鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐

余衛(wèi)華++王正中++蔡坤

摘要：鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力， 具有十分重要的作用。重視鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在校期間在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面得到一定的鍛煉，為畢業(yè)后從事鋼結(jié)構(gòu)方面的工作打下基礎(chǔ)。針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，提出了鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的改革設(shè)想，鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)應(yīng)從選題、教學(xué)方法、網(wǎng)絡(luò)課程、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、考核方式等方面進(jìn)行改革。此研究為提高鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)；教學(xué)方法；網(wǎng)絡(luò)課程；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：TU391；G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10052909（2015）01006903 鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)一門重要課程，也是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的一個(gè)重要途徑。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以運(yùn)用所學(xué)鋼結(jié)構(gòu)基本理論進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際訓(xùn)練，進(jìn)一步培養(yǎng)獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后的專業(yè)打下良好基礎(chǔ)。

一、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

（一）鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容多，課時(shí)少

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容廣泛，包括門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)、重型工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)、多層及高層房屋鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等，既要講述鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論，又要介紹節(jié)點(diǎn)及構(gòu)造措施，還涉及結(jié)構(gòu)體系選型、結(jié)構(gòu)抗震以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等土木工程相關(guān)專業(yè)知識(shí)，與規(guī)范、規(guī)程聯(lián)系緊密。要講好鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)課程，教師必須具備扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)和深厚的鋼結(jié)構(gòu)理論，還要有較好的土木工程相關(guān)專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備。

在鋼結(jié)構(gòu)的教學(xué)中一般很重視鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)，而輕視鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)置往往存在教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少等問(wèn)題。如西北農(nóng)林科技大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)學(xué)時(shí)為40學(xué)時(shí)，而鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)僅兩周時(shí)間。教師在授課時(shí)往往根據(jù)教學(xué)學(xué)時(shí)的安排選擇性地講授部分內(nèi)容，因此造成有些問(wèn)題講得不夠深，也不夠系統(tǒng)，不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果[1]。

（二）鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)選題單一

高校鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)選題較為單一，一般為鋼屋架設(shè)計(jì)或鋼梁設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)在鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)完成幾周后才進(jìn)行，有的甚至到學(xué)期末，內(nèi)容講授與設(shè)計(jì)實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)。學(xué)生在一周或兩周課程設(shè)計(jì)中，往往只能完成一種普通鋼屋架的設(shè)計(jì)，內(nèi)容較為單一，還會(huì)出現(xiàn)較多弊端。[2]如鋼屋架設(shè)計(jì)，因?yàn)殇撐菁芸梢钥闯蓮S房設(shè)計(jì)當(dāng)中的一個(gè)構(gòu)件，學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中缺少整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念，鋼屋架的設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用范圍有限。鋼屋架的連接計(jì)算程式化的東西過(guò)多，連接計(jì)算過(guò)于單調(diào)、重復(fù)量過(guò)大。

（三）學(xué)生識(shí)圖和制圖能力較差

在近些年的鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)和指導(dǎo)中，筆者發(fā)現(xiàn)由于部分學(xué)生的空間想象能力較差，往往對(duì)屋蓋支撐系統(tǒng)的布置及關(guān)系不清楚，有些學(xué)生在進(jìn)行屋蓋結(jié)構(gòu)布置圖中常常出錯(cuò)。對(duì)于一榀鋼屋架詳圖的繪制，由于圖面表達(dá)內(nèi)容較多，涉及的構(gòu)造做法較多，學(xué)生在連接節(jié)點(diǎn)處內(nèi)容表述不夠完整，屋架的剖視圖不相對(duì)應(yīng)。學(xué)生在繪制鋼屋架的施工圖時(shí)常常不能正確地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖[3]。在平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生接觸的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖較多，而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的施工圖較少。在有限的課堂時(shí)間內(nèi)，學(xué)生要真正看懂鋼結(jié)構(gòu)施工圖，正確表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖并非易事，所以學(xué)生在做鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)時(shí) ，常常照搬照抄課本或課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中鋼屋架的施工圖紙，甚至出現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙上的尺寸結(jié)果和設(shè)計(jì)計(jì)算書中的計(jì)算結(jié)果不一致的情況。

（四）學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)不夠

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)中的屋架設(shè)計(jì)由于教師已給定了屋架的跨度及桁架的尺寸，所以學(xué)生在做設(shè)計(jì)時(shí)不去查閱相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)資料，更不會(huì)考慮比選設(shè)計(jì)方案，學(xué)生的主觀能動(dòng)性受到了限制。因此，教師在布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，要精心選題，給學(xué)生充足的空間，鼓勵(lì)學(xué)生自己查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案和尺寸，以確保學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。此外，教師要給學(xué)生提供一個(gè)交流學(xué)習(xí)的平臺(tái)，組織學(xué)生開(kāi)展討論、交流，讓學(xué)生在此過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，從而不斷培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

針對(duì)上述鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，筆者對(duì)目前鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的命題、教學(xué)和考核方法進(jìn)行改進(jìn)，提出了切實(shí)可行的建議和措施。

二、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的構(gòu)想與實(shí)踐

（一）精選設(shè)計(jì)題目，分組設(shè)計(jì)，一人一題

教師在選擇課程設(shè)計(jì)題目時(shí)，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異，精心選擇并布置多種形式的課程設(shè)計(jì)題目。除了鋼屋架設(shè)計(jì)外，還可以選輕型門式剛架、平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼框架設(shè)計(jì)等題目。為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，避免學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，在課程設(shè)計(jì)中可采用分組設(shè)計(jì)和一人一題的方法。4～5人一組，設(shè)計(jì)同一種結(jié)構(gòu)型式的題目。如設(shè)計(jì)鋼屋架的小組，可通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)條件及參數(shù)等方式，實(shí)現(xiàn)一人一題。又如屋架的選擇形式多樣，學(xué)生可選擇梯形屋架、三角形屋架或人字形屋架進(jìn)行設(shè)計(jì)。荷載的取值可提供多種組合。通過(guò)這種分組設(shè)計(jì)的方式，鞏固學(xué)生的理論知識(shí)， 鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，加強(qiáng)和培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神。

（二）改革鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)方法

以課堂教學(xué)為平臺(tái)，將課程設(shè)計(jì)融入到課堂教學(xué)中，再將課程設(shè)計(jì)中涉及到的主要內(nèi)容分解成若干專題做重點(diǎn)介紹，并要求學(xué)生根據(jù)分組布置的安排在每個(gè)專題講完后開(kāi)展討論，將遇到的問(wèn)題及時(shí)反饋，教師在后續(xù)階段集中重點(diǎn)解答。通過(guò)這種方式，教師就能及時(shí)解決學(xué)生遇到的問(wèn)題，有的放矢，在課堂教學(xué)中根據(jù)不同的內(nèi)容選擇不同的教學(xué)方法。如：對(duì)構(gòu)件的力學(xué)分析時(shí)采用板書講解，可以讓學(xué)生逐步了解和掌握構(gòu)件從外力到內(nèi)力再到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的整個(gè)過(guò)程。除采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法外，還應(yīng)采用多媒體輔助教學(xué)。對(duì)于桁架的設(shè)計(jì)，此部分教學(xué)內(nèi)容比較抽象，應(yīng)利用多媒體進(jìn)行授課。對(duì)節(jié)點(diǎn)部分的構(gòu)造做法和施工焊接流程可采用大量的工程圖片、動(dòng)畫演示以及錄像資料作演示，讓學(xué)生身臨其境?，F(xiàn)代教學(xué)手段所提供的感性材料使教學(xué)活動(dòng)更加生動(dòng)有趣。視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的刺激可以加深感知度，提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量[4]。

（三）建立鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

為便于學(xué)生課后學(xué)習(xí)，教師可利用學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)課程網(wǎng)站， 內(nèi)容可包括課程負(fù)責(zé)人介紹、教學(xué)隊(duì)伍、教學(xué)計(jì)劃及大綱、課件、工程圖片、教學(xué)動(dòng)畫演示、教學(xué)錄像、學(xué)習(xí)參考資料目錄、作業(yè)習(xí)題、友情鏈接等， 還可提供鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范和圖集等設(shè)計(jì)資料。 學(xué)生可以隨時(shí)訪問(wèn)此網(wǎng)站，獲取所需相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，開(kāi)闊學(xué)生視野，擴(kuò)寬知識(shí)面， 網(wǎng)站還專門設(shè)置了重要學(xué)術(shù)雜志如《土木工程學(xué)報(bào)》、《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)》、《建筑結(jié)構(gòu)》、《工業(yè)建筑》、《鋼結(jié)構(gòu)》及《現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展》等鏈接，以方便學(xué)生與鋼結(jié)構(gòu)專家直接交流 [5]。

（四）增設(shè)教學(xué)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)效果

為提高鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，增加學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的感性認(rèn)識(shí)，教師要積極聯(lián)系適合現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)工地，帶學(xué)生實(shí)地觀察鋼結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)造與一些局部的連接構(gòu)造。學(xué)生在教師或工程師的帶領(lǐng)下按照結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件做法及節(jié)點(diǎn)連接方式的順序依次參觀。這種教學(xué)實(shí)習(xí)，便于學(xué)生學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)施工圖，逐步建立所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的整體空間概念。

（五）改革課程設(shè)計(jì)的考核方式

教師在評(píng)閱課程設(shè)計(jì)時(shí)主要依據(jù)學(xué)生完成的設(shè)計(jì)說(shuō)明書、設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，然后由指導(dǎo)教師定性給出考核等級(jí)。這樣的考核方式存在考核不客觀、考核成績(jī)不能有效反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)水平，沒(méi)有給學(xué)生一個(gè)更為公平、公正、合理的評(píng)價(jià)。所以要真實(shí)客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，就要綜合考慮各個(gè)影響課程設(shè)計(jì)效果的環(huán)節(jié)，比如可以借鑒畢業(yè)設(shè)計(jì)考核方式，增設(shè)學(xué)生的課堂答辯。課堂答辯一方面可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；另一方面通過(guò)答辯環(huán)節(jié)，教師可以比較全面地了解學(xué)生設(shè)計(jì)的真實(shí)水平，從而客觀地給出考核成績(jī)。同時(shí)， 課堂答辯過(guò)程也是學(xué)生設(shè)計(jì)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和心得交流的一次機(jī)會(huì)， 通過(guò)這個(gè)平臺(tái)， 學(xué)生可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他同學(xué)設(shè)計(jì)中的一些長(zhǎng)處， 發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)的不足并加以改進(jìn)。要建立完善的課程設(shè)計(jì)考核體系，將體現(xiàn)設(shè)計(jì)成績(jī)的各個(gè)過(guò)程細(xì)化。比如綜合多方面因素給出考核成績(jī)：考核總成績(jī)=平時(shí)考勤×0.1+設(shè)計(jì)說(shuō)明書成績(jī)×0.2+設(shè)計(jì)圖成績(jī)×0.3+答辯成績(jī)0.3+創(chuàng)新成績(jī)×0.1。針對(duì)以往課程設(shè)計(jì)中存在的學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)不夠的問(wèn)題，教師要鼓勵(lì)并肯定學(xué)生設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性行為。課程設(shè)計(jì)不僅是一個(gè)熟悉設(shè)計(jì)方法的過(guò)程， 更應(yīng)該成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)，所以要鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，在成績(jī)?cè)u(píng)定方面也要有所體現(xiàn)[6]。

三、結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力起到十分重要的作用。重視鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)，使在校學(xué)生在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面得到鍛煉，為畢業(yè)從事鋼結(jié)構(gòu)方面的工作打基礎(chǔ)，已成為鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)改革的當(dāng)務(wù)之急。針對(duì)目前鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的措施，以期對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)改革有所裨益。

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