土建專業(yè)電算類課程考核方法研究

張鍇

摘 要：電算類課程在各高校土建專業(yè)中已成為必修課程，但其教學(xué)效果并不太好，很多學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)需重新學(xué)習(xí)。文章從分析電算類課程的教學(xué)特點(diǎn)和常見的電算類課程考核方法出發(fā)，提出了一種新的電算類課程考核方法。在高校現(xiàn)有條件下，這種考核方法符合電算類課程集（理論+操作+實(shí)踐）于一身的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)需求，符合土木工程專業(yè)學(xué)生的教學(xué)要求，為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)及就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電算類課程；土建專業(yè)；課程考核方法

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）22-0092-03

Abstract： The computerized courses in universities have become compulsory courses in the civil engineering professions of various universities， but their teaching effects are not very good. A lot of students need to relearn when they graduate. Based on the analysis of the teaching characteristics of computer courses and common methods of computerized courses， this paper proposes a new method for the assessment of computer courses. Under the existing conditions of universities， the examination method conforms to the computer courses' characteristics of setting （theory + operation + practice ） in one， meet the needs of modern teaching， meet the demands of teaching for students majoring in civil engineering， and lay a solid foundation for students' graduation design and employment.

Keywords： computerized courses； Civil Engineering； curriculum examination methods

引言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的飛速發(fā)展，“電算”已成為土建專業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)的主要方法。相對(duì)于“手算”而言，“電算”具有計(jì)算成本低，計(jì)算速度快，可以模擬復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和荷載等優(yōu)點(diǎn)。在各高校土建專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，隨著設(shè)計(jì)難度的增加，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，“電算”也已經(jīng)成為畢業(yè)設(shè)計(jì)中的主要計(jì)算手段。因此，電算類課程在各高校土建專業(yè)中已成為必修課程[1]。

但是，從各方面反饋的信息來看，電算類課程的教學(xué)效果并不太好，很多學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)需重新學(xué)習(xí)，導(dǎo)致進(jìn)度緩慢、設(shè)計(jì)質(zhì)量不高。這除了與學(xué)生先修課程不足以及學(xué)生整體學(xué)習(xí)熱情不高有關(guān)外，也對(duì)電算類課程的建設(shè)提出了更高的要求，迫切需要研究適合目前形勢(shì)發(fā)展的教學(xué)模式和考核方法[2，3]。

一、電算類課程的教學(xué)特點(diǎn)

電算類課程具有與一般課程不同的特點(diǎn)，主要有以下幾點(diǎn)：

1. 電算類課程首先是一門專業(yè)課程。電算類課程要求同學(xué)們以一種有限元軟件為工具，對(duì)特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算或結(jié)構(gòu)安全性驗(yàn)算。這就不僅要求掌握一種有限元軟件的使用方法，更要把握好結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)并熟悉相關(guān)的規(guī)范。因此，電算類課程的先修課程是較多的。以“橋梁電算”為例，先修課程包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、橋梁工程等等。因此，電算類課程的開課時(shí)間一般只能在大三甚至大四。這一點(diǎn)不同于“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用”“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”等通用性計(jì)算機(jī)類課程。

2. 其次，電算類課程也是一門以計(jì)算機(jī)為工具的實(shí)踐類課程。隨著有限元計(jì)算軟件的發(fā)展，目前常見的應(yīng)用類有限元軟件都已經(jīng)告別了編程式的命令流輸入，變成以圖形界面輸入為主，傳統(tǒng)的（黑板+粉筆）的教學(xué)模式無法滿足電算類課程教學(xué)的需要。目前，電算類課程開課一般采用（2+4）模式：即2個(gè)小時(shí)的理論教學(xué)+4小時(shí)的上機(jī)教學(xué)。即使如此，在實(shí)踐教學(xué)過程中，仍然感到上機(jī)教學(xué)時(shí)間明顯不足[4]。

電算類課程教學(xué)即需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，又需要較長時(shí)間的實(shí)踐操作訓(xùn)練，但受制于總體教學(xué)計(jì)劃和硬件條件（如機(jī)房、電腦、軟件等），電算類課程可安排課時(shí)較少（一般少于32課時(shí)），如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，一直是電算教學(xué)中值得研究的問題[5]。

二、目前常見的電算類課程考核方法

對(duì)于任何一門課程，課程考核一直是教學(xué)中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。就電算類課程而言，常見的考核方法主要有以下幾種：

（一）注重理論的（試卷+筆試）考試

（試卷+筆試）考試因其對(duì)場(chǎng)地要求低（有教室即可）、考核方式公平（同一套試卷）、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一（有標(biāo)準(zhǔn)答案），目前仍然是高校一般課程考核最基本的方式。但是這種考核方式通常不適用于計(jì)算機(jī)類課程。除了程序設(shè)計(jì)語言等理論性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)課程外，應(yīng)用類計(jì)算機(jī)課程一般是以某種商業(yè)軟件為教學(xué)對(duì)象，如“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用”主要學(xué)習(xí)windows和office套裝軟件，“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)” 主要學(xué)習(xí)Autocad2010。同理，電算類課程一般以某種有限元程序（如橋梁博士、Midas、Sap等）為教學(xué)對(duì)象。這些商業(yè)軟件為方便用戶使用，普遍采用圖形界面和交互式輸入方法，單純的命令流輸入比重越來越小。傳統(tǒng)的（試卷+筆試）考核方式已經(jīng)不能正確評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)電算類課程的掌握情況了。

（二）注重操作的上機(jī)考試

由于傳統(tǒng)的（試卷+筆試）考核方式的局限性，計(jì)算機(jī)類課程考核已經(jīng)大量采用上機(jī)考試的方式。普遍采用的考試方式為：教師現(xiàn)場(chǎng)布置考題，由學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，然后由教師現(xiàn)場(chǎng)檢查學(xué)生的完成情況并即時(shí)給出分?jǐn)?shù)。這種考核方式注重了學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)操作能力，能較好的評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)軟件的掌握情況，特別適用于通用性計(jì)算機(jī)類課程，但對(duì)于電算類課程并不完全適用。

電算類課程強(qiáng)調(diào)“算”，雖然正確的電腦操作是計(jì)算正確的前提條件，但并非充分條件。而且通用性計(jì)算機(jī)類課程最后的考試成果一般是一張圖或者一段文字，只要在考場(chǎng)封閉u盤和網(wǎng)絡(luò)，一般不易抄襲，但電算類課程的考試成果僅僅是一個(gè)計(jì)算結(jié)果，在機(jī)房相對(duì)擁擠的環(huán)境下很難避免相互抄襲的情況發(fā)生。

（三）注重實(shí)踐的分散性課程考核

由于高校的機(jī)房數(shù)量和上機(jī)時(shí)間有限，因此有些電算類課程參考實(shí)踐類課程考核的經(jīng)驗(yàn)，采用分散性實(shí)踐的方法進(jìn)行考核。具體方式為：教師布置結(jié)構(gòu)計(jì)算課題（一人一題或者一組一題），由學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（一般是1個(gè)月左右）完成計(jì)算并提交計(jì)算書，教師根據(jù)計(jì)算書的完成情況計(jì)分。這種方法理論上最能考核學(xué)生對(duì)電算類課程的掌握情況，有利于引導(dǎo)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)，但在實(shí)踐中也出現(xiàn)了一些問題。

首要問題是普遍的抄襲。電算類課程畢竟不同于施工類實(shí)踐課程，基本的操作都是由有限元軟件完成的。一般的商業(yè)有限元軟件都有報(bào)告生成功能，很多同學(xué)只需要修改幾個(gè)參數(shù)，就能生成一份計(jì)算書，有些班級(jí)抄襲率甚至超過50%，嚴(yán)重影響了考核的公平性，敗壞了學(xué)風(fēng)。要避免抄襲只能增加題目的類型（僅僅修改參數(shù)是無用的），最理想的方式是一人一類題，但一個(gè)教學(xué)班有60-80人，一味的增加題目類型是不現(xiàn)實(shí)的。

其次是考核時(shí)間的限制。普通的實(shí)踐類課程一般安排了專門的課程實(shí)踐時(shí)間（如施工實(shí)習(xí)一般3-4周，課程設(shè)計(jì)一般1-2周），但電算類課程歸類于理論教學(xué)，有些課程結(jié)束已經(jīng)是期末了，課程結(jié)束后1-2周就必須給出課程成績(jī)，使得分散性實(shí)踐課程考核方式無法進(jìn)行。

三、電算類課程考核方法探索

電算類課程由于其自身特點(diǎn)，集（理論+操作+實(shí)踐）于一身，傳統(tǒng)的考核方式僅強(qiáng)調(diào)某一個(gè)各方面，不能滿足其課程考核的要求。經(jīng)過一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合電算類課程的教學(xué)要求和目前大學(xué)的實(shí)際情況，摸索出一套電算類課程教學(xué)考核的方法，大致要點(diǎn)如下：

（一）筆試+電腦

電算類課程考核必須使用上機(jī)考試的方式，只有這樣才能考核學(xué)生的實(shí)際操作能力，因此，電算類課程考核應(yīng)該在機(jī)房集中進(jìn)行考試?？碱}則采用傳統(tǒng)考試方式，統(tǒng)一發(fā)放試卷，學(xué)生根據(jù)自己對(duì)考題的理解，使用特定的有限元軟件完成結(jié)構(gòu)的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果則謄寫在試卷答題紙上，統(tǒng)一上交。

（二）一人一題：一種類型+不同參數(shù)

目前高校的機(jī)房空間有限，單個(gè)機(jī)房40-60臺(tái)電腦需要緊密排列。電腦教學(xué)的時(shí)候問題不大，但上機(jī)考試則因?yàn)榭臻g有限，很難防止舞弊現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)于操作類上機(jī)考試這種舞弊現(xiàn)象一般影響不大，但電算類考試的最終成果為統(tǒng)一上交的試卷，因此要避免這種舞弊現(xiàn)象，只能采用一人一題的方式。譬如梁長，采用L=（20+N/3）m，其中N=學(xué)號(hào)。這樣在保證試題難易度一致的基礎(chǔ)上，確保每位同學(xué)的計(jì)算結(jié)果不雷同。

（三）現(xiàn)場(chǎng)檢查+試卷評(píng)分

電算類試題的特點(diǎn)是：計(jì)算模型如果是錯(cuò)誤的，則結(jié)果必然是錯(cuò)誤的，正確的軟件操作是計(jì)算結(jié)果正確的前提條件。因此，電算類課程的考核成績(jī)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的模型檢查和最終的試卷成績(jī)。

現(xiàn)場(chǎng)的模型檢查因?yàn)闀r(shí)間有限，通?？梢苑謨纱芜M(jìn)行：第一次初步檢查在考試過程中，第二次最終檢查在考試結(jié)束之后。模型檢查完成后可以給出一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的操作成績(jī)：成績(jī)A表示無明顯錯(cuò)誤，現(xiàn)場(chǎng)操作成績(jī)?yōu)閮?yōu)秀，試卷成績(jī)有效；成績(jī)B表示有次要性錯(cuò)誤，但對(duì)最終計(jì)算結(jié)果無重大影響，現(xiàn)場(chǎng)操作成績(jī)?yōu)榱己?，試卷成?jī)有效；成績(jī)C表示有較大錯(cuò)誤，對(duì)最終計(jì)算結(jié)果有較大影響，現(xiàn)場(chǎng)操作成績(jī)?yōu)榧案?，試卷成?jī)是否有效待定；成績(jī)D表示有嚴(yán)重錯(cuò)誤，無法得到正確的計(jì)算結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)操作成績(jī)?yōu)椴患案?，試卷成?jī)無效。教學(xué)實(shí)踐表明（表1），現(xiàn)場(chǎng)操作成績(jī)?yōu)镃和D的同學(xué)，最終成績(jī)均不及格；而現(xiàn)場(chǎng)操作成績(jī)?yōu)锳和B的同學(xué)，部分最終成績(jī)也不及格。這說明正確的軟件操作僅僅是電算類課程考核的一個(gè)方面，部分同學(xué)軟件操作雖然熟練，但對(duì)結(jié)構(gòu)的分析不到位，對(duì)基本概念的掌握不清楚，最終也得不到正確的結(jié)果。

（四）綜合評(píng)分

電算類課程考核的最終成績(jī)一般由三部分組成：平時(shí)成績(jī)、現(xiàn)場(chǎng)檢查成績(jī)和試卷成績(jī)。

平時(shí)成績(jī)：一般占30%的比重，主要考察學(xué)生的上課到課情況和作業(yè)完成情況。日常上機(jī)過程中也可以布置一些結(jié)構(gòu)計(jì)算作業(yè)并把這些作業(yè)的完成情況作為平時(shí)成績(jī)的重要組成部分。

現(xiàn)場(chǎng)檢查成績(jī)：一般占30%的比重，主要考察學(xué)生的有限元軟件操作。成績(jī)A和B的學(xué)生轉(zhuǎn)化為百分制后計(jì)入總分；成績(jī)?yōu)镈的學(xué)生則采用一票否決制，不僅現(xiàn)場(chǎng)檢查成績(jī)不及格，試卷成績(jī)也不及格；成績(jī)?yōu)镃的學(xué)生則應(yīng)保存其計(jì)算模型，對(duì)照試卷來確定其最終成績(jī)。

試卷成績(jī)：一般占40%的比重。試卷成績(jī)反映的是最終的計(jì)算成果，其閱卷方式與一般的筆試基本相似，但也有其顯著地特點(diǎn)：1. 試卷上只有結(jié)果，沒有計(jì)算過程。因此沒有分步驟給分的概念，對(duì)則全對(duì)，錯(cuò)則全錯(cuò)；2. 一個(gè)模型，多個(gè)題目。有限元建模需要一定的時(shí)間，而考試時(shí)間有限，一般只能建立一個(gè)模型，如果這個(gè)模型建立過程中發(fā)生基礎(chǔ)性錯(cuò)誤，則所有的題目答案都將是錯(cuò)誤的，因此很多同學(xué)試卷成績(jī)?yōu)?00分，也有部分學(xué)生試卷成績(jī)?yōu)?分。

四、存在的問題

電算類課程考核方法目前還在不斷摸索的階段，隨著教學(xué)實(shí)踐的開展，也出現(xiàn)了一些意料不到的問題。

問題一：漏題。由于電算類課程考核采用（一種題目類型+不同參數(shù)）的出題方式，最理想狀態(tài)是所有教學(xué)班級(jí)同一時(shí)間完成上機(jī)考試。但由于教學(xué)人數(shù)較多而機(jī)房數(shù)量有限，目前一般只能采取分批上機(jī)考試的方式，這就為漏題提供了可能。如表2為近3年“橋梁電算”課程的及格情況統(tǒng)計(jì)。

由表2可知，在其他因素不變的情況下，上午8：00-10：00第1批考試的及格率是最低的，上午第2批考試的及格率比第1批高2.9%-4.3%，說明存在一定程度的漏題。下午第3批考試的及格率比第2批高了8.1%-15.5%，說明漏題情況更加嚴(yán)重（中午有更多的時(shí)間）。

在機(jī)房數(shù)量有限的情況下，分批上機(jī)考試在目前高校是不可避免的，為防止漏題對(duì)考試公平性的影響，一般采取以下措施：1. 改變不同批次考試的題目類型。但這一方面會(huì)增加出卷和閱卷的難度，更重要的是不同批次學(xué)生的考試題目不一致會(huì)影響考核分?jǐn)?shù)的公平性；2. 與機(jī)房和教學(xué)部門協(xié)調(diào)，調(diào)整考試時(shí)間，盡可能在半天內(nèi)完成所有考試。

問題二：現(xiàn)場(chǎng)檢查成績(jī)的不公平性。現(xiàn)場(chǎng)檢查成績(jī)需要消耗一定的時(shí)間，以一個(gè)40人的教學(xué)班為例，每人檢查1分鐘，40個(gè)人就需要40分鐘。也就是說，最先檢查的同學(xué)比最后檢查的同學(xué)整整少了約1個(gè)小時(shí)的考試時(shí)間。為避免這種不公平，一般采取以下措施：1. 現(xiàn)場(chǎng)檢查成績(jī)分兩次進(jìn)行，初次檢查從左檢查到右，判定初步成績(jī)，最終檢查從右檢查到左，確定最終成績(jī)；2. 實(shí)行三人監(jiān)考，現(xiàn)場(chǎng)檢查成績(jī)時(shí)，一人維持考場(chǎng)秩序，兩人分別從左右一起開始檢查，可以節(jié)約一半的時(shí)間；3. 考試時(shí)間結(jié)束后，讓所有學(xué)生停止答題，然后開始現(xiàn)場(chǎng)檢查，但這只適用于機(jī)房后續(xù)無教學(xué)任務(wù)的情況下。

五、結(jié)束語

課程考核是教學(xué)中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電算類課程由于集（理論+操作+實(shí)踐）于一身，決定了其課程考核的復(fù)雜性。電算是聯(lián)系基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)、技能的紐帶，為提高電算類課程的教學(xué)效果，促進(jìn)課程建設(shè)的發(fā)展，有必要在高?，F(xiàn)有條件下，堅(jiān)持理論與實(shí)踐并重的教學(xué)理念，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，探索一種適合目前形勢(shì)發(fā)展的教學(xué)模式和考核方法，為畢業(yè)設(shè)計(jì)及就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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