多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法探討

楊佑發(fā) 黃音 譚曦 凌昊

摘要：多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)建筑工程方向的一門主干專業(yè)課程，其內(nèi)容綜合性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣且偏重結(jié)構(gòu)體系的整體設(shè)計(jì)。文章針對(duì)多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的背景及其特點(diǎn)，對(duì)課程教學(xué)方法作了探索與討論，提出了結(jié)合多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的聯(lián)合項(xiàng)目教學(xué)法，采用課程微信公眾號(hào)平臺(tái)課后教學(xué)模式，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：多高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；課程項(xiàng)目；課程公眾號(hào)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2018）01-0074-03

中國(guó)高等學(xué)校土木工程專業(yè)本科教育培養(yǎng)方案中提出[1]，各院要切實(shí)按照寬口徑專業(yè)規(guī)格進(jìn)行專業(yè)建設(shè)和學(xué)生培養(yǎng)，其目標(biāo)是讓學(xué)生具備土木工程知識(shí)基礎(chǔ)，掌握結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法，能夠初步進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，并應(yīng)用到實(shí)際工程建設(shè)中。在結(jié)構(gòu)專業(yè)課程中，多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重要的必修課程之一，其教學(xué)內(nèi)容包括多高層房屋建筑的結(jié)構(gòu)體系選擇與布置、結(jié)構(gòu)荷載及其效應(yīng)組合、結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力分析的近似計(jì)算方法、抗震概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求等[2]。該課程結(jié)合了材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土基本設(shè)計(jì)原理等知識(shí)，從結(jié)構(gòu)整體角度出發(fā)，介紹了多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理與方法，其任務(wù)是讓學(xué)生掌握基本的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，讓學(xué)生能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的選擇與布置，最后通過(guò)概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，并結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求完成房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和人類需求的不斷提升，現(xiàn)代高層建筑在各個(gè)國(guó)家不斷涌現(xiàn)，已成為現(xiàn)代城市的點(diǎn)綴或地標(biāo)。發(fā)展至今，高層建筑的功能和形式不斷多樣化，高度日益增加，其抗側(cè)力體系也不斷發(fā)展，這些都增加了多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)難度。在優(yōu)化高等教育結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)擴(kuò)大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)模的背景下，針對(duì)多高層課程綜合性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多的特點(diǎn)，筆者對(duì)該課程的教學(xué)方法改革進(jìn)行了思考和實(shí)踐探索。

一、聯(lián)合項(xiàng)目教學(xué)法

近年來(lái)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件日益強(qiáng)大，其領(lǐng)域涉及地基基礎(chǔ)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等，學(xué)生對(duì)軟件分析結(jié)果的依賴程度也越來(lái)越高。例如：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，學(xué)生通過(guò)中國(guó)建筑科學(xué)研究院研發(fā)的PMCAD、SATWE軟件進(jìn)行建模和計(jì)算，最后通過(guò)梁柱施工圖模塊直接得出梁柱平法圖。這種設(shè)計(jì)方法讓學(xué)生誤以為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，學(xué)生僅僅扮演著操作軟件者的角色。學(xué)生若缺乏概念設(shè)計(jì)理念，就無(wú)法用整體思想來(lái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)總體方案，無(wú)法利用總體系與各基本分體系之間的力學(xué)特征對(duì)軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和校核，因此，教師應(yīng)將概念設(shè)計(jì)融入教學(xué)中，讓學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)整體有著清晰的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)，針對(duì)學(xué)生生搬硬套專業(yè)規(guī)范的現(xiàn)象，在教學(xué)中注重將教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)規(guī)范結(jié)合。

項(xiàng)目教學(xué)法，即將課程項(xiàng)目貫穿于整個(gè)課程學(xué)習(xí)期間的教學(xué)方法，該方法已在許多課程教學(xué)中應(yīng)用，既讓學(xué)生掌握了零碎的知識(shí)點(diǎn)又把握了整體的概念設(shè)計(jì)。在土木工程專業(yè)建筑方向，這種教學(xué)方法已應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程中，不僅讓學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容有了系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，而且能夠聯(lián)系實(shí)際地運(yùn)用專業(yè)規(guī)范[3]。多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等其他結(jié)構(gòu)類課程也可以借鑒該方法，但勢(shì)必會(huì)加重學(xué)生的課程負(fù)擔(dān)。從課程內(nèi)容來(lái)看，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)是選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，并從場(chǎng)地選擇、建筑體型、結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)體系、抗震防線、強(qiáng)度剛度均衡、連接與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等方面體現(xiàn)抗震概念設(shè)計(jì)內(nèi)涵[4]。其中結(jié)構(gòu)體系與布置正是多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的重點(diǎn)，課程教學(xué)大綱也要求從受力特征、近似計(jì)算方法、設(shè)計(jì)概念和構(gòu)造要求等角度詳細(xì)介紹框架結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系。針對(duì)多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程與建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)綜合性強(qiáng)、理論知識(shí)點(diǎn)多的特點(diǎn)，以及兩門課程在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)方面的緊密聯(lián)系，可采用聯(lián)合項(xiàng)目教學(xué)法，即按照兩門課程的教學(xué)大綱和教學(xué)安排，布置課程項(xiàng)目題目。這樣既可以將不同的課程聯(lián)合為一個(gè)整體，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)課程的認(rèn)識(shí)，又可以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

與建筑抗震設(shè)計(jì)課程中的項(xiàng)目教學(xué)法類似，課程開始時(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組并布置課程項(xiàng)目題目——“在XX地區(qū)的多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)”。

（1）分析該地區(qū)地震活動(dòng)的特點(diǎn)，了解三水準(zhǔn)要求及兩階段設(shè)計(jì)的具體內(nèi)涵。

（2）根據(jù)課程項(xiàng)目中的具體要求，確定抗震設(shè)計(jì)參數(shù)；考慮不同結(jié)構(gòu)布置情況下的結(jié)構(gòu)整體性能，確定結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)布置和抗震構(gòu)造措施。

（3）確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載和荷載效應(yīng)組合。

（4）進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。

（5）截面設(shè)計(jì)和施工圖的繪制。

兩門課程教學(xué)結(jié)束后，分班分組展示課程項(xiàng)目成果，并提交課程項(xiàng)目報(bào)告。教師根據(jù)各自的教學(xué)內(nèi)容和課程項(xiàng)目要求進(jìn)行評(píng)分，其得分分別作為兩門課程的項(xiàng)目成績(jī)，最后按照一定的權(quán)重與出勤成績(jī)、卷面成績(jī)共同組成學(xué)生的期末總成績(jī)。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”法

近年來(lái)，隨著科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，土木工程專業(yè)課程的教學(xué)方法日益更新。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師在課程中加入了以文字、圖片、動(dòng)畫、視頻等多種交流媒介，優(yōu)化了教學(xué)過(guò)程、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容多、圖形和計(jì)算公式復(fù)雜的特點(diǎn)，在板書教學(xué)中也加入了豐富的多媒體元素。但是，在“互聯(lián)網(wǎng)+”新形勢(shì)下，除了豐富教學(xué)方法之外，還應(yīng)注重課程以外的教學(xué)探索。為此，筆者提出一種新的“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”法——微信公眾號(hào)平臺(tái)課后教學(xué)模式。

微信公眾號(hào)是騰訊公司推出的線上互動(dòng)平臺(tái)，用戶在注冊(cè)申請(qǐng)、提交認(rèn)證賬號(hào)資料并通過(guò)驗(yàn)證后即可依托文字、圖片、語(yǔ)音、視頻等與訂閱者之間進(jìn)行溝通與互動(dòng)。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”智慧校園的搭建進(jìn)程中，已有高校實(shí)現(xiàn)通過(guò)微信公眾號(hào)進(jìn)行對(duì)外宣傳、圖書借閱查詢、成績(jī)查詢、教師查詢、校園卡充值等服務(wù)。學(xué)術(shù)期刊界在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化過(guò)程中也開始關(guān)注微信公眾號(hào)服務(wù)[5]，在微信中可以搜索到各個(gè)不同學(xué)科的學(xué)術(shù)期刊公眾號(hào)，例如《同濟(jì)大學(xué)（自然科學(xué)版）》《電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)》《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)》《食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)》《海洋學(xué)報(bào)》《巖石學(xué)報(bào)》《力學(xué)學(xué)報(bào)》《中國(guó)教育學(xué)刊》等。絕大多數(shù)大學(xué)生也在使用微信公眾號(hào)關(guān)注校園資訊、新聞資訊以及專業(yè)學(xué)術(shù)信息。在多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，筆者設(shè)想建立微信公眾號(hào)平臺(tái)——多高層教學(xué)公眾號(hào)，采用多級(jí)菜單模式，設(shè)三個(gè)模塊對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充和拓展。

（一）“課后作業(yè)”模塊

按照教學(xué)安排慣例，在每一章或每一節(jié)教學(xué)后，教師會(huì)布置相應(yīng)的課后思考題和練習(xí)題。學(xué)生在溫習(xí)所學(xué)章節(jié)后，完成課后作業(yè)并提交紙質(zhì)版作業(yè)，最后由教師檢查評(píng)閱并在課堂上做統(tǒng)一講解。從形式上看，學(xué)生課堂聽講、課后思考是一種完善的教學(xué)方式。但考慮到課時(shí)的安排，教師往往不會(huì)花大量的時(shí)間在課堂上做統(tǒng)一講解，學(xué)生仍舊停留在自我思考的階段，而不能確定自己的思考成果是否正確。

為此，筆者建議在學(xué)生獨(dú)立思考完成課后作業(yè)后，通過(guò)課程公眾號(hào)將課后思考題和練習(xí)題的正確思路和方法完整地展現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，教師可以針對(duì)某些課后作業(yè)在公眾號(hào)平臺(tái)向?qū)W生征文，最后挑選出優(yōu)秀作業(yè)推送到課程公眾號(hào)平臺(tái)，并作為課后學(xué)習(xí)加分項(xiàng)計(jì)入期末總成績(jī)。

（二）“溝通討論”模塊

相對(duì)高中階段的學(xué)習(xí)環(huán)境，大學(xué)教師對(duì)于學(xué)生的要求更具彈性，學(xué)生擁有較多自由支配的時(shí)間。在相對(duì)輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境下，大學(xué)生雖然在一定程度上認(rèn)識(shí)到自主學(xué)習(xí)的重要性，但是在行動(dòng)上仍然欠主動(dòng)。有的學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)積極性較高，但是在課后很少溫習(xí)，也很少思考學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題。教師對(duì)學(xué)生的課外學(xué)習(xí)生活知之甚少。

為此，教師可以充分利用課程公眾號(hào)平臺(tái)與學(xué)生進(jìn)行溝通、互動(dòng)。圍繞課程內(nèi)容，在課程公眾號(hào)平臺(tái)上提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，吸引學(xué)生在評(píng)論區(qū)討論。教師還可以通過(guò)激勵(lì)機(jī)制讓學(xué)生踴躍參與相關(guān)問(wèn)題的討論，比如教師可對(duì)學(xué)生在評(píng)論區(qū)的回答打分，也可將學(xué)生回答的點(diǎn)贊數(shù)作為課后學(xué)習(xí)加分評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還可以鼓勵(lì)學(xué)生在公眾號(hào)上提問(wèn)，教師針對(duì)學(xué)生提問(wèn)較多的問(wèn)題作回復(fù)，或在課堂上進(jìn)行講解。通過(guò)以上互動(dòng)，進(jìn)一步拉近教師與學(xué)生之間的距離，增加師生之間的學(xué)術(shù)交流。

（三）“項(xiàng)目教學(xué)展示”模塊

針對(duì)多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)以及教學(xué)要求，筆者提出聯(lián)合項(xiàng)目教學(xué)法。按照常規(guī)的教學(xué)安排，分班分組展示課程項(xiàng)目成果，最后由教師對(duì)各組進(jìn)行評(píng)分。盡管所有班級(jí)做的都是同一個(gè)課程項(xiàng)目，但最后只在本班作展示，無(wú)意識(shí)地將教學(xué)班“分隔”，使同一個(gè)專業(yè)的學(xué)生缺少了在學(xué)習(xí)上溝通和成果分享交流的機(jī)會(huì)。

多個(gè)教學(xué)班分班分組展示完課程項(xiàng)目報(bào)告后，教師可以將每個(gè)班級(jí)最優(yōu)秀的課程項(xiàng)目成果推送到課程公眾號(hào)平臺(tái)，讓學(xué)生能夠欣賞到各個(gè)班級(jí)的課程項(xiàng)目，并促進(jìn)學(xué)生在公眾號(hào)平臺(tái)上相互溝通交流。

課程公眾號(hào)平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)還需在教學(xué)過(guò)程中不斷完善。首先，利用微信公眾號(hào)提供的分享、轉(zhuǎn)發(fā)、轉(zhuǎn)載等媒介傳播手段加大宣傳、傳播力度，讓更多的學(xué)生關(guān)注課程公眾號(hào)，參與課后討論與思考。其次，注重內(nèi)容的質(zhì)量與形式，對(duì)于課后習(xí)題或?qū)W生的提問(wèn)，教師不僅可以以文字、圖片的方式，還可以通過(guò)語(yǔ)音、視頻等途徑解答學(xué)生的問(wèn)題。這樣既帶動(dòng)了學(xué)生討論的熱情，又節(jié)省了教師的編輯時(shí)間。最后，注重專業(yè)化與規(guī)范化。教師的主要工作是教學(xué)，并沒有充足的時(shí)間來(lái)維持課程公眾號(hào)的持續(xù)有效運(yùn)營(yíng)，因而可以組建教師團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)課程公眾號(hào)的共同高效運(yùn)營(yíng)，為學(xué)生提供更加專業(yè)、規(guī)范的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

三、結(jié)語(yǔ)

多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程主要是培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后的專業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，因此，教師在教學(xué)階段應(yīng)積極探索采用多元化的教學(xué)方法，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，幫助學(xué)生掌握多高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)、計(jì)算以及構(gòu)造要求。同時(shí)，在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新形勢(shì)下，教師應(yīng)多關(guān)注土木專業(yè)或其他專業(yè)課程的創(chuàng)新教學(xué)方法，將適合于課程的教學(xué)方法加以完善并應(yīng)用于教學(xué)。需要強(qiáng)調(diào)的是，任何教學(xué)方式其根本目的都在于讓學(xué)生更好地理解并掌握課程內(nèi)容，而不是為了“新”而新。

參考文獻(xiàn)：

[1]高等學(xué)校土木工程專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案及課程教學(xué)大綱[M].北京：中國(guó)建筑出版社，2002.

[2]方鄂華，錢稼茹，葉列平.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[3]李英民，伍云天，楊溥，劉立平.項(xiàng)目教學(xué)法在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用[J].高等建筑教育，2012，21（4）：94-96.

[4]李英民，楊溥.建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2011.

[5]謝文亮.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代學(xué)術(shù)期刊的微信公眾號(hào)服務(wù)模式創(chuàng)新[J].中國(guó)科技期刊研究，2015，26 （1）：65-72.