土木工程專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革探討

劉 俊

（上海理工大學(xué) 環(huán)境與建筑學(xué)院，上海 200093）

建筑是建筑物與構(gòu)筑物的總稱，是人們?yōu)榱藵M足社會(huì)生活需要，利用所掌握的物質(zhì)技術(shù)手段，并運(yùn)用一定的科學(xué)規(guī)律、風(fēng)水理念和美學(xué)法則創(chuàng)造的人工環(huán)境。古羅馬建筑家維特魯威在《建筑十書》中提出了建筑的三標(biāo)準(zhǔn)：堅(jiān)固、實(shí)用和美觀[1]。我國(guó)的建筑方針是適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀。兩者大同小異，說明建筑方針在經(jīng)歷千年后，基本保持不變。

一、建筑實(shí)踐與課程教學(xué)現(xiàn)狀

在我國(guó)當(dāng)代建筑實(shí)踐中，對(duì)于大部分普通結(jié)構(gòu)工程師和建筑師而言，很少思考對(duì)方專業(yè)的考慮因素，常因相互不理解而發(fā)生矛盾。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為從屬工作，常被認(rèn)為是限制建筑師創(chuàng)造力的原因[2]。在這種情況下，建筑方針較難全面貫徹。目前處理的方式主要有以下兩種：一種是套用之前的經(jīng)典案例，基本能保證建筑方針的貫徹，但結(jié)果使設(shè)計(jì)缺乏創(chuàng)新；另一種是盲目沖鋒，對(duì)新奇形式狂熱追求，結(jié)果基本上是存在缺陷，不能保證建筑方針的全面貫徹。施工和設(shè)計(jì)常被認(rèn)為是相對(duì)獨(dú)立的工作，但當(dāng)面對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)施工困難，設(shè)計(jì)目標(biāo)較難實(shí)現(xiàn)的問題。

就現(xiàn)象而言，上述問題是由設(shè)計(jì)師導(dǎo)致的。但歸根結(jié)底，卻是建筑結(jié)構(gòu)課程的教育教學(xué)出了問題。在中國(guó)，建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的教學(xué)是完全分置的。同時(shí)由于受傳統(tǒng)文化的影響，存在“重藝輕技”的傾向[3]，導(dǎo)致建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)在各方面的融合是相對(duì)薄弱的。在建筑實(shí)踐中，通常結(jié)構(gòu)工程師的工作只是通過計(jì)算使建筑結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求，并未真正參與到設(shè)計(jì)和施工當(dāng)中。教學(xué)目標(biāo)應(yīng)對(duì)接社會(huì)實(shí)踐需求，學(xué)校應(yīng)為行業(yè)培養(yǎng)其需要的人才。在日本，建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)是設(shè)置在同一個(gè)學(xué)院中（道路、橋梁、地下等專業(yè)設(shè)置在其他學(xué)院），在大二結(jié)束以前，所有學(xué)生要同時(shí)進(jìn)行建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)，并非常注重學(xué)生建造施工思維的培養(yǎng)，大三開始選擇專業(yè)方向（建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)）。這對(duì)兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生在之后學(xué)習(xí)工作中的相互理解提供了有力保證，也為之后設(shè)計(jì)人員與施工人員的相互溝通提供有力支持。在歐美，受其科技文化的影響，雖然學(xué)科分置，但從教育、設(shè)計(jì)到行業(yè)學(xué)會(huì)等各個(gè)方面，建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的融合程度，以及設(shè)計(jì)和施工的配合程度是相當(dāng)高的，兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生在建筑各方面的認(rèn)知上是基本一致的。

如何培養(yǎng)學(xué)生具有一定的建筑基本知識(shí)，并能將其與結(jié)構(gòu)施工知識(shí)融合，是我國(guó)土木工程專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)課程教育教學(xué)需要面對(duì)的問題。

二、課程教學(xué)存在的問題

1.課程體系存在不足。我國(guó)的土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)工程課程體系分為結(jié)構(gòu)工程的基本知識(shí)部分和結(jié)構(gòu)工程的專門知識(shí)部分?；局R(shí)部分包括結(jié)構(gòu)分析、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理。專門知識(shí)部分包括結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與測(cè)試和結(jié)構(gòu)工程施工[4]。建筑結(jié)構(gòu)課程體系應(yīng)包括結(jié)構(gòu)工程基本知識(shí)和相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和建筑工程施工。在土木工程專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)課程體系中，作為建筑結(jié)構(gòu)實(shí)踐的重要背景知識(shí)，建筑基本知識(shí)的相關(guān)課程是長(zhǎng)期被忽略的。在建筑實(shí)踐中，該部分成為結(jié)構(gòu)工程師的知識(shí)盲區(qū)，與建筑師之間的不理解也由此產(chǎn)生。目前，傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)課程體系是落后于建筑實(shí)踐需求的。

2.教學(xué)內(nèi)容存在不足。土木工程專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容包括靜力分析、動(dòng)力分析、穩(wěn)定分析、荷載分類、可靠度分析、鋼筋混凝土基本原理、鋼結(jié)構(gòu)基本原理、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)工程施工等。教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)條理化和公式化，重視結(jié)構(gòu)計(jì)算，以定量計(jì)算分析為根本目的。與建筑專業(yè)的關(guān)聯(lián)度不高，使學(xué)生缺乏對(duì)建筑的定性綜合認(rèn)識(shí)能力。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程與結(jié)構(gòu)工程施工課程內(nèi)容是相互獨(dú)立的，融合度較差。學(xué)生學(xué)習(xí)枯燥機(jī)械，缺乏主動(dòng)性和探索性。導(dǎo)致大部分學(xué)生停留在為通過考試而學(xué)習(xí)的層面上，缺乏把建筑結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為建筑實(shí)踐中需要的知識(shí)的能力。因此，通常在完成課程學(xué)習(xí)后還是不能進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或施工控制及組織管理。

3.教學(xué)方式和考核方式存在不足。土木工程專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)課程存在概念多、公式多、符號(hào)多的情況，教學(xué)方式以講授知識(shí)點(diǎn)為主，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用缺乏介紹。學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的來龍去脈知之甚少，缺乏對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深度理解。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)較難將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)連成串，形成整體結(jié)構(gòu)概念。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生缺乏對(duì)建筑結(jié)構(gòu)真正的思考，導(dǎo)致在之后的設(shè)計(jì)工作時(shí)缺乏創(chuàng)新能力。施工課程教學(xué)方式分為授課和實(shí)習(xí)兩種方式。授課同樣也是以知識(shí)點(diǎn)為主，施工實(shí)習(xí)通常設(shè)置為4周，只能看到很少的施工內(nèi)容。缺乏對(duì)施工的整體認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致在之后的施工工作中缺乏控制管理能力。建筑結(jié)構(gòu)課程的考核方式基本采用閉卷考試的方式，該種考核很難達(dá)到教學(xué)目的。

三、教學(xué)改革的探討

1.結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，調(diào)整課程體系。強(qiáng)調(diào)建筑專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)的重要性。在學(xué)時(shí)條件允許的情況下，在課程體系中增加一定量的建筑專業(yè)基礎(chǔ)選修課，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)建筑專業(yè)的理解。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)施工配合的重要性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)施工力學(xué)與施工控制的認(rèn)識(shí)，在教學(xué)允許的情況下，將部分施工課程的基礎(chǔ)內(nèi)容前置。從建筑到結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)到施工，使學(xué)生獲得全面的認(rèn)知。

2.結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。教材編寫應(yīng)符合宏觀—微觀—高層次宏觀的認(rèn)知規(guī)律，從建筑空間概念入手，從建筑空間引出結(jié)構(gòu)體系布置。針對(duì)不同的建筑空間，探討不同的結(jié)構(gòu)體系。之后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，構(gòu)件計(jì)算及結(jié)構(gòu)構(gòu)造的內(nèi)容。再進(jìn)行施工力學(xué)分析，探討施工控制。

3.結(jié)合課程特點(diǎn)，調(diào)整教學(xué)方式和考核方法。教學(xué)方法上，強(qiáng)調(diào)以具體的工程案例為中心的教學(xué)方式，在對(duì)經(jīng)典高層建筑結(jié)構(gòu)和大跨空間結(jié)構(gòu)案例的學(xué)習(xí)過程中，將知識(shí)點(diǎn)以連成串的形式教給學(xué)生，將結(jié)構(gòu)知識(shí)在建筑實(shí)踐中的具體應(yīng)用，以及與建筑專業(yè)和建筑結(jié)構(gòu)施工的具體配合講通講透。采用錄制完整施工過程錄像這種濃縮的方式讓學(xué)生經(jīng)歷整個(gè)施工過程，幫助學(xué)生形成整體（建筑—結(jié)構(gòu)—施工）概念。部分課時(shí)采用小組教學(xué)，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行課堂討論和PPT報(bào)告，介紹專業(yè)最新的發(fā)展方向，針對(duì)新方向，在課堂上講各自的看法、觀點(diǎn)和思想，和同學(xué)交流討論，由問題帶動(dòng)學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生思考。使學(xué)生以思考的方式學(xué)習(xí)相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)。在注重知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的活化與應(yīng)用。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)建筑要求的提高，對(duì)結(jié)構(gòu)專業(yè)與建筑專業(yè)的融合要求也在提高，對(duì)設(shè)計(jì)與施工的配合要求也在提高。專業(yè)間和工種間的認(rèn)知障礙將會(huì)對(duì)建筑實(shí)踐過程產(chǎn)生越來越大的阻力。在學(xué)科分置的當(dāng)下，對(duì)相關(guān)其他專業(yè)內(nèi)容在本專業(yè)教育中進(jìn)行滲透，是解決當(dāng)下問題的一個(gè)可行辦法。