基于工程實踐的結構設計軟件課程教學探索

安 麗 媛

(南京航空航天大學金城學院，江蘇 南京 211156)

基于工程實踐的結構設計軟件課程教學探索

安 麗 媛

(南京航空航天大學金城學院，江蘇 南京 211156)

針對結構設計軟件課程內容繁雜、邏輯性差、綜合性強以及應用性強等特點，分析了該課程在教學過程中存在的問題，并從課程教學內容、教學方式、考核方式等方面進行了教學改革，對學生應具備的基本理論知識，實踐能力和綜合素質提出了更高的要求。

結構軟件設計課程，教學，改革，素質

0 引言

隨著計算機應用技術在建筑工程設計領域的不斷發(fā)展，逐漸涌現(xiàn)出各類計算機輔助設計(Computer Aided Design，簡稱CAD)系統(tǒng)，結構設計逐漸從手算階段進入到電算時代。其中，PKPM軟件具有適合國情、自主研發(fā)、操作簡便等特點，逐漸成為國內建筑工程界應用最廣，用戶最多的一套計算機輔助設計系統(tǒng)。

本科高等院校的土木工程專業(yè)，大多開設結構設計軟件課程，該課程是聯(lián)系理論知識與工程實踐的橋梁，具有綜合性、實踐性、應用性強的特點。其宗旨在于培養(yǎng)學生運用軟件進行結構設計，使學生具備對各種錯綜復雜因素的綜合分析能力和解決工程實際問題的能力[1]。因此，結構設計軟件課程在土木工程培養(yǎng)計劃中占有重要地位。

1 課程特點

結構設計軟件課程以PKPM系列軟件為研究對象，由軟件操作訓練、結果綜合分析和施工圖繪制三部分組成[2]。軟件操作訓練屬于基本技能范疇，要求學生熟練運用PMCAD模塊的各項操作命令，掌握結構建模的基本內容，強調概念設計；結果綜合分析屬于結構設計與優(yōu)化范疇，主要介紹參數的設置、計算結果的分析與調整，著重培養(yǎng)學生綜合運用已有知識解決實際工程問題的能力；施工圖繪制屬于工程素質范疇，著重培養(yǎng)學生讀圖、識圖能力，正確繪制結構施工圖，并重視構造措施。綜上所述，結構設計軟件課程作為一門理論知識與工程實踐并重的課程，具有如下特點：

1)課程內容繁雜，邏輯性差。PKPM軟件課程具有操作命令多、參數設置多、計算假定多、構造要求多等特點。特別是參數設置部分，其系統(tǒng)性、邏輯性較一般理論課程差，涉及規(guī)范條文多，需要緊緊抓住“建立模型是前提，計算分析是關鍵，出施工圖是結果”這條主線進行教學內容的組織。

2)學科交叉融合，綜合性強。PKPM軟件課程基于結構設計類課程，涉及多學科知識，也是畢業(yè)設計的重要內容。該課程在提升學生的操作能力、分析能力、實踐能力等方面起著重要作用，是培養(yǎng)工程實踐人才綜合素質的重要內容。

3)來源工程實踐，應用性強。PKPM軟件課程在教學方面?zhèn)戎赜趯I(yè)技術教育，在應用上與行業(yè)內的先進技術、最新規(guī)范相接軌，與工程實踐密不可分。無論土木工程專業(yè)學生將從事何種工作，其關鍵就在于掌握各種結構設計的原理和優(yōu)化，具備基本的識圖繪圖能力。

2 主要問題

土木工程專業(yè)的理論教學，通常采用傳統(tǒng)的講授法，對學生進行滿堂灌的單向注入式教學。在這種教學方式下，學生處于被動地位，生搬硬套，缺乏理解，教學僅停留在基本操作命令使用的初級層面上，不夠深入，難以形成清晰的工程認知。

實際上，結構設計軟件課程作為培養(yǎng)學生實踐能力及綜合素質的重要環(huán)節(jié)，應以學生未來職業(yè)活動為導向，基于實際工程進行課程教學。然而，由于經典教材較少，對結合工程實踐的教學環(huán)節(jié)的重視程度不夠，以致理論教學內容落后，針對性和適用性較差。除此之外，還存在學生自學能力較差，依賴性強，缺乏獨立思考、解決問題的能力；強調基本操作訓練而弱化結構概念設計；重視計算配筋而忽略結構構造措施；識圖繪圖能力薄弱，欠缺基本工程素養(yǎng)；設計過程中重視手算過程而疏于PKPM電算調整等問題。

3 改革措施

根據當代社會對高素質應用型工程實踐人才的現(xiàn)實需要，結合結構設計軟件課程，積極搭建學科交叉融合的大平臺，具體改革措施如下。

3.1 多元化教學，培養(yǎng)自學能力

PKPM軟件的課堂教學中，以提高教學效果為宗旨，傳統(tǒng)教學方式和現(xiàn)代多媒體教學手段相結合，采取多元化教學方式。針對結構建模內容，通過教師演示操作，學生觀摩學習并通過動手操作練習的方式；針對參數設置內容，結合規(guī)范條文，采用板書教學，通過教師演示推導相關內容，給學生時間以便理解掌握；針對施工圖繪制內容，訓練學生的識圖讀圖能力，結合實際工程結構施工圖進行講解。

隨著知識更新不斷加快，單純依靠有限的課堂實踐難以達到教學要求，這就需要培養(yǎng)學生的自學能力。多元化教學方式相結合，可以激發(fā)學生的學習興趣，調動學生的積極性，靈活運用所學知識，解決工程中的實際問題，避免學生思維疲勞，達到良好的教學效果。其學習效果顯著加強，遠非單向注入式教學所能比的。

3.2 重視概念設計與構造措施

所謂概念設計，一般不進行數值計算，而是綜合運用力學關系、材料性能、施工工藝、破壞機理、地震震害、試驗現(xiàn)象和工程經驗等，形成基本的設計原則，宏觀控制建筑結構的總體布置和細部構造措施[3，4]。構造措施，作為計算假定的保證，則是計算中忽略某個因素或某項內容的彌補和補充，一般是針對難以計算的內容作出強制性規(guī)定。

在PKPM軟件課程的授課過程中，應充分重視概念設計與構造措施。針對結構布置、尺寸估算及參數設置等內容，根據先修專業(yè)課程，結合相關的國家現(xiàn)行規(guī)范、圖集，增強學生對整體結構的認識，加深學生對規(guī)范條文、圖集內容的理解，使學生從結構的整體層面掌握設計原則，合理進行結構布置，選取構件尺寸，優(yōu)化參數設置，最終達到綜合運用所學專業(yè)知識，融會貫通的教學目標。

3.3 結合實例，訓練識圖繪圖能力

建筑工程界，圖紙是工程技術人員交流溝通的語言文字，而識圖繪圖能力是培養(yǎng)工程實踐人才綜合素質的基本教學任務。傳統(tǒng)理論學習中，往往存在重視計算能力而忽略繪圖能力培養(yǎng)。尤其是工作以后，無論是從事施工、設計還是監(jiān)理工作，識圖能力薄弱將導致部分學生無法較快勝任本職工作。

PKPM課程通過選擇難易適宜、工作量和內容覆蓋面相近的實際工程的一部分作為設計題目，其主要目的和任務是掌握結構軟件進行設計的基本流程，理論與實踐性相結合，培養(yǎng)學生正確、熟練運用結構設計規(guī)范、手冊、各種標準圖集及參考書等資料的能力，提高學生結構施工圖的識圖繪圖等方面的能力，建立建筑工程師責任意識，為后續(xù)的畢業(yè)設計打下基礎。

3.4 側重綜合能力的考核

從傳統(tǒng)課程考核方法來看，采用閉卷考試方法來評價學生對結構設計軟件課程的掌握程度，過于主觀和片面，不利于工程實踐能力和綜合工程素質的培養(yǎng)。但是單一的上機操作方式，又會使學生過于側重命令的操作，而忽略理論知識的掌握。

隨著PKPM教學改革的深入，考核方式更應注重綜合能力的考查，故采取閉卷考試和上機操作相結合。其中，筆試主要考察學生對設計流程、基本理論和規(guī)范規(guī)程的掌握程度，機試主要檢驗學生對軟件的熟練程度和基本操作技能，要求學生在規(guī)定時間內快速完成相應的結構施工圖繪制，并能夠進行初步優(yōu)化[5]。實踐證明，這種考核方式，既客觀的考查了學生總體知識和技能的掌握情況，又激發(fā)了學生的學習積極性和主動性，多層次、多角度、全方位地考核學生對知識的掌握、運用能力。

4 結語

結構設計軟件課程作為土木工程專業(yè)課程之一，既有很強的理論背景，又與工程實踐密切相關，體現(xiàn)了適用性和實踐性。通過結構設計軟件課程教學改革的不斷深入和探索，培養(yǎng)具有一定的理論基礎、寬厚的專業(yè)知識和良好的實踐能力，獲得工程師的基本訓練，能勝任相應工作，具有較強的責任意識、創(chuàng)新能力、自學能力的工程實踐人才，逐步做到教學相長，共同提高，不斷完善。

[1] 李文雄.PKPM軟件應用課程教學目標與方式探討[J].山西建筑,2011,37(15):249-250.

[2] 王 娜,靳元峻.PKPM結構設計軟件課程教學方法的探討[J].河北廣播電視大學學報,2006,11(3):46- 47.

[3] 胡尚瑜,覃荷瑛.融合結構設計思想的建筑結構PKPM軟件課程教學探索[J].高教論壇,2014,4(4):68-69.

[4] 吳曉春.結構設計中的概念設計[J].山西建筑,2006,32(15):60-61.

[5] 趙海燕,趙 軍,聞玉輝.PKPM結構設計軟件課程教學探討[J].價值工程,2011,30(1):283-284.

Teaching exploration of structural design software based on engineering practice

An Liyuan

(JinchengCollege,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronaustic,Nanjing211156,China)

According to the features of the structural design software courses with complicated contents, weakness in logic, emphasis on comprehensiveness and high application, the paper analyzes some problems of the course in the teaching process, undertakes the teaching reform from the teaching contents, teaching approaches and examination approaches, and points out higher demands for students’ basic theoretic knowledge, practical capacity and comprehensive quality.

structural software design course, teaching, reform, quality

2015-06-16

安麗媛(1986- )，女，助教

1009-6825(2015)25-0254-02

G642.0

A