面向建筑工程專業(yè)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革探討

陳伏彬

（長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖南 長沙410114）

0 引言

我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)起步較晚，但經(jīng)過20年的迅速發(fā)展，建筑鋼結(jié)構(gòu)已在大型公共建筑、民用建筑、工業(yè)建筑以及大跨橋梁結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如大型體育場館、機(jī)場航站樓、火車站、工業(yè)廠房、輕鋼建筑等。伴隨著建筑節(jié)能和建設(shè)節(jié)約型社會的需要，鋼結(jié)構(gòu)作為綠色建筑的新興行業(yè)，其發(fā)展的步伐更是突飛猛進(jìn)。目前，鋼結(jié)構(gòu)人才的市場需要供求矛盾十分強(qiáng)烈，往往呈現(xiàn)極度供不應(yīng)求的態(tài)勢。因此，加強(qiáng)對鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才的培養(yǎng)成為高等院校培養(yǎng)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)人才的一個重要方向。

《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》[1]是高等院校培養(yǎng)鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才的一門重要專業(yè)課程，著重培養(yǎng)學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)基本原理的基本概念以及對原理的理解與掌握，包括材料特性、各類基本構(gòu)件（軸心受壓、受拉、受彎、受剪、受扭、拉彎、壓彎、以及它們的組合受力等）的受力特點(diǎn)與計(jì)算方法、構(gòu)件連接等三大主要方面內(nèi)容?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》[2]這門課則是以《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》為基礎(chǔ)，以具體的工程實(shí)踐為依托，關(guān)鍵講授與工程實(shí)際相關(guān)的細(xì)節(jié)內(nèi)容，它是引導(dǎo)學(xué)生從理論基礎(chǔ)到工程實(shí)踐的紐帶，起到承上啟下的作用。

1 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程簡介

長沙理工大學(xué)土木工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)完《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》后，在第七學(xué)期學(xué)習(xí)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》這門課程。講授的主要內(nèi)容包括：鋼屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多高層鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等五個方面，內(nèi)容涉及面較廣。而根據(jù)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)模式[3]，分配給該課程的學(xué)時僅為32學(xué)時。如何在有限的時間內(nèi)完成教學(xué)大綱所要求的內(nèi)容是任課教師需要亟待解決的問題。

2 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方法探討

2.1 教師備課

古語云“師者傳道授業(yè)解惑也”，作為高校教師首先應(yīng)以自身的素質(zhì)提高為前提。上課難，上好課更難。備課尤為重要，因?yàn)檫@里包含多種因素，你既要對你將要講授的內(nèi)容非常熟悉，同時你還要考慮到這些內(nèi)容與本課程、本專業(yè)、甚至其它知識有哪些關(guān)聯(lián)。每門課程都有自身特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就有理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的應(yīng)用型特點(diǎn)，我們培養(yǎng)的也是具有一定學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型工程技術(shù)人才，如何能將大量工程實(shí)踐引入到教學(xué)過程，如何能用理論知識指導(dǎo)工程實(shí)踐，需要教師課前的充分備課，不僅僅是教材知識，更重要的是反應(yīng)理論的實(shí)踐例證。因此任課教師要有扎實(shí)了理論基礎(chǔ)外，還應(yīng)有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，而年輕教師往往工程經(jīng)驗(yàn)不是非常豐富，這就要求年輕教師需要收集大量的資料、現(xiàn)場考察并且及時消化。

2.2 授課方法

2.2.1 理論與實(shí)踐相結(jié)合[4]，以問題的主線為基礎(chǔ)重點(diǎn)講解

《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》課程主要講授結(jié)構(gòu)體系中的某個局部構(gòu)件及其抽象化的力學(xué)計(jì)算模型，與實(shí)際復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系具有一定的差距，若學(xué)生對實(shí)際工程不了解，缺乏建筑結(jié)構(gòu)的整體概念，則理論基礎(chǔ)就會與工程實(shí)際的梁、板、柱、節(jié)點(diǎn)等存在一定的差異。在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程中適當(dāng)增加不同類型的工程實(shí)際，讓學(xué)生可以根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系，分析各構(gòu)件之間的傳力關(guān)系，建立正確的力學(xué)計(jì)算模型，結(jié)合已有的鋼結(jié)構(gòu)基本原理知識，進(jìn)行正確的分析。在案例教學(xué)過程中讓學(xué)生無形地就能掌握枯燥的理論，開展“參與式”教學(xué)[5]。通過學(xué)生之間的討論、老師的點(diǎn)評從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，做到教學(xué)相長。

鋼結(jié)構(gòu)與混凝土、砌體結(jié)構(gòu)等其它門專業(yè)課程，具有共性又具有其特性。鋼結(jié)構(gòu)的主線主要圍繞材料性能、構(gòu)件設(shè)計(jì)（強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定）和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。那么，我們在授課的過程中，可以將整體結(jié)構(gòu)分解為一個個的“零件”，對“零件”分析后再進(jìn)行整體組裝，從而形成的一個“局部”與整體間的相互轉(zhuǎn)換。將這一主線作為授課的風(fēng)向標(biāo)，結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行相應(yīng)演算分析，不但可以讓學(xué)生重新拾回被遺忘的鋼結(jié)構(gòu)基本概念與理論，又能與結(jié)構(gòu)體系相結(jié)合。

2.2.2 多媒體教學(xué)

多媒體教學(xué)是指在教學(xué)過程中引入以多媒體計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代教學(xué)工具和手段的一種新型的教學(xué)模式，其可通過文字、圖形、動畫、聲音等多種方式對學(xué)生的感官形成多種刺激，從而更為有效地突出教學(xué)中的重點(diǎn)[6]。多媒體教學(xué)能帶來更豐富、更直觀的信息，越來越被教師們所采用。在制作多媒體課件的過程中應(yīng)遵循：教育性、技術(shù)性、藝術(shù)性與可操作性，否則會淪為教材的一種“克隆”。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程需要推導(dǎo)的理論公式相對較少，而更多的是一個體系的介紹與分析。教師通過工程實(shí)際的整體圖片、局部放大圖片、甚至一個結(jié)構(gòu)體系的分解動畫等，讓學(xué)生如臨工程現(xiàn)場或者在其腦中形成完整的受力與傳力模型，這樣將有助于學(xué)生對知識點(diǎn)的吸收。應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)，確保教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)富有強(qiáng)烈的表現(xiàn)力和藝術(shù)感染力，使得教學(xué)過程變得“聲色俱全”。

2.2.3 課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程的后續(xù)環(huán)節(jié)，是一個“練兵的戰(zhàn)場”，也是學(xué)生從學(xué)校學(xué)習(xí)到企業(yè)工作的橋梁。教師在這一過程應(yīng)做好指導(dǎo)與引導(dǎo)作用，不能一味的“授人以魚”，而要“授人以漁”。要努力培養(yǎng)學(xué)生的自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，這也是培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才的一個關(guān)鍵方面。教師在整個指導(dǎo)過程中應(yīng)以身作則，要求學(xué)生在解決工程問題的過程中必須中規(guī)中矩，符合國家規(guī)范、規(guī)程以及相關(guān)的法律條文，做個每個參數(shù)、每個步驟都合理合法，并要求采用規(guī)范的專業(yè)術(shù)語。同時，還應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生的語音表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等的培養(yǎng)。

2.2.4 加強(qiáng)軟件技術(shù)的應(yīng)用

作為結(jié)構(gòu)工程師，在工作期間主要是通過計(jì)算手冊以及借助分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算。因此，對于作為即將步入工作崗位的畢業(yè)生，應(yīng)該具備如何查找資料以及分析軟件的應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)作為現(xiàn)代技術(shù)的有力手段，它的作用越來越重要。計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力也是工程素質(zhì)的一個重要方面。因此在課堂教學(xué)以及課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)提倡同學(xué)采用手繪圖的同時也需要熟練采用Auto CAD軟件進(jìn)行繪圖，除結(jié)構(gòu)分析手算外，還需借助結(jié)構(gòu)分析軟件（如PKPM、SAP、3D3S等）來進(jìn)行結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的分析。比如在進(jìn)行單層工業(yè)廠房授課時，教師應(yīng)采用某種計(jì)算軟件（如3D3S）進(jìn)行結(jié)構(gòu)的建模。在建模過程中向?qū)W生講解如何定義結(jié)構(gòu)的材性、構(gòu)件屬性、支座類別，如何定義構(gòu)件的計(jì)算長度，荷載的如何取值等問題。通過實(shí)際的案例，將結(jié)構(gòu)體系的支撐系統(tǒng)以及作用如何體現(xiàn)在軟件的結(jié)構(gòu)計(jì)算單元中進(jìn)行描述與講解，不但能增強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握，而且還能使學(xué)生將理論基礎(chǔ)、工程實(shí)踐通過分析軟件的計(jì)算模型串成一個整體。筆者在講授《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》這門課程時就是采用此種方（式，調(diào)動了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了其對專業(yè)知識及技能的渴求，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

2.3 考核方式改革探討

培養(yǎng)的是具有扎實(shí)基礎(chǔ)又有很強(qiáng)動手能力的應(yīng)用型專業(yè)人才是我們專業(yè)的辦學(xué)宗旨。對于實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，單純的采用傳統(tǒng)的成績考核明顯已不太合適，應(yīng)從傳統(tǒng)的考核學(xué)習(xí)成績轉(zhuǎn)變?yōu)樵u價學(xué)習(xí)成效。

考核過程中遵循“知識、能力、素質(zhì)”全面發(fā)展的要求，學(xué)生總成績包含期末成績與平時成績兩部分。平時成績主要以平時作業(yè)、出勤、問題回答與互動情況確定，并且應(yīng)適當(dāng)提高平實(shí)成績比重，以激發(fā)學(xué)生的對課堂教學(xué)重視和對平實(shí)知識的積累。

3 結(jié)語

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性課程。期待通過不斷地對教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)和嘗試，更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，為社會培養(yǎng)具有高素質(zhì)的應(yīng)用型專業(yè)人才。

［1］沈祖炎，陳揚(yáng)驥，陳以一.鋼結(jié)構(gòu)基本原理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］胡習(xí)兵，張?jiān)偃A.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2013.

［3］王曉菡.鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)方法分析與探討[J].高等建筑教育，2009,18(3)：118-119.

［4］劉凌云.鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革初探[J].教育與職業(yè)，2007，29：190.

［5］雷書華，李前進(jìn)，高偉.項(xiàng)目教學(xué)法”在工程管理專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，7：129-130.

［6］董薇.多媒體教學(xué)方法與傳統(tǒng)教學(xué)方法[J].黔東南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)校學(xué)報(bào)：綜合版，2006,2（3）：45-48.