荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教學(xué)改革探討

白曉紅 郭二偉 趙果 焦燏烽 陳茜

摘要：荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程是土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課，由于課程特點(diǎn)給實(shí)際教、學(xué)的過程都帶來了困難。筆者在自身教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了提高教學(xué)質(zhì)量的幾項(xiàng)具體措施，通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段的調(diào)整、優(yōu)化，并將改革措施落實(shí)到教材建設(shè)中，可有效提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞：荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；課程特點(diǎn)；教學(xué)改革；教材建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）28-0095-02

一、引言

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”是土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課。在課程學(xué)時(shí)數(shù)較少，學(xué)生缺乏基礎(chǔ)知識(shí)支撐，課程涵蓋內(nèi)容繁雜的不利條件下，如何上好這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，提高課程的教學(xué)效果，是筆者在近十年的授課過程中一直努力探尋的目標(biāo)。

二、課程設(shè)置現(xiàn)狀

荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，講授的是土木工程專業(yè)學(xué)生將來在實(shí)際工作中可能會(huì)遇到的主要工程荷載的計(jì)算方法和基于結(jié)構(gòu)可靠度要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。第一部分荷載計(jì)算是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所涉及的相關(guān)學(xué)科較多，各類荷載又相互獨(dú)立；第二部分是有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的介紹，是后續(xù)專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握常見荷載的計(jì)算及荷載內(nèi)力組合方法，建立一般工程設(shè)計(jì)概念。

三、課程特點(diǎn)及課程設(shè)置矛盾

根據(jù)學(xué)校所制訂的“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”培養(yǎng)計(jì)劃要求，課時(shí)數(shù)為24學(xué)時(shí)，在第4學(xué)期開課，教學(xué)課時(shí)安排不足，且開課時(shí)間早，學(xué)生缺乏基礎(chǔ)知識(shí)支撐，勢(shì)必影響教學(xué)效果。

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程內(nèi)容涉及的知識(shí)面廣，橫跨多個(gè)學(xué)科，且概念、公式較多。由于有限課時(shí)的限制，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)又不能有充分時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)、完整的講述，這就給課程講授帶來了難度，造成教師教學(xué)難度大，學(xué)生抓不住重點(diǎn)，加之學(xué)生對(duì)于考查課的不重視，容易引發(fā)厭學(xué)情緒，最終影響到課程的學(xué)習(xí)和考核效果。

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的綜合性和規(guī)范性較強(qiáng)，內(nèi)容不僅涉及高等數(shù)學(xué)、概率論、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程的相關(guān)知識(shí)，而且是混凝土、建筑抗震、土力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)課的基礎(chǔ)，同時(shí)還是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的內(nèi)容，因而，此課程的重要性不容忽視。

四、課程改革實(shí)踐

（一）教材及教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化選擇

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程知識(shí)點(diǎn)繁雜，橫跨多個(gè)學(xué)科體系，因而對(duì)授課教師提出了較高的要求，要求教師必須對(duì)課程的整體內(nèi)容和重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容清楚把握，認(rèn)真鉆研教材，尋求一種學(xué)生易于理解、掌握知識(shí)點(diǎn)的授課手段。

要想較好地掌握課程內(nèi)容，首先，教材的選擇至關(guān)重要。目前正式出版的教材數(shù)量不少，但大多內(nèi)容雷同，有的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容不全面，有的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容深度較大，不利于本專業(yè)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的統(tǒng)籌掌握。針對(duì)目前教材的使用不便，筆者在多年課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)的基礎(chǔ)上自編教材，于2017年11月作為普通高等院校土木工程專業(yè)“十三五”規(guī)劃教材，由中國建材工業(yè)出版社正式出版，目前已應(yīng)用到我校2016級(jí)學(xué)生的課程教學(xué)中，學(xué)生反映良好。

（二）教學(xué)改革實(shí)踐

1.提高學(xué)習(xí)興趣。不論任何時(shí)候，“興趣”都是學(xué)習(xí)最好的老師，所以要將興趣貫穿始終。在課程講授過程中，盡量將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)在工程實(shí)際中予以體現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的探索意識(shí)，布置課后思考題目，鼓勵(lì)學(xué)生查閱資料，通過自主學(xué)習(xí)來加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和記憶[1]。

2.教學(xué)手段。在現(xiàn)代大學(xué)生課堂教學(xué)中，多媒體的應(yīng)用必不可少。多媒體教學(xué)以其圖、文、聲并茂和活動(dòng)影像的特點(diǎn)為學(xué)生提供了理想的教學(xué)環(huán)境。多媒體課堂教學(xué)中涵蓋的信息量大，因而能夠節(jié)約時(shí)間、提高教學(xué)效率；通過工程荷載圖片展示的方式可以提供給學(xué)生一個(gè)直觀印象，能極大地突破視覺限制，多方位、多角度地進(jìn)行展現(xiàn)，突出重點(diǎn)，有助于概念的深刻理解；對(duì)于地震作用這種具有動(dòng)力特性的荷載形式，利用多媒體的動(dòng)態(tài)性能較好地反映相關(guān)概念及地震作用過程、震害情況，可有效地突破教學(xué)難點(diǎn)，通過深刻的視覺效果，吸引學(xué)生注意力，提高授課及學(xué)習(xí)效果。

3.教學(xué)互動(dòng)。教學(xué)中增加工程實(shí)例的介紹，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)。課堂上的一些問題可以留給學(xué)生自己思考，通過課下查閱資料、相互討論而獲得自己的結(jié)論，在隨后的課堂上，課堂內(nèi)容介紹完畢之后，利用下課前的十分鐘給予定論，可以此作為課程附加成績予以肯定，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性。為了吸引學(xué)生關(guān)注，可以選擇一些大家熟悉的熱點(diǎn)問題進(jìn)行互動(dòng)討論，學(xué)生的求知欲相對(duì)較強(qiáng)，以前對(duì)于相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)只是片面的、表層的，停留在感性認(rèn)識(shí)階段，通過自己的探尋以及和同學(xué)、老師的討論，能夠從問題的深層次進(jìn)行理解和把握，抓住問題的本質(zhì)，上升到理性認(rèn)識(shí)階段。例如，筆者在講授地震作用這一章節(jié)的時(shí)候，調(diào)動(dòng)學(xué)生回憶汶川大地震發(fā)生時(shí)自己在做什么，聽到地震的消息有何感受。學(xué)生熱情高漲，爭(zhēng)先恐后講述地震發(fā)生時(shí)自己狀況及感受。結(jié)合課本上的內(nèi)容，提出問題：“為什么震中區(qū)附近的人首先感受到的是上下顛簸，而與震中相隔甚遠(yuǎn)的我們感受得就比較復(fù)雜，有上下顛簸，也有水平晃動(dòng)？”學(xué)生回憶課堂上老師剛講解的關(guān)于地震波的分類問題及地震波在地球內(nèi)部經(jīng)過反射、折射，最終在地表如何表現(xiàn)，感受到所學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的真切反映后，學(xué)習(xí)熱情被調(diào)動(dòng)起來，課堂氣氛活躍，真正做到教與學(xué)的緊密結(jié)合。

4.重視實(shí)踐。土木工程專業(yè)是實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)，對(duì)于“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”這門課，同樣不能只重理論而輕實(shí)踐，因?yàn)閷?shí)踐教學(xué)才是能真正培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和科研能力的環(huán)節(jié)[2]。

筆者在對(duì)本專業(yè)本科生講授“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”這門課的同時(shí)還承擔(dān)“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”這門課的講授工作?！敖ㄖY(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”是土木工程專業(yè)的必修專業(yè)課程，除了40學(xué)時(shí)的授課計(jì)劃外還有相對(duì)應(yīng)的2周課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)能夠使學(xué)生掌握建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生具有一定工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算能力。本專業(yè)每學(xué)期需要參加此課程設(shè)計(jì)的學(xué)生人數(shù)超過100人次，為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，減少學(xué)生間相互抄襲的可能性，達(dá)到獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的目的，在課程設(shè)計(jì)中采用分組設(shè)計(jì)、一人一題的方法。從荷載統(tǒng)計(jì)開始，每個(gè)學(xué)生給出的初始條件都不相同，通過水平荷載及豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算，找出最不利組合內(nèi)力，然后進(jìn)行截面配筋。結(jié)合課程重點(diǎn)，延性框架內(nèi)力調(diào)整及框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施是要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的內(nèi)容。筆者通過幾屆課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，為時(shí)2周的設(shè)計(jì)任務(wù)過于繁重，學(xué)生通常是專注于前面荷載計(jì)算，而到后面的內(nèi)力調(diào)整和抗震構(gòu)造措施的應(yīng)用部分時(shí)，時(shí)間已經(jīng)所剩無幾，通常為了完成任務(wù)而消極對(duì)待，應(yīng)付交差，實(shí)踐效果較差，達(dá)不到預(yù)期目的。

筆者將“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程開設(shè)對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：荷載統(tǒng)計(jì)、豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算，為期1周，一人一題，互不相同。學(xué)生完成設(shè)計(jì)任務(wù)后，將計(jì)算書上交，經(jīng)指導(dǎo)教師評(píng)分后統(tǒng)一由授課教師保存，在學(xué)生第7學(xué)期進(jìn)行“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)時(shí)，再下發(fā)到學(xué)生手上，按照之前計(jì)算的結(jié)果繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算，主要包括：水平地震作用及其內(nèi)力的計(jì)算、內(nèi)力組合、內(nèi)力調(diào)整、截面配筋、電腦繪制框架配筋圖，每個(gè)學(xué)生有一套計(jì)算書和一張圖紙，設(shè)計(jì)時(shí)間為2周。通過對(duì)這兩門課的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容相應(yīng)的增減，做到有的放矢，分別在各自對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)中著重進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的訓(xùn)練，設(shè)計(jì)重點(diǎn)突出，設(shè)計(jì)時(shí)間充裕，學(xué)生易于掌握，效果較好。

五、結(jié)語

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的內(nèi)容特點(diǎn)決定了教與學(xué)的難度，筆者結(jié)合自身多年教學(xué)實(shí)踐工作，對(duì)目前教學(xué)中所存在的問題提出了一些改進(jìn)意見：科學(xué)安排開課時(shí)間；優(yōu)化調(diào)整課程內(nèi)容；在教學(xué)內(nèi)容上突出重點(diǎn)，強(qiáng)化難點(diǎn)；多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合；緊密結(jié)合工程實(shí)例，鼓勵(lì)學(xué)生參與工程實(shí)踐及科研實(shí)踐，全面實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的良好銜接，大力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。筆者還將課程改革成果落實(shí)到教材建設(shè)中，以全面提高課程教學(xué)質(zhì)量，真正適應(yīng)“大土木”的培養(yǎng)理念。

參考文獻(xiàn)：

[1]張經(jīng)雙，吳金榮.培養(yǎng)應(yīng)用型人才，加快荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課程的教學(xué)改革[J].科技信息，2008，（34）：16-19.

[2]蔣友寶，楊偉軍.注重實(shí)踐能力的“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法”教學(xué)改革探索[J].中國電力教育，2013，（14）：111-112.