工程管理專業(yè)工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的過程化教學(xué)

江建洪

摘要：工程結(jié)構(gòu)課程及其設(shè)計(jì)是工程管理專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程內(nèi)容多、課時(shí)少。工程管理專業(yè)往往班級(jí)人數(shù)多、學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱，對(duì)此文章提出了課程設(shè)計(jì)與課程學(xué)習(xí)緊密結(jié)合的過程化教學(xué)理念，既能使學(xué)生及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力，同時(shí)突破了一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小班化指導(dǎo)的局限性，降低了學(xué)習(xí)難度。這一教學(xué)方法適用于力學(xué)基礎(chǔ)較薄弱的工程管理專業(yè)本科生。

關(guān)鍵詞：工程結(jié)構(gòu)； 課程設(shè)計(jì)； 過程化教學(xué)

中圖分類號(hào)：G6420；TU71 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10052909（2017）02008203

工程結(jié)構(gòu)課程是工程管理專業(yè)本科生的學(xué)位課程，內(nèi)容包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)原理、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和工程抗震等[1]，相當(dāng)于一般高等院校土木工程專業(yè)工業(yè)與民用建筑方向核心課程的合成。因內(nèi)容多、任務(wù)重，又僅有5個(gè)學(xué)分的課時(shí)，因此，該課程教學(xué)必須與其課程設(shè)計(jì)相輔相成共同進(jìn)行，才可能使學(xué)生較好地掌握專業(yè)基本知識(shí)

和設(shè)計(jì)能力。該課程設(shè)計(jì)只有1個(gè)學(xué)分的課時(shí)，通常在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原理及樓蓋結(jié)構(gòu)講授之后，才安排相關(guān)的樓蓋設(shè)計(jì)[2]。而這時(shí)往往已是學(xué)期的中后期了，學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的時(shí)間非常緊張，加之臨近期末考試，學(xué)生無法投入更多的精力在課程設(shè)計(jì)上。這必然影響課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，從而進(jìn)一步影響整個(gè)課程教學(xué)質(zhì)量。此外，工程管理專業(yè)往往班級(jí)人數(shù)多、學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱，使得這一問題更加突出。

對(duì)此，筆者認(rèn)為采取課程設(shè)計(jì)與課程學(xué)習(xí)緊密結(jié)合的過程化教學(xué)來提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，不失為一種有效的方法。

一、 過程化教學(xué)

過程化教學(xué)是國(guó)外高水平大學(xué)慣行的一種教學(xué)方法，近年來在國(guó)內(nèi)也有了一些初步應(yīng)用[3-5]。即在教學(xué)過程中，要努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)，注重能力的培養(yǎng)，并保證師生間的溝通及時(shí)有效。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和知識(shí)掌握情況及時(shí)調(diào)整課堂節(jié)奏和教學(xué)方法，因材施教，以取得較好的教學(xué)效果。工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是對(duì)課程知識(shí)的綜合應(yīng)用，對(duì)學(xué)生而言可鍛煉分析問題、解決問題的能力，并及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)；就教師而言可考察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。

二、 傳統(tǒng)教學(xué)的弊端

該課程傳統(tǒng)教學(xué)通常是在鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)講授結(jié)束之后，才安排樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。而此時(shí)已是學(xué)期的中后期，學(xué)生可用于設(shè)計(jì)的時(shí)間較為緊張。為了保證學(xué)生能夠在學(xué)期結(jié)束前順利完成樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，教師布置的樓蓋結(jié)構(gòu)課題往往與教科書上的結(jié)構(gòu)相類似，這樣一來學(xué)生就只會(huì)按照教科書案例的步驟進(jìn)行計(jì)算，失去了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的機(jī)會(huì)，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我解決問題的能力是非常不利的。工程管理專業(yè)部分學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱，很難在期末考試前交出高質(zhì)量的課程設(shè)計(jì)，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自信心。筆者曾教授的班級(jí)學(xué)生人數(shù)達(dá)90多人，學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)能力差別較大，上述問題更為突出，因此，探索更加科學(xué)有效的教學(xué)方法已勢(shì)在必行。

三、課程設(shè)計(jì)的過程化教學(xué)

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，安排課程設(shè)計(jì)需注意，一方面要給學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的機(jī)會(huì)，鍛煉他們的自學(xué)能力；另一方面針對(duì)工程管理專業(yè)學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱的特點(diǎn)，降低樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，使絕大部分學(xué)生能夠在課程設(shè)計(jì)中鞏固所學(xué)知識(shí)，及時(shí)完成課程設(shè)計(jì)。為此，筆者設(shè)計(jì)了兩個(gè)課程設(shè)計(jì)題目，在合理的時(shí)間布置下去，并與課程內(nèi)容的講授結(jié)合起來，較好地達(dá)到了課程教學(xué)的預(yù)期目的。

（一） 鋼筋混凝土五跨連續(xù)梁的設(shè)計(jì)

第一個(gè)設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土五跨連續(xù)梁的設(shè)計(jì)，截面的幾何形狀為T型。在完成鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算原理、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面受彎承載力和受剪承載力計(jì)算等內(nèi)容的講授后即安排此設(shè)計(jì)任務(wù)。在為期4周的設(shè)計(jì)中，因?yàn)檫€未講解塑性內(nèi)力重分布的內(nèi)容，連續(xù)梁的跨內(nèi)最大彎矩、支座彎矩、支座剪力等用彈性理論方法，可以查相關(guān)內(nèi)力系數(shù)表確定[6]。由于學(xué)生僅學(xué)習(xí)過單個(gè)截面的受彎承載力和受剪承載力計(jì)算，要進(jìn)行五跨連續(xù)梁的設(shè)計(jì)，是有一定挑戰(zhàn)性的。很多學(xué)生不知道該如何下手設(shè)計(jì)，這需要學(xué)生自己思考，網(wǎng)上查找學(xué)習(xí)資料，或與同學(xué)進(jìn)行討論等。當(dāng)然，教師應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行引導(dǎo)，給學(xué)生一些提示性小問題：其一，在連續(xù)梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖中，荷載是設(shè)計(jì)值還是標(biāo)準(zhǔn)值？為什么？其二，進(jìn)行正截面抗彎承載力計(jì)算時(shí)，哪些是控制截面？跨中和支座處截面分別按什么形式的梁進(jìn)行計(jì)算？其三，進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算時(shí)，哪些是控制截面？其四，以上設(shè)計(jì)采用什么極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法？荷載用設(shè)計(jì)值還是標(biāo)準(zhǔn)值？要求畫出設(shè)計(jì)流程圖，寫出一個(gè)代表性截面的計(jì)算全過程，包括截面計(jì)算簡(jiǎn)圖的建立、平衡方程的建立和方程的求解等。

這個(gè)看似簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，卻包含了設(shè)計(jì)的基本思想和原理。教師應(yīng)適時(shí)地鼓勵(lì)和引導(dǎo)，一方面盡量讓學(xué)生自己去解決問題；另一方面適當(dāng)控制設(shè)計(jì)的難度和進(jìn)度。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生能及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)，鍛煉自我學(xué)習(xí)、自我解決問題的能力。

在安排設(shè)計(jì)的同時(shí)，仍進(jìn)行鋼筋混凝土受壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件和樓蓋結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的正常教學(xué)。第10周學(xué)生全部上交連續(xù)梁的設(shè)計(jì)，教師對(duì)此進(jìn)行評(píng)改，收集學(xué)生遇到的問題。第11周講解樓蓋結(jié)構(gòu)中次梁的設(shè)計(jì)，而這時(shí)學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)五跨連續(xù)梁的設(shè)計(jì)與次梁設(shè)計(jì)的聯(lián)系，由此會(huì)認(rèn)識(shí)到混凝土結(jié)構(gòu)中每根鋼筋配置的合理性。這一方面提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率；另一方面也節(jié)約了教師講解課程設(shè)計(jì)的時(shí)間。

（二） 樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

第二個(gè)設(shè)計(jì)是樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，涉及到計(jì)算簡(jiǎn)圖的建立，板、次梁、主梁的設(shè)計(jì)，荷載的最不利組合和內(nèi)力包絡(luò)圖等。此設(shè)計(jì)比第一個(gè)設(shè)計(jì)更加全面而復(fù)雜，繪制的工程圖紙也更多。前面已經(jīng)完成次梁部分的設(shè)計(jì)，而板和主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖也是多跨連續(xù)梁，因此對(duì)大部分學(xué)生而言，此次設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度已經(jīng)大大降低，幾乎所有學(xué)生都能在規(guī)定的一個(gè)月內(nèi)完成。

四、結(jié)語(yǔ)

工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)前，專業(yè)教師應(yīng)先調(diào)研了解學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)能力，然后針對(duì)工程管理專業(yè)學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)普遍薄弱的情況，對(duì)工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)進(jìn)度和方法進(jìn)行調(diào)整，即比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)安排時(shí)間更早進(jìn)入設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)時(shí)間，從而降低設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和難度。同時(shí)，通過收集設(shè)計(jì)過程中學(xué)生反饋的信息及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。具體實(shí)施時(shí)，安排兩個(gè)課程設(shè)計(jì)，第一個(gè)設(shè)計(jì)在必要知識(shí)講解后進(jìn)行，旨在鍛煉學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我解決問題的能力；第二個(gè)設(shè)計(jì)雖然復(fù)雜，但因?yàn)橛辛说谝粋€(gè)設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)而使難度降低了許多，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中更有自信。課程設(shè)計(jì)與課程學(xué)習(xí)緊密結(jié)合的過程化教學(xué)，能使學(xué)生及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)其解決實(shí)際問題的能力?？偟膩砜?，將一個(gè)復(fù)雜的樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分解為二個(gè)設(shè)計(jì)，并貫穿于整個(gè)教學(xué)過程，降低了學(xué)習(xí)難度。實(shí)踐證明，此教學(xué)方法適用于力學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱的工程管理專業(yè)本科生的工程結(jié)構(gòu)課程及設(shè)計(jì)教學(xué)。

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Abstract：Engineering structures and the related design course are important basic courses for engineering management major. The contents of courses are heavy while the teaching hours are limited， yet the class number is usually large and the fundamentals of mechanics are weak for engineering management undergraduates. These raise challenges for the teaching of engineering structures. A processoriented teaching method is presented that closely combine the design practice with the course study. A creative design project， small yet complete in term of design principles， is assigned to help students solidify the old knowledge while preparing for the new. It not only help student to develop the problem solving ability， but also lower down the study difficulties and timely master the knowledge. This teaching method overcomes the limitation of class number for the structure design course compared to the traditional teaching method. It is applicable to big class of Engineering Management undergraduates with weak fundamentals of mechanics.

Keywords： engineering structures； course design； processoriented teaching； teaching research

（編輯 王 宣）