大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對學(xué)生能力培養(yǎng)的探討

熊溈+陳云+姜寶石

摘要：高校越來越重視對當(dāng)今大學(xué)生能力的培養(yǎng)，而科技競賽正是培養(yǎng)學(xué)生各項能力的有效途徑?；谧髡邊⒓拥诎藢萌珖髮W(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的經(jīng)歷，文章主要從創(chuàng)新能力、理論與實踐結(jié)合的能力、動手實踐能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和持之以恒的毅力培養(yǎng)等幾個方面，探討結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對大學(xué)生能力培養(yǎng)的積極影響。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽；創(chuàng)新能力；實踐；團(tuán)隊協(xié)作

中圖分類號：G6420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：10052909（2015）06013704我國“重知識傳承、輕知識創(chuàng)造”的傳統(tǒng)教育是以傳授已有知識為目的的教育模式[1]，學(xué)生在課堂上學(xué)的主要是書本上理論化的知識，當(dāng)面對實際問題的時候，不能有效地將理論用于實踐，缺乏綜合應(yīng)用能力。在就業(yè)形勢頗為嚴(yán)峻的今天，許多高校畢業(yè)生面臨著畢業(yè)即失業(yè)的窘境，究其緣由無非是自身能力達(dá)不到企事業(yè)單位的要求。因此，大學(xué)生不僅要掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，更要加強自身能力的培養(yǎng)，包括創(chuàng)新能力、動手能力以及團(tuán)隊合作精神等。而這一點恰與大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識、合作精神，提高大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力、動手能力、實踐能力和綜合素質(zhì)的宗旨相契合。對于在校大學(xué)生而言，通過參加大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽來培養(yǎng)自身能力不失為一條有效途徑。

下面就筆者參加第八屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的經(jīng)歷，淺談參加結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對大學(xué)生綜合能力提升的影響。

一、第八屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽

由高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會、中國土木工程學(xué)會聯(lián)合主辦，教育部確定的全國九大大學(xué)生學(xué)科競賽之一的第八屆全國結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽于2014年9月17日在長安大學(xué)隆重舉行，歷時四天。本次競賽賽題結(jié)合西安十三朝古都的歷史文化背景，以西安鐘樓為原型（圖1），選題為“三重檐攢尖頂仿古樓閣結(jié)構(gòu)模型制作與抗震測試”，給定模型為三重檐攢尖頂仿古樓閣（圖2）。引入模擬地震作用作為模型的測試條件，參賽學(xué)生通過切身設(shè)計模型抵御地震的作用，對建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的表現(xiàn)有一個較為深刻的認(rèn)識，為今后的建筑抗震研究打下基礎(chǔ)。另外，此次競賽將古建筑設(shè)計作為主題，對同類古建筑在抗震修繕與補強方面具有現(xiàn)實的科學(xué)價值和工程意義。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽對大學(xué)生能力培養(yǎng)的影響

（一）創(chuàng)新能力的提升

創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力[2]。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)包括使學(xué)生在學(xué)校中具備主動學(xué)習(xí)的精神以及獨立獲取知識的能力和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的能力， 促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識的形成等， 但更為重要的是使學(xué)生走出校門后能成為主動的、富有創(chuàng)新精神的社會建設(shè)者[3]?？梢姡瑹o論學(xué)生從事科學(xué)研究還是步入職場創(chuàng)新能力都至關(guān)重要。只有具備創(chuàng)新能力，才能在科學(xué)研究中自覺鉆研，不斷嘗試新的研究方法。在職場生涯里，面對問題，只有具備創(chuàng)新能力，才能提出創(chuàng)新性的解決方案。因此，創(chuàng)新能力對大學(xué)生自身綜合素質(zhì)的提高是必不可少的。

結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽能有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽中，從分析賽題開始，需要學(xué)生充分理解賽題含義，把握大賽評判標(biāo)準(zhǔn)，然后選定結(jié)構(gòu)方案。為使結(jié)構(gòu)設(shè)計充分符合設(shè)計規(guī)范，學(xué)生會自主閱讀、學(xué)習(xí)有關(guān)的書籍規(guī)范等。為優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，學(xué)生將已習(xí)得知識加以創(chuàng)新改造用于自己的設(shè)計。測試結(jié)構(gòu)的強度，必須借助相關(guān)的計算機軟件，為此學(xué)生則必須自主學(xué)習(xí)如何使用這些軟件。此次結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽中模擬地震加載，參賽的學(xué)生需要通過學(xué)習(xí)SAP2000軟件或者ANSYS程序來對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。這兩款計算機軟件都不在一般高校本科生的課程范圍內(nèi)，而是研究生學(xué)習(xí)的工具軟件，但為驗算結(jié)構(gòu)的強度，學(xué)生就必須通過自主學(xué)習(xí)提前掌握這種軟件。

熊溈， 等大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對學(xué)生能力培養(yǎng)的探討

此次結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的主要分值在加載表現(xiàn)部分，其評分規(guī)則是，第i參賽組模型在加載環(huán)節(jié)的表現(xiàn)將根據(jù)其效率參數(shù)Ei的計算結(jié)果進(jìn)行評分。效率比

Ei=100αM2-M1（1）

設(shè)Emax為所有參賽模型中的最高效率參數(shù)，第i參賽組模型加載表現(xiàn)分Ki的計算公式為

Ki=EiEmax×75（2）

α為抗震調(diào)整系數(shù)。通過第一級加載取0.5，通過第二級加載取0.75，通過第三級加載取1.0。第一級加載失效者，為0。通過分析評分規(guī)則，可以發(fā)現(xiàn)模型質(zhì)量對模型的得分高低至關(guān)重要，如果我們的模型質(zhì)量與其他參賽模型質(zhì)量差別太大，那么即使能夠順利通過三級加載，最終得分也會很低。把握了這一關(guān)鍵點，設(shè)計方向就明確了，即結(jié)構(gòu)務(wù)必要做到輕質(zhì)高強。做到這一點，需要考驗學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過運用結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)理論以及查閱有關(guān)古建筑抗震方面的文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)前人的構(gòu)件設(shè)計方式，以此為據(jù)來確定初始模型，然后學(xué)習(xí)SAP2000的使用，通過SAP2000對結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析。

如此立足賽題，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論知識，從提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載效率的角度出發(fā)，對構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計，自主學(xué)習(xí)分析軟件，分析測試模型結(jié)構(gòu)，針對分析結(jié)果，提出相應(yīng)的解決方案，對模型進(jìn)行不斷改進(jìn)，直至設(shè)計出新穎、承載力好的結(jié)構(gòu)模型。這樣的創(chuàng)新實踐活動鍛煉了大學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（二）理論與實踐結(jié)合能力的增強

土木工程是一門實踐性與應(yīng)用性強的專業(yè)，大學(xué)生在校內(nèi)所接受的基本上是純理論的教學(xué)，而學(xué)生自身為了應(yīng)對考試往往也是重理論輕實踐。有的學(xué)生直至大三對與所學(xué)專業(yè)相應(yīng)的工作崗位都還知之甚少，所以僅僅通過學(xué)習(xí)理論知識是很難掌握好這門專業(yè)的。結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽正好是對大學(xué)教育里這一環(huán)節(jié)的補充。整個結(jié)構(gòu)設(shè)計過程無不包含著對所學(xué)理論知識的運用與實踐。參加本屆結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽時，在對三重檐攢尖頂仿古樓閣的設(shè)計中，依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理對模型的各構(gòu)件形式進(jìn)行設(shè)計，運用材料力學(xué)的相關(guān)知識對構(gòu)件的尺寸等進(jìn)行選擇，結(jié)構(gòu)整體的設(shè)計則遵照結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論知識。學(xué)生總感覺課堂上的學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥無趣，但在設(shè)計結(jié)構(gòu)、制作模型的過程中將這些理論知識付諸實踐時則充滿樂趣，這樣無形中培養(yǎng)了學(xué)習(xí)興趣，加深了對理論知識的理解。而且，當(dāng)學(xué)生遇到棘手的問題時，現(xiàn)有知識無法解決，使其能看到自身不足，激起其求知欲望，同時也為其日后學(xué)習(xí)重點指明了方向。

（三）動手能力的提高

大學(xué)生的動手能力是求職時面試官所看重的一項重要能力，而當(dāng)今大學(xué)生普遍動手能力較差也是一個不爭的事實，這也是大學(xué)生就業(yè)難的重要原因。從小學(xué)乃至大學(xué)，學(xué)生所接受的都是一種被動式的學(xué)習(xí)方式，真正能訓(xùn)練學(xué)生動手能力的機會少之又少。通過參加結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽，學(xué)生拿到賽題自主分析、自主設(shè)計，由傳統(tǒng)教育中被動的接受者轉(zhuǎn)變成展現(xiàn)自身才能的主動實施者。這一過程包括分析結(jié)構(gòu)模型，提出針對性的問題，找出解決方案，動手制作結(jié)構(gòu)模型。

筆者參加第八屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽最切身的感受是，思考一百次不如動手做一次。最初面對幾張竹皮無從下手，難以想象怎么能將幾張薄薄的竹皮變成一座樓閣模型。此時，我們先制作各部分構(gòu)件（圖3和圖4），完成各部分構(gòu)件后，嘗試將各部分構(gòu)件遵照規(guī)定尺寸組裝（圖5），最后加固各節(jié)點連接處。通過不斷練習(xí)制作，由勉強能完成第一個模型到熟練地制作出一個又一個造型新穎的結(jié)構(gòu)模型（圖6）。然而更重要的是一種思維方式的轉(zhuǎn)變，面對問題能主動思考，動手解決，而不是望而卻步或一味坐著空想?？梢娊Y(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對提升學(xué)生動手能力是卓有成效的。

（四）團(tuán)隊協(xié)作能力的培養(yǎng)

當(dāng)下， 人的社會屬性較之以往任何時候都顯得尤為重要，社會屬性的重要體現(xiàn)之一就是團(tuán)隊協(xié)作能力[4]。對于當(dāng)代的大學(xué)生而言，是否具備良好的團(tuán)隊協(xié)作能力很大程度上決定其能否適應(yīng)社會的需要，在競爭激烈的社會中能否占有一席之地，所以大學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力的培養(yǎng)尤為重要。

圖6組裝完成的結(jié)構(gòu)模型在結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽中，由三人組成一個團(tuán)隊參賽，各自根據(jù)自身的能力以及興趣愛好分工明確，動手能力較強的主導(dǎo)模型制作，對計算機軟件感興趣的學(xué)習(xí)分析軟件，語言功底強的負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)計算書的撰寫，分工中不乏合作，在比賽現(xiàn)場制作模型時，每個人按照分配好的任務(wù)制作模型的構(gòu)件，然后一起合作組裝模型。隊員中無論哪一方遇到難題大家都一起討論解決，遇到分歧及時溝通交流。例如：在為此次結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽準(zhǔn)備過程中，我們偶爾會為了結(jié)構(gòu)上的某個問題而爭執(zhí)，一個隊友提議為了降低結(jié)構(gòu)模型的質(zhì)量而去掉某個構(gòu)件，而另一個隊友認(rèn)為該構(gòu)件對結(jié)構(gòu)承載力增加非常必要，所以不能去掉。但是最終雙方會靜下來，一起討論商量，請教指導(dǎo)教師，綜合考慮然后做決定。所以面對矛盾，要學(xué)會溝通、協(xié)調(diào)， 為共同的目標(biāo)，讓團(tuán)隊走得更遠(yuǎn)。當(dāng)今的大學(xué)生多是獨生子女，難免由于個性而在團(tuán)隊中產(chǎn)生矛盾與分歧，而結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽正是讓大家從團(tuán)隊利益出發(fā)，學(xué)會協(xié)商，學(xué)會合作，從而培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽在當(dāng)代大學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力的培養(yǎng)上有著舉足輕重的作用。

（五）持之以恒精神的培養(yǎng)

鍥而舍之，朽木不折；鍥而不舍，金石可鏤。持之以恒是做學(xué)問、做研究的前提，在今天這個追求效率的時代，大學(xué)生在做研究或是創(chuàng)業(yè)的過程中也存在急于求成的現(xiàn)象，但往往卻以失敗告終。缺少的正是那份堅持不懈的恒心?？梢姵种院愕囊懔υ诮裉焓嵌嗝措y能可貴。在結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽中，這種堅持不懈的精神得到了鍛煉。參賽團(tuán)隊為了使模型達(dá)到最優(yōu)化，可能要反復(fù)制作測試幾十個模型，而制作一個模型至少需要十幾二十個小時，如果沒有那份恒心、那份毅力，成功必然不會眷顧你。我們團(tuán)隊利用整個暑假時間制作模型，分析結(jié)構(gòu)，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，然后繼續(xù)制作，如此循環(huán)往復(fù)。長安大學(xué)第一代表隊為此次競賽準(zhǔn)備長達(dá)四個月，期間測試了數(shù)十個模型，經(jīng)過反復(fù)制作和測試，堅持不懈的付出終究得到回報，代表隊獲得本屆結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的特等獎。

三、結(jié)語

通過筆者參加第八屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的經(jīng)歷，對大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽在大學(xué)生能力培養(yǎng)的影響方面做了一些討論和總結(jié)。結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力，使參賽學(xué)生學(xué)會將理論與實踐結(jié)合，極大地鍛煉了學(xué)生的動手實踐能力和團(tuán)隊協(xié)作精神，培養(yǎng)了學(xué)生堅持不懈與持之以恒的毅力。大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽作為一個鍛煉大學(xué)生綜合能力的平臺，提升和增強了參賽學(xué)生的能力，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，成為了培養(yǎng)土木專業(yè)學(xué)生的一項重要的競賽活動[5]。

參考文獻(xiàn)：

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[2]江澤民. 全面建設(shè)小康社會開創(chuàng)中國特色社會主義事業(yè)新局面[M]//江澤民. 江澤民文選（第3卷） . 北京： 人民出版社，2006： 537-538.

[3]李忠， 陳明長. 對培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的思考[J]. 石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版， 2008， 2（3）：81- 84.

[4]張宗勝. 大學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力培養(yǎng)的意義探討[J]. 四川文化產(chǎn)業(yè)職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2008（2）：78-80.

[5]王玉林，杜建華. 依托結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽促進(jìn)創(chuàng)新實踐型人才培養(yǎng)模式的形成[J]. 中國科技信息，2013（1）：152.

The impact of structural design competition on college students abilities

XIONG wei， CHEN Yun， JIANG Baoshi

（College of Civil Engineering and Architecture， Hainan University， Haikou 570228， P. R. China）

Abstract： Universities attach greater importance to cultivate college students capabilities today. Technological competitions can play an efficient role in achieving this goal. Based on our experience in attending the 8th National Structural Design Competition for College Students， we discussed and concluded how structural design competition cultivates college students abilities of innovation， combining theory with practice， team cooperation and perseverance.

Keywords： structural design competition； innovation ability； practice； team cooperation