《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教學(xué)方法思考

王青 徐港

【摘要】本文介紹了《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》這門課程的內(nèi)容和特點，分析了該門課程在教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的共性問題，并對其進(jìn)行剖析和論述，提出了一些較實用的教學(xué)改進(jìn)措施，希望能夠為提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維能力的綜合型人才提供參考。

【關(guān)鍵詞】荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 教學(xué)方法 改進(jìn)措施

【中圖分類號】TU3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）06-0029-01

1.概述

為了適應(yīng)厚基礎(chǔ)、寬口徑的人才培養(yǎng)目標(biāo)，土木工程的新課程體系由如下六大模塊組合而成[1]：①結(jié)構(gòu)分析；②荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則；③結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理；④結(jié)構(gòu)工程設(shè)計；⑤結(jié)構(gòu)試驗與測試；⑥結(jié)構(gòu)工程施工。

其中，第2模塊的知識內(nèi)容，以前散落在有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容中，缺乏系統(tǒng)性，且重復(fù)過多，現(xiàn)已將其整合為一門獨立的課程：荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理。這一課程目前已被國家高校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會采納，并列為土木工程專業(yè)必修基礎(chǔ)課程。該課程旨在使學(xué)生熟悉工程結(jié)構(gòu)各行業(yè)中常見的荷載類型及其特點，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法，了解規(guī)范建立的可靠度理論背景，為今后培養(yǎng)工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算能力和科研創(chuàng)新能力打下必要的基礎(chǔ)。

本文主要分析了“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程在教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的主要問題，并對其進(jìn)行分析和解決，提出了一些改革措施。

2.存在問題

《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程內(nèi)容大致分為兩個部分[2]：荷載分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法分析，其特點為：理論性較強，且較多地用到了數(shù)學(xué)中數(shù)理統(tǒng)計的知識，許多學(xué)生感覺課程抽象枯燥，接受起來較困難。筆者在該課程教學(xué)和實踐過程中，歸納總結(jié)了目前存在的一些主要問題，具體如下：

1）學(xué)生對各類荷載的作用方式理解不夠。

《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》一般安排在第五個學(xué)期，此時大部分專業(yè)課程尚未接觸，學(xué)生對各類荷載的工程背景了解不夠，以至于往往只停留在對條文和公式的死記硬背上，難于深入理解和掌握荷載的作用方式、計算思路。

2）不同工程中需要考慮的荷載有所不同，同類荷載的計算方法和考慮方式也各有偏重，學(xué)生對此缺乏理解。

3）設(shè)計方法中，較多地用到了概率論、數(shù)理統(tǒng)計、可靠度方面的知識，學(xué)生在此方面理論基礎(chǔ)不扎實，學(xué)到此處常感覺課程抽象、難以理解、無所適從。

3.教學(xué)改進(jìn)措施

筆者認(rèn)為，教師需針對學(xué)生情況理清課程體系和授課重點，有的放矢，刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得教與學(xué)能較為融洽地相互配合。針對前述共性問題，以提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，提出以下幾個方面的改進(jìn)措施供參考。

1）理清知識結(jié)構(gòu)，突出課程主線。

在緒論中，首先介紹本課程的課程性質(zhì)、主要內(nèi)容、基本特點和學(xué)習(xí)方法，使得學(xué)生充分了解“為什么學(xué)”、“學(xué)什么”和“怎樣學(xué)”等基本問題，掌握本課程的學(xué)習(xí)主線。在以后的課堂講解過程中，教師還宜不時地強化這條學(xué)習(xí)主線，并根據(jù)學(xué)生的實際情況去粗取精、突出重點，從而使學(xué)生有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，達(dá)到事半功倍的效果[3]。

2）交代工程背景，介紹預(yù)備知識。

例如，在講述廠房中的吊車荷載時，建議先介紹廠房排架的結(jié)構(gòu)組成、荷載類型和傳力方式作為預(yù)備知識，若有條件時還可帶學(xué)生進(jìn)行有吊車的廠房排架結(jié)構(gòu)的實地參觀，使得學(xué)生對吊車荷載的工程背景、產(chǎn)生原因、荷載傳遞方式和特點有更清楚的認(rèn)識，并利用多媒體輔助教學(xué)，通過理論與實踐的結(jié)合刺激其學(xué)習(xí)興趣，以便對移動荷載的特點以及豎向、橫向、縱向吊車荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定方法有更準(zhǔn)確的理解。

不同工程結(jié)構(gòu)需考慮的主要荷載類型也有所不同。例如，建筑結(jié)構(gòu)需考慮樓面活荷載，而橋梁結(jié)構(gòu)則需考慮汽車荷載。這兩類荷載都是可變荷載，但是作用方式和特點不同，計算方法也各不相同。建議教師在講課中適當(dāng)?shù)匮a充兩類工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置和荷載傳遞方式。

3）結(jié)合工程實例，重視實踐應(yīng)用。

在課程中宜盡可能結(jié)合工程實例進(jìn)行分析，既可將抽象的知識概念具體化，便于學(xué)生理解，又可刺激學(xué)生的求知欲。課程基本內(nèi)容結(jié)束后，教師還可找一些建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)等工程實際案例，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)上各類荷載計算、內(nèi)力組合和可靠度分析，將課程所學(xué)內(nèi)容融會貫通，并強化學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

4）詳略得當(dāng)，突出基本思路。

為了給混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)課程打好基礎(chǔ)，大部分高校將“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程安排在第五個學(xué)期，此時結(jié)構(gòu)力學(xué)中的動力學(xué)知識尚未學(xué)到。因此，對于地震作用一章，建議可著重介紹相關(guān)概念和地震反應(yīng)譜法的基本理論、思路，具體的公式推導(dǎo)和計算方法可待“結(jié)構(gòu)抗震”課程再做詳細(xì)講授。

此外，結(jié)構(gòu)可靠度的計算分析也宜詳略得當(dāng)，建議將數(shù)理統(tǒng)計的一些必要概念（隨機變量、正態(tài)分布、特征值、分位值等）靈活穿插于分析思路中，以圖、表、舉例等形式較生動地喚起學(xué)生對相關(guān)數(shù)學(xué)知識的記憶，并在此基礎(chǔ)上講清可靠度計算的基本理論和實用方法。筆者認(rèn)為，講授過程中宜盡量避免長篇累牘地進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和演算，充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，將抽象的數(shù)學(xué)理論和概念用較形象生動的圖、表或者動畫表現(xiàn)出來，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.結(jié)語

筆者多年來從事土木工程專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)工作，對厚基礎(chǔ)、寬口徑的人才培養(yǎng)目標(biāo)和本專業(yè)的課程體系構(gòu)成有較深刻的理解。以上是我在講授《荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》這門課程中積累的一些總結(jié)和體會，謹(jǐn)供參考，衷心希望能夠為提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維能力的綜合型人才貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李國強，陳以一等.土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)工程課程體系與教學(xué)內(nèi)容改革總體方案[J].高等建筑教育， 2002，43（2）：53-54.

[2]季靜，羅旗幟等.工程荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2013.6.

[3]吳長偉，齊浩亮等.面向應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)探討[J].黑龍江科技信息，2011，23：224.