關(guān)于土木本科生結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)的思考

李建波

(大連理工大學(xué) 建設(shè)工程學(xué)部工程抗震研究所，遼寧 大連116024)

綜合能力是當(dāng)前教育領(lǐng)域的一個(gè)熱詞，在不同學(xué)科里有著各自的內(nèi)涵。在結(jié)構(gòu)抗震防災(zāi)領(lǐng)域，綜合能力體現(xiàn)在方方面面。如業(yè)界從業(yè)人員要有抗震防災(zāi)知識(shí)與分析評(píng)價(jià)綜合能力、在校學(xué)生要有基本概念及基本實(shí)踐運(yùn)用的綜合能力、普通大眾也要有抗震救災(zāi)基本知識(shí)及應(yīng)急防護(hù)的綜合能力等，這也正是結(jié)構(gòu)抗震作為一個(gè)涉及面廣泛的交叉學(xué)科的具體體現(xiàn)。

學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高、課程的知識(shí)點(diǎn)散、與其他課程間體系較為脫節(jié)是當(dāng)前抗震方向?qū)I(yè)課教學(xué)的主要問(wèn)題［1］。分析主要原因，從學(xué)生角度來(lái)看，地震成因分類、地震載荷作用、結(jié)構(gòu)抗震基本分析方法、抗震構(gòu)造都是相對(duì)新的概念與知識(shí)，與以靜力學(xué)體系設(shè)計(jì)為主的本科教學(xué)相比較，抗震領(lǐng)域的新概念一時(shí)無(wú)法與現(xiàn)有本科階段知識(shí)建立關(guān)聯(lián)并應(yīng)用于課程實(shí)際。如果沒(méi)有合適的途徑，難以使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)、運(yùn)用及回顧反復(fù)體會(huì)的熱情，從而難以產(chǎn)生興趣，為學(xué)而學(xué);從教師角度來(lái)看，大部分專業(yè)教師都具有相對(duì)豐富的業(yè)內(nèi)知識(shí)，但如何將專業(yè)領(lǐng)域的成果融匯到本科教學(xué)中有些困難，尤其是適合本科階段基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)培養(yǎng)的抗震教材較少，或體系比較陳舊，一般局限于規(guī)范規(guī)定的關(guān)于抗震概念及設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，難以將學(xué)生更為感興趣的適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的抗震新領(lǐng)域與新方法灌輸進(jìn)去;從課程本身來(lái)看，結(jié)構(gòu)抗震作為一門(mén)專業(yè)課，雖然從抗震防災(zāi)領(lǐng)域來(lái)看非常重要，但從課程規(guī)劃的角度來(lái)看，過(guò)于局限于課堂教學(xué)的授課設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)方法也過(guò)于傳統(tǒng)，實(shí)踐環(huán)節(jié)缺失嚴(yán)重，且其中核心的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)部分與其他專業(yè)課的課程設(shè)計(jì)部分重復(fù)，從而學(xué)生缺乏重視，學(xué)完后很快淡忘。因此，有必要調(diào)整這一課程的教學(xué)思路與目標(biāo)設(shè)定。

在各專業(yè)課已有相關(guān)抗震設(shè)計(jì)的情況下，結(jié)構(gòu)抗震作為一門(mén)單獨(dú)課程，其內(nèi)容應(yīng)該更為廣泛，注重動(dòng)手動(dòng)腦能力的培養(yǎng);應(yīng)更關(guān)注規(guī)范中結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)等后續(xù)應(yīng)用，如減震、安全評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)技術(shù)等，優(yōu)化授課手段，學(xué)生更易有興趣。但也有人認(rèn)為，這些內(nèi)容應(yīng)該是研究生階段的學(xué)業(yè)要求，不適合本科生層次。其實(shí)，只要授課內(nèi)容、授課方式、授課平臺(tái)搭配恰當(dāng)，是利于本科生興趣培養(yǎng)的。將研究生課程中的一些專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)從實(shí)踐環(huán)節(jié)的角度列入本科教學(xué)［2］，加深本科生的參與程度，加深本科生對(duì)這一領(lǐng)域的宏觀了解，對(duì)于學(xué)生繼續(xù)讀研或走向工作崗位是非常有利的。本文將從問(wèn)題、思路以及具體實(shí)踐的角度探討土木本科生結(jié)構(gòu)抗震基礎(chǔ)知識(shí)體系的綜合培養(yǎng)及實(shí)踐。

1 本科生抗震課程設(shè)置與創(chuàng)新性人才培養(yǎng)間的不協(xié)調(diào)

2008年汶川地震、2011年福島核事故都是地震災(zāi)害或由地震導(dǎo)致的次生災(zāi)害的具體體現(xiàn)。地震災(zāi)害的巨大破壞作用使政府主管機(jī)構(gòu)、業(yè)界單位更為關(guān)注結(jié)構(gòu)抗震的重要性，也使防災(zāi)減災(zāi)這一專業(yè)方向熱了起來(lái)。正是就業(yè)的導(dǎo)向性作用，許多設(shè)計(jì)單位、工程單位有傾向性地儲(chǔ)備抗震領(lǐng)域的人才。這一點(diǎn)在相關(guān)領(lǐng)域的研究生就業(yè)中可見(jiàn)一斑。

抗震專業(yè)的研究生主要來(lái)源于土木或水利工程專業(yè)的本科生。許多學(xué)生在本科階段，甚至沒(méi)接觸過(guò)動(dòng)力概念，抗震領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)只能在研究生階段學(xué)習(xí)與積累，專業(yè)工作開(kāi)展較慢。相反，那些本科階段思維活躍、參加過(guò)抗震實(shí)踐類活動(dòng)或者在這方面動(dòng)腦動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，往往發(fā)展較快。這基本上也反映了專業(yè)基礎(chǔ)有時(shí)決定未來(lái)，創(chuàng)新性人才也多來(lái)源于此。

行業(yè)就業(yè)要求或?qū)?lái)就讀抗震專業(yè)的研究生，更好地服務(wù)于未來(lái)發(fā)展，都需要本科階段有較為扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)和積極的實(shí)踐能力。這一步走好，可以提早滿足崗位要求，或者快速進(jìn)入研究生狀態(tài)，加快創(chuàng)新進(jìn)程。但縱觀本科階段結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域的專業(yè)課程，灌輸式教學(xué)仍占主導(dǎo)，學(xué)生的專業(yè)知識(shí)存在脫離工程實(shí)踐的情況，效果不佳。實(shí)際上，該課程是有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性的，體現(xiàn)在設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)階段的多方面，同時(shí)對(duì)從業(yè)工程人員的“抗震概念”也有較高要求，因?yàn)閺臉I(yè)工程人員需要依據(jù)自身的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，做出適當(dāng)?shù)呐袛?、提出合理的措施建議。這些綜合能力是需要長(zhǎng)期實(shí)踐積累的，而學(xué)生階段的綜合能力的基礎(chǔ)式培養(yǎng)是不可缺少的環(huán)節(jié)。

抗震領(lǐng)域涉及的學(xué)科較多，基本概念也多，對(duì)學(xué)生綜合領(lǐng)會(huì)與綜合運(yùn)用的能力有一定要求。甚至其中很多概念介于定量與定性之間，容易讓學(xué)生感到無(wú)所適從。若單純課程灌輸，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不佳。那么如何上好土木本科生抗震基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)這門(mén)“課”，如何將實(shí)踐環(huán)節(jié)與授課環(huán)節(jié)銜接，將實(shí)踐教學(xué)落到實(shí)處都是需要關(guān)注的環(huán)節(jié)問(wèn)題。

2 本科生抗震基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)的課程規(guī)劃思路

授課是解決個(gè)性與共性的問(wèn)題。新知識(shí)是客觀存在的共性內(nèi)容，而學(xué)生則是各自不同的個(gè)性對(duì)象，如何使個(gè)性的學(xué)生能根據(jù)自身的具體條件吸收共性的新知識(shí)是教學(xué)要解決的主要問(wèn)題。而為達(dá)到對(duì)新知識(shí)熟練掌握的目的，課堂授課與實(shí)踐環(huán)節(jié)是相輔相成的兩條途徑。課堂授課中對(duì)抗震概念的理解記憶是積累的具體體現(xiàn)，實(shí)踐環(huán)節(jié)又會(huì)加深這種記憶，并提升對(duì)概念的理解層次，更好地反映在實(shí)踐環(huán)節(jié)中。

對(duì)于新知識(shí)，一般認(rèn)為，興趣濃厚、理解記憶、反復(fù)運(yùn)用并經(jīng)?；貞?，同時(shí)視聽(tīng)結(jié)合多途徑指向同一概念，可取得理解記憶的良好效果。這凸顯了如下信息:興趣是學(xué)習(xí)的前提;途徑包含多個(gè)方面，如合適的平臺(tái)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、任務(wù)推動(dòng)、答辯驗(yàn)收等;具體手段包括以研究生作為輔助指導(dǎo)的概念剖析訓(xùn)練、簡(jiǎn)單易操作的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值分析等;從易處著手，立足于當(dāng)前的知識(shí)積累，由易漸難;核心是多途徑提高學(xué)生抗震實(shí)踐能力，綜合體現(xiàn)在概念、計(jì)算能力、實(shí)際動(dòng)手能力等多方面。整個(gè)思路如圖1所示:

圖1 抗震領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)圖

3 本科生抗震基礎(chǔ)知識(shí)培養(yǎng)的實(shí)踐與思考

筆者近年來(lái)承擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)抗震、港工建筑物抗震、工程抗震實(shí)踐概論、ANSYS 力學(xué)分析與應(yīng)用等相關(guān)本科課程的授課任務(wù)，并一直努力探索提高授課效果的途徑。從效果角度來(lái)考量這些措施和途徑的有效性，其中嘗試過(guò)多種模式，這也是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程。

首先，將課堂授課與興趣小組相結(jié)合［3］。主要是按照教學(xué)任務(wù)書(shū)和教材內(nèi)容劃分一些“興趣點(diǎn)”，如地震災(zāi)害分類與措施實(shí)例、人工波擬合、隔振技術(shù)與數(shù)值模擬等，并在開(kāi)課之初確定學(xué)生分組。按正常教學(xué)進(jìn)度，在相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解后，安排小組人員結(jié)合自己的興趣點(diǎn)在課余實(shí)踐，做小組匯報(bào)，并納入最終成績(jī)考核。如學(xué)生搜集到資料，直觀地演示了復(fù)雜的地震反應(yīng)過(guò)程，加深了學(xué)生的理解。雖給了學(xué)生一些壓力，但取得了一些積極效果，使學(xué)生利用各種途徑搜集整理書(shū)本外的信息，拓展了知識(shí)面。同時(shí)也反映出一些問(wèn)題，如受限于總課時(shí)，無(wú)法與學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)工作進(jìn)行深入溝通、沒(méi)有使學(xué)生系統(tǒng)整理成果、沒(méi)有途徑介入學(xué)生小組的課外實(shí)踐活動(dòng)。

其次，結(jié)合大工本科生的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，對(duì)上述模式進(jìn)行了深化?？紤]到參加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的部分學(xué)生與結(jié)構(gòu)抗震課程的學(xué)生重合，而他們有較強(qiáng)的積極性，就將一些研究生的課題任務(wù)難度弱化，用于深化興趣點(diǎn)小組建設(shè)，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，取得了較好的效果。如建立了人工波高效擬合、建筑物折坡?tīng)罱ɑ婵够€(wěn)定、動(dòng)力方程的隱顯式求解與高效算法、隔振溝的模型設(shè)計(jì)與優(yōu)化四個(gè)小組。研究生作為助理參與小組活動(dòng)，同時(shí)輔助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)，分享共性經(jīng)驗(yàn)。這些小組的研究?jī)?nèi)容相對(duì)更為寬一些，需要一定的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，學(xué)生也比較有興趣。從課題任務(wù)出發(fā)，這些學(xué)生在課堂上也總是積極參與問(wèn)題討論，不知不覺(jué)地加大了課堂授課的理論深度。

再次，從解決問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)任務(wù)的角度著手，重在基本性問(wèn)題的探究，課堂與實(shí)踐環(huán)節(jié)都鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新精神，尤其是對(duì)基本理論模型、分析方法和抗震措施的把握，并鼓勵(lì)運(yùn)用不同的分析軟件，嘗試對(duì)結(jié)果的合理性進(jìn)行探討，逐漸形成了以任務(wù)為導(dǎo)向的啟發(fā)式教學(xué)［4］，使學(xué)生主動(dòng)思考，努力創(chuàng)新教學(xué)模式，而且往往最終會(huì)形成一定的成果，如軟件著作權(quán)等，這對(duì)學(xué)生而言也是樂(lè)見(jiàn)的。

最后，在授課過(guò)程中，注重效果和學(xué)生感受的反饋，主要集中在支持手段以及具體的指導(dǎo)建議上。當(dāng)然還可以進(jìn)一步拓展，如大三的結(jié)構(gòu)抗震專業(yè)課亦可與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、畢業(yè)設(shè)計(jì)形成一個(gè)有機(jī)鏈條，使學(xué)生結(jié)合未來(lái)的發(fā)展，盡早系統(tǒng)性地得到創(chuàng)新性的專業(yè)的實(shí)踐訓(xùn)練，成為具有專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的創(chuàng)新性人才。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)抗震是本科階段一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，現(xiàn)實(shí)情況是教得累，學(xué)得也累，學(xué)生掌握與綜合運(yùn)用的效果不佳。本文結(jié)合筆者自身嘗試的一些實(shí)踐改革途徑，提出了理清專門(mén)課程與其他課程設(shè)計(jì)中抗震的重復(fù)內(nèi)容，以課堂教學(xué)與實(shí)踐小組相結(jié)合的模式，以任務(wù)為導(dǎo)向，輔以多種支持手段，以成果匯報(bào)為激勵(lì)源，注重學(xué)生綜合能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。在實(shí)際教學(xué)中，確實(shí)取得了一些效果。

［1］謝劍學(xué)，邵永健．如何在《工程結(jié)構(gòu)抗震》課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力［J］．陜西教育，2008(4):40 －41．

［2］卿兆波．基于綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)的CAD/CAM 課程設(shè)計(jì)改革實(shí)踐［J］．當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2015(3):45 －47．

［3］任國(guó)強(qiáng)．基于小組的《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》任務(wù)教學(xué)研究與實(shí)踐［J］．現(xiàn)代企業(yè)教育，2014(10):466．

［4］毋玉芝，劉慶華．任務(wù)驅(qū)動(dòng)教法在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用［J］．科技信息(科學(xué)教研)，2007(4):74 －76．