(xué)生的不斷提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平。

2.2土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)存在問題分析[1]

土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中，部分課程學(xué)時(shí)（特別是上機(jī)學(xué)時(shí)）安排相對(duì)較少，學(xué)生通過上機(jī)能夠掌握一些相關(guān)軟件的基本操作，但熟練程度不夠。教學(xué)方式上，雖然采用多媒體教學(xué)方式，但由于在課堂授課期間，學(xué)生幾乎沒有操作機(jī)會(huì)，課堂教學(xué)效果較差。由于課程設(shè)置學(xué)期不恰當(dāng)以及在專業(yè)課程教學(xué)中對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用拓展不夠，學(xué)生對(duì)把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用相結(jié)合的認(rèn)識(shí)不足，不利于學(xué)生利用計(jì)算機(jī)作為有效工具解決專業(yè)問題。

為了適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，提高土木工程專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，對(duì)計(jì)算機(jī)教學(xué)改革有必要進(jìn)行探索，以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在土木工程專業(yè)學(xué)習(xí)中的作用。

3 土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容分析

3.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容分析

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)一般在本科一年級(jí)第一學(xué)期開設(shè)。教學(xué)內(nèi)容主要包括計(jì)算機(jī)基本知識(shí)、系統(tǒng)軟件基本操作、辦公軟件應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)基本操作等內(nèi)容。其中系統(tǒng)軟件基本操作和辦公軟件應(yīng)用內(nèi)容占有較大的比例。調(diào)查顯示，剛?cè)胄５拇笠恍律^大多數(shù)具有一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)，但對(duì)相關(guān)知識(shí)的系統(tǒng)性把握和熟練程度不夠，因此教學(xué)內(nèi)容的安排上應(yīng)注重加強(qiáng)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)軟件和辦公軟件基本操作技能的練習(xí)，以提高熟練程度。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)基本操作技巧，提供了應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的最基本的知識(shí)，也是學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)和熟練應(yīng)用軟件處理文字、表格等的必要基礎(chǔ)。因此，應(yīng)要求學(xué)生熟練掌握一種操作系統(tǒng)（Windows系列系統(tǒng)）、一種集成辦公軟件（Office系列軟件）及網(wǎng)絡(luò)基本操作技巧，使他們具備計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基本技能。

3.2計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容分析

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)一般設(shè)置在本科一年級(jí)第二學(xué)期。教學(xué)內(nèi)容為一種程序設(shè)計(jì)語言的基本知識(shí)、基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和簡單程序設(shè)計(jì)。通過程序設(shè)計(jì)可以將復(fù)雜的問題簡單化，提高解決問題的效率。目前，各高校土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)選擇的設(shè)計(jì)語言主要為Fortran語言和C語言兩種。Fortran語言具有強(qiáng)大的計(jì)算工程，因此在工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其最新版本也實(shí)現(xiàn)了與Visual C++類似的可視化編程。C語言編程靈活，在各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，也是大多數(shù)工科專業(yè)選擇學(xué)習(xí)的程序設(shè)計(jì)語言。根據(jù)土木工程專業(yè)的特點(diǎn)，很多專業(yè)問題的解決需要大量數(shù)值計(jì)算來實(shí)現(xiàn)，因此，F(xiàn)ortran語言具有很好的適用性，但C語言靈活編程的優(yōu)點(diǎn)也有可取之處，特別是現(xiàn)在大型的數(shù)值計(jì)算軟件需要采用UDF，F(xiàn)ortran語言和C語言都可以實(shí)現(xiàn)與軟件的對(duì)接。因此，對(duì)于程序設(shè)計(jì)語言的選擇可以根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況確定，加之各種語言在結(jié)構(gòu)上的相似性及算法上相通，學(xué)好一門程序設(shè)計(jì)語言對(duì)于自學(xué)其他程序設(shè)計(jì)語言是也是有益的。

3.3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容分析

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)一般在本科三年級(jí)開設(shè)。教學(xué)內(nèi)容通常為AutoCAD軟件學(xué)習(xí)和PKPM軟件學(xué)習(xí)。AutoCAD軟件是土木工程專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的軟件之一，主要用于工程制圖，要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握基本的繪圖功能和編輯功能。雖然該軟件更新較為頻繁，且各種教程相對(duì)滯后，但一些基本功能并未改變，因此不論采用哪個(gè)版本的AutoCAD軟件，必須注重學(xué)生對(duì)一些基本繪圖和編輯功能的掌握，強(qiáng)化學(xué)生操作的熟練程度，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)適當(dāng)引入天正軟件Tarch的學(xué)習(xí)，以更好的提高繪圖效率。PKPM系列軟件在我國土木工程領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，是進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要工具，是土木工程專業(yè)必須學(xué)習(xí)的專業(yè)軟件之一，PKPM軟件的教學(xué)應(yīng)在AutoCAD軟件和專業(yè)課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，利用案例教學(xué)使學(xué)生熟練掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和步驟[2]。

3.4 其他應(yīng)用軟件教學(xué)內(nèi)容分析

土木工程領(lǐng)域還有一些其他的設(shè)計(jì)軟件（如輔助道路路線設(shè)計(jì)軟件Hint CAD、橋梁工程輔助設(shè)計(jì)軟件橋梁博士等）和計(jì)算軟件（如計(jì)價(jià)軟件GBQ、數(shù)值計(jì)算軟件Ansys、Flac 3D等）。這些軟件教學(xué)可根據(jù)專業(yè)方向有選擇地進(jìn)行設(shè)置。對(duì)于數(shù)值計(jì)算軟件，由于涉及到數(shù)值計(jì)算的基本知識(shí)，可根據(jù)課程設(shè)置情況有選擇地進(jìn)行開設(shè)，以為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造奠定基礎(chǔ)。

4 土木工程專業(yè)計(jì)算機(jī)教學(xué)改革建議

4.1改變傳統(tǒng)教學(xué)方式

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)方式為課堂多媒體教學(xué)加學(xué)生上機(jī)練習(xí)。該方式雖然給學(xué)生提供了上機(jī)練習(xí)機(jī)會(huì)，但由于上機(jī)練習(xí)的滯后性以及課堂信息量大，大多數(shù)學(xué)生不能真正領(lǐng)會(huì)一些具體的操作步驟，上機(jī)效果不好，加之課堂授課學(xué)時(shí)與上機(jī)學(xué)時(shí)通常為1:1設(shè)置，很多學(xué)生在上機(jī)練習(xí)時(shí)很難完成練習(xí)內(nèi)容。因此，有必要改進(jìn)傳統(tǒng)的授課方式。計(jì)算機(jī)課程授課可以采取“一人一機(jī)”的課堂授課方式加上機(jī)練習(xí)，該方式可使學(xué)生根據(jù)教學(xué)進(jìn)度實(shí)時(shí)進(jìn)行操作，掌握操作步驟，改善課堂教學(xué)效果。使用該方式必須注意控制授課節(jié)奏和采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，以使大多數(shù)學(xué)生能夠跟上課程進(jìn)度。

4.2 合理安排授課學(xué)期和課程學(xué)時(shí)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)和計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)安排在本科一年級(jí)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)計(jì)劃安排在大部分專業(yè)基礎(chǔ)課程已開設(shè)的學(xué)期，一般可以安排在本科三年級(jí)下學(xué)期，其他專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)應(yīng)根據(jù)專業(yè)課程和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)安排貫穿于本科三年級(jí)和四年級(jí)，這樣更有利于學(xué)生循序漸進(jìn)地結(jié)合專業(yè)課程進(jìn)行學(xué)習(xí)[3]。采用傳統(tǒng)的課堂多媒體教學(xué)加上機(jī)的教學(xué)方式，課堂教學(xué)學(xué)時(shí)和上機(jī)學(xué)時(shí)宜按1：1.5設(shè)置，以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)各種操作的熟練程度。如采用“一人一機(jī)”教學(xué)方式，課堂教學(xué)學(xué)時(shí)和上機(jī)學(xué)時(shí)可按1：1進(jìn)行設(shè)置。

4.3 多舉措提高計(jì)算機(jī)操作熟練程度

計(jì)算機(jī)課程教學(xué)過程中，應(yīng)采取各種措施提高學(xué)生的操作熟練程度。除改變教學(xué)方式和適當(dāng)增加上機(jī)學(xué)時(shí)外，在教學(xué)方法上應(yīng)注重案例教學(xué)，通過一些具有代表性和具有一定操作技巧的教學(xué)實(shí)例加強(qiáng)對(duì)相關(guān)操作的掌握，同時(shí)注意對(duì)上機(jī)課堂的監(jiān)督，一方面讓學(xué)生把握好上機(jī)機(jī)會(huì)，按時(shí)完成各種練習(xí)題，另一方面及時(shí)解決學(xué)生練習(xí)過程中遇到的各種問題，促進(jìn)教學(xué)相長。

4.4 拓展計(jì)算機(jī)應(yīng)用教學(xué)范圍

計(jì)算機(jī)與土木工程各門專業(yè)課程都有一定的聯(lián)系，課堂授課時(shí)，適當(dāng)說明某些問題的計(jì)算機(jī)解決方法，可以增強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算

機(jī)應(yīng)用意識(shí)。在合理設(shè)置計(jì)算機(jī)必修課程的前提下，適當(dāng)設(shè)置一些計(jì)算機(jī)應(yīng)用的選修課程，可以拓展計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。在一些課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，可以嘗試改變常規(guī)的建筑設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，利用計(jì)算機(jī)解決土木工程中常見的一些問題，如通過編程解決混凝土配合比設(shè)計(jì)問題，利用數(shù)值模擬軟件解決工程結(jié)構(gòu)受力分析問題等等。鼓勵(lì)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲取學(xué)習(xí)資源也是拓展計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一種有效方式[4]。

5 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)作為一種有效工具在土木工程專業(yè)教學(xué)中不容忽視，課程教學(xué)中必須加強(qiáng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，以使他們具備牢固的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉和熟練使用的各種常規(guī)軟件，具有利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，以更好地為專業(yè)課程學(xué)習(xí)服務(wù)，也為學(xué)生以后的繼續(xù)深造和工作奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖彥昌,何靈敏,沈?qū)?非計(jì)算機(jī)專業(yè)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)初探[J].技術(shù)監(jiān)督教育學(xué)刊,2009(1):24-28.

[2] 林彥,孫昶臨,姜偉,等.土木工程專業(yè) CAD 系列課程的教學(xué)改革研究[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2012,27(6):632-636.

[3] 李飛,徐雪源,程鵬環(huán).土木工程專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)探析[J].江蘇廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào),2001,12(6):66-68.

[4] 徐亞平.高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)方案[J].計(jì)算機(jī)教育,2012(6):4-7.