淺析結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對大學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

李揚+汪秋紅

（湖北工業(yè)大學(xué)建筑工程系，湖北 武漢 430068）

摘要：大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽是一項極富創(chuàng)新意識和挑戰(zhàn)意識的科技競賽，但受到參賽經(jīng)驗以及培養(yǎng)理念及模式等方面的限制，部分高校在參加大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的過程中，教師的積極引導(dǎo)作用常難以充分發(fā)揮，學(xué)生的綜合能力并未通過競賽得到有效提高。結(jié)合大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽指導(dǎo)教師的經(jīng)歷，就目前大學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展方面面臨的問題進行深入分析。以第八屆中南地區(qū)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽為例，對如何通過大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽實現(xiàn)大學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)進行分析和研究，所得結(jié)論供國內(nèi)同行借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽；綜合能力；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）18-0212-02

一、引言

大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽作為土木工程專業(yè)創(chuàng)新性和實踐性最強的學(xué)科競賽，是教育部確定的全國九大大學(xué)生學(xué)科競賽之一，如何充分發(fā)揮競賽對土木工程專業(yè)實踐教學(xué)的指導(dǎo)作用，對未來卓越土木工程師培養(yǎng)計劃的順利實施具有重要的意義。結(jié)合近年來多次指導(dǎo)省級以及國家級大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的經(jīng)歷，就目前結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽在大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面面臨的問題進行深入分析，以第八屆中南地區(qū)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽為例，對如何通過大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽實現(xiàn)大學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)進行分析和研究，供國內(nèi)同行借鑒和參考。

二、當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽所面臨的主要問題

（一）大學(xué)生結(jié)構(gòu)競賽指導(dǎo)方法和指導(dǎo)體系仍不健全

目前，許多高校仍缺乏科學(xué)系統(tǒng)的大學(xué)生結(jié)構(gòu)競賽指導(dǎo)方法和指導(dǎo)體系。許多高校在競賽中只重視拿不拿獎，而不重視如何通過競賽培養(yǎng)學(xué)生靈活運用知識的技能。競賽指導(dǎo)多數(shù)停留在讓參賽學(xué)生埋頭苦練上，因而尚未形成科學(xué)系統(tǒng)的大學(xué)生結(jié)構(gòu)競賽指導(dǎo)方法和指導(dǎo)體系，其指導(dǎo)水平遠(yuǎn)未能達到教學(xué)藝術(shù)的高度。同時，目前許多高?；I備結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽時，教師的指導(dǎo)與學(xué)生的自主創(chuàng)新之間尚無法得到全面的協(xié)調(diào)。

（二）對學(xué)生專業(yè)知識拓展的限制

目前，以專業(yè)知識指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽，反過來以結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽促進專業(yè)課程教學(xué)的有效互動模式還沒有形成，在很大程度上制約了競賽向?qū)I(yè)課程反饋、促進作用的發(fā)揮。比如，部分學(xué)生雖然能夠動手制作承載力較高，且外觀精美的結(jié)構(gòu)模型，然而在競賽模型展示階段，一被問到有關(guān)結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力方面的知識，學(xué)生卻常常回答的“驢頭不對馬嘴”。因此，構(gòu)建一套結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽反饋指標(biāo)體系，評價土木工程專業(yè)學(xué)生對專業(yè)知識的應(yīng)用能力，促進專業(yè)課程教學(xué)，是目前需要深入研究的課題。

三、高校大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽培養(yǎng)模式的建議

針對目前結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽在培養(yǎng)大學(xué)生綜合能力領(lǐng)域所面臨的主要問題，筆者提出如下改進建議，為結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對大學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)模式提供一點參考。

（一）構(gòu)建結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽實踐培訓(xùn)與專業(yè)理論相結(jié)合的教學(xué)模式

由于結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的參賽同學(xué)多為二年級或三年級學(xué)生，二年級學(xué)生已學(xué)完理論力學(xué)，正在學(xué)習(xí)材料力學(xué)，三年級學(xué)生已學(xué)完理論力學(xué)和材料力學(xué)，正在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、橋梁設(shè)計等專業(yè)課。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽中的指導(dǎo)，促使學(xué)生將所學(xué)力學(xué)知識以及其他相關(guān)專業(yè)課知識直接進行應(yīng)用，從而增強大學(xué)生的知識綜合運用能力、理論聯(lián)系實際的能力、動手動腦的創(chuàng)新能力以及力學(xué)分析軟件的應(yīng)用能力，實現(xiàn)學(xué)生基本專業(yè)素質(zhì)的提高。結(jié)合土木工程的各專業(yè)模塊（如建筑工程方向、道路與橋梁工程方向等）開設(shè)符合專業(yè)特點的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計講座，將科技創(chuàng)新活動納入實踐課程教學(xué)體系中，更能突出其在實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的地位和作用。講座知識可涵蓋不同模塊的專業(yè)創(chuàng)新內(nèi)容，如建筑工程方向可以房屋建筑結(jié)構(gòu)為主，道路與橋梁工程方向可以橋梁結(jié)構(gòu)為主，滿足不同模塊學(xué)生的要求。結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計講座可結(jié)合專業(yè)課的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)來設(shè)置，開設(shè)諸如構(gòu)件模型（如梁、板、柱、墻、基礎(chǔ)等）、結(jié)構(gòu)模型（建筑、橋梁、高聳結(jié)構(gòu)、大跨及空間結(jié)構(gòu)等）設(shè)計制作及加載試驗等一系列內(nèi)容的創(chuàng)新實踐講座。開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計講座將有助于增強學(xué)生對專業(yè)知識的直觀認(rèn)識和理解。

（二）建立以結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽為平臺的教師教學(xué)與科研團隊

以第八屆全國結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽為例，為了能在此次大賽中取得好成績，湖北工業(yè)大學(xué)特組織了結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽指導(dǎo)老師團隊，其中以蘇駿教授為主要負(fù)責(zé)人，團隊成員包括余佳力老師（主要從事結(jié)構(gòu)工程研究）、張晉老師（主要從事力學(xué)專業(yè)研究）和李揚老師（主要從事材料耐久性研究）。在大賽籌備期間，蘇駿教授總負(fù)責(zé)比賽準(zhǔn)備階段的組織和策劃，具體包括試驗加載設(shè)備的購買引進、與其他兄弟高校的交流溝通，并對結(jié)構(gòu)選型方案的最終確立進行審核；余佳力老師主要負(fù)責(zé)隊員的招募和選拔，并引導(dǎo)學(xué)生進行結(jié)構(gòu)模型的選型；張晉老師主要負(fù)責(zé)進行結(jié)構(gòu)模型的力學(xué)仿真分析，將分析過程及方法傳授給學(xué)生；李揚老師主要負(fù)責(zé)對學(xué)生進行材料性能試驗方面的培訓(xùn)、計算說明書撰寫能力的培養(yǎng)等。每個指導(dǎo)老師均充分發(fā)揮了自己的專業(yè)優(yōu)勢，實現(xiàn)了整個指導(dǎo)隊伍的良性循環(huán)發(fā)展。

四、培養(yǎng)實例

結(jié)合第八屆中南地區(qū)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的指導(dǎo)經(jīng)歷，通過對師生競賽準(zhǔn)備過程及競賽具體環(huán)節(jié)的結(jié)果分析，給出切實可行的培養(yǎng)和指導(dǎo)建議。結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽在準(zhǔn)備過程中基本分為如下幾個環(huán)節(jié)：

1.在確立結(jié)構(gòu)方案階段。指導(dǎo)老師初步向?qū)W生提供幾種可行的結(jié)構(gòu)方案，由學(xué)生結(jié)合自己的理論分析和模型加載效果進行結(jié)構(gòu)方案的改進，或另行確立結(jié)構(gòu)方案。應(yīng)予以指出的是：該階段老師不要直接指定結(jié)構(gòu)的方案，而是讓學(xué)生自己去思考和確定，從而激發(fā)學(xué)生的設(shè)計熱情和創(chuàng)新意識。

2.在理論分析階段。指導(dǎo)老師向?qū)W生進行了有關(guān)Ansys以及Sap2000有限元分析軟件培訓(xùn)，并要求學(xué)生把擬設(shè)計的結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作成試件進行受力性能試驗分析，從而讓學(xué)生了解竹材的力學(xué)性能，為理論分析提供參考依據(jù)。該階段，教師不要代替學(xué)生完成理論分析，而是掌握“授之以魚不如授之以漁”的道理，要求學(xué)生切實提高力學(xué)分析和試驗研究的能力，為日后開展更深入的理論創(chuàng)新研究打下堅實的基礎(chǔ)。

3.進行模型制作和加載試驗。在初步確定了結(jié)構(gòu)的制作方案之后，要求學(xué)生進行模型的制作并進行加載試驗，通過試驗結(jié)果對模型進行改進。通過反復(fù)試驗加載實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提交最終的模型方案。在這個階段，要切實通過該環(huán)節(jié)提高學(xué)生的動手實踐能力、試驗分析能力。同時應(yīng)在該環(huán)節(jié)完全模擬結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽正式舉辦的過程，從而使學(xué)生克服參賽時緊張、焦慮的情緒，培養(yǎng)良好的心理素質(zhì)。

4.正式參加比賽期間。要求學(xué)生在認(rèn)真完成自己模型的同時，利用空余時間與其他高校師生交流有關(guān)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計方面的經(jīng)驗，在模型展示和加載階段認(rèn)真研究他人模型的優(yōu)劣。

五、總結(jié)

通過結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對大學(xué)生綜合能力進行培養(yǎng)，才能真正體現(xiàn)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的價值和意義。結(jié)合自身大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的指導(dǎo)經(jīng)歷，對高校大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽培養(yǎng)模式的建議提出了建議：構(gòu)建結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽實踐培訓(xùn)與專業(yè)理論相結(jié)合的教學(xué)模式，建立以結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽為平臺的教師教學(xué)與科研團隊，由此提高學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動的熱情，并促進土木工程創(chuàng)新團隊的培養(yǎng)、教學(xué)與科研團隊的組建，實現(xiàn)土木工程學(xué)科學(xué)術(shù)與研究的縱深發(fā)展。

參考文獻：

[1]陳天虹，葛龍威，吳建華，等.從大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽看學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的培養(yǎng)[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報，2005，17（4）：298-300.

[2]賈傳果，張川，李英民，等.結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽對土木工程專業(yè)本科教育重要性的探討[J].高等建筑教育，2014，23（1）：133-135.

收稿日期：2016-11-29

基金項目：湖北工業(yè)大學(xué)教研項目：《基于結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究》，課題編號：2014066

作者簡介：李揚（1986-），男，工學(xué)博士，講師，研究方向：混凝土結(jié)構(gòu)教育教學(xué)研究。