新工科背景下鋼結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革

胡浩

摘 要：“本文結(jié)合新工科內(nèi)涵及其建設(shè)重點(diǎn)從課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革、教育教學(xué)方式改革、考核方式改革、提供課外學(xué)習(xí)平臺(tái)及加強(qiáng)通識(shí)教育與專業(yè)教育等方面探討了鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革，以期培養(yǎng)出優(yōu)秀的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人才，并為相關(guān)專業(yè)的課程教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：新工科 鋼結(jié)構(gòu) 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（b）-0180-02

新工科建設(shè)是應(yīng)對新經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，從服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，在“卓越計(jì)劃”的基礎(chǔ)上，提出的一項(xiàng)持續(xù)深化工程教育改革的重大行動(dòng)計(jì)劃。根據(jù)新工科“新”的內(nèi)涵，即新興、新型、新生。“新興”指的是全新出現(xiàn)、前所未有的新學(xué)科，主要指從其他非工科的學(xué)科門類，如應(yīng)用理科等一些基礎(chǔ)學(xué)科，孕育、延伸和拓展出來的面向未來新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的學(xué)科?！靶滦汀敝傅氖菍鹘y(tǒng)的、現(xiàn)有的（舊）學(xué)科進(jìn)行轉(zhuǎn)型、改造和升級(jí)，包括對內(nèi)涵的拓展、培養(yǎng)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)變或提高、培養(yǎng)模式的改革和創(chuàng)新等，而形成的新學(xué)科。“新生”指的是由不同學(xué)科交叉，包括現(xiàn)有不同工程學(xué)科的交叉復(fù)合、工程學(xué)科與其他學(xué)科的交叉融合等而產(chǎn)生出來的新學(xué)科。鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革屬于新型、新生的范疇。本文從新工科專業(yè)建設(shè)的重點(diǎn)之一，即從“新工科人才培養(yǎng)模式”出發(fā)，包括課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革、教育教學(xué)方式改革、課堂教學(xué)與課外學(xué)習(xí)的關(guān)系、通識(shí)教育與專業(yè)教育的關(guān)系等方面，探討鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革的措施和方法。

1 課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革

目前，多數(shù)院校在開設(shè)土木工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)課程時(shí)，課時(shí)偏少，更多的重視混凝土課程設(shè)置，本科階段的鋼結(jié)構(gòu)課程中，學(xué)生所學(xué)內(nèi)容主要是鋼結(jié)構(gòu)基本原理的學(xué)習(xí)，對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容開設(shè)的極少，隨著大跨度鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用，其設(shè)計(jì)愈顯重要。通常學(xué)生主要學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)的連接計(jì)算，焊縫及螺栓連接；軸心受力構(gòu)件的計(jì)算，但部分院校所講內(nèi)容未包括格構(gòu)式構(gòu)件的設(shè)計(jì)，只講授了實(shí)腹柱的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定的計(jì)算。穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)中最重要的知識(shí)之一，由于穩(wěn)定的理論及計(jì)算較難以理解，只是教授學(xué)生如何使用公式而已，未能使學(xué)生從失穩(wěn)的機(jī)理上去掌握。同時(shí)受壓構(gòu)件的穩(wěn)定問題在此課程開設(shè)之前的“材料力學(xué)”課程中有相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，部分院校開設(shè)力學(xué)課程時(shí)，并未講授此章節(jié)，主要考慮到課時(shí)限制及內(nèi)容的難度而省略了，但筆者建議在力學(xué)教學(xué)中關(guān)于壓桿穩(wěn)定的計(jì)算應(yīng)重點(diǎn)講解，為后期鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算打下基礎(chǔ)。后續(xù)內(nèi)容便是鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的計(jì)算，只是簡單介紹了些概念問題，并未進(jìn)行理論和設(shè)計(jì)的計(jì)算。拉壓彎構(gòu)件及屋架的計(jì)算，很多院校也忽略了此部分教學(xué)內(nèi)容，造成學(xué)生無法對鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算有整體上的理解。

鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算和設(shè)計(jì)需考慮實(shí)際施工的需要，在所學(xué)課程“土木工程施工”中，關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的施工內(nèi)容較少，而且鋼結(jié)構(gòu)施工內(nèi)容較為陳舊，很少涉及到動(dòng)畫或視頻。

由于土木工程專業(yè)屬于應(yīng)用型學(xué)科，大多情況要求工作人員持證上崗，故教學(xué)中適量加入工程師考試內(nèi)容，使學(xué)生提前了解考試題型，便于學(xué)生掌握規(guī)范內(nèi)容及其應(yīng)用，同時(shí)可加深對理論知識(shí)的理解。

2 教學(xué)方式改革

鋼結(jié)構(gòu)問題均為實(shí)際工程問題，對于此課程的講授難免需要實(shí)踐教學(xué)。大多數(shù)院校在鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中，學(xué)生均反映內(nèi)容較為難學(xué)，難以理解；一方面是鋼結(jié)構(gòu)與力學(xué)知識(shí)聯(lián)系比較密切，學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱，另一方面是鋼結(jié)構(gòu)連接、安裝及實(shí)物有些抽象，學(xué)生只是在課堂上學(xué)習(xí)，未見過鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場，對大部分構(gòu)件、結(jié)構(gòu)難以想象出來，造成學(xué)生感覺鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)容的學(xué)習(xí)很困難。故筆者認(rèn)為，鋼結(jié)構(gòu)課程講授過程中必須搭配實(shí)踐教學(xué)，如講到鋼結(jié)構(gòu)加工時(shí)，可把教室移到加工現(xiàn)場參觀并加以講解；涉及鋼結(jié)構(gòu)連接時(shí)，可安排學(xué)生到鋼結(jié)構(gòu)安裝現(xiàn)場或已有鋼結(jié)構(gòu)建筑場地進(jìn)行講解。學(xué)?？膳c相關(guān)企業(yè)合作建立鋼結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)基地，才能真正解決鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)的問題。

鋼結(jié)構(gòu)除了教室教學(xué)，還可讓學(xué)生親自動(dòng)手試驗(yàn)去掌握課本知識(shí)。如軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件及拉壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定的破壞模式，課堂上學(xué)生理解，此部分內(nèi)容對學(xué)生的空間想象能力及力學(xué)知識(shí)要求較高，為讓學(xué)生有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，可加工不同截面類型的試驗(yàn)構(gòu)件通過實(shí)際試驗(yàn)讓學(xué)生觀察到試件產(chǎn)生整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)的過程，然后再從理論上教學(xué)，學(xué)生便易于接受。

同時(shí)需調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)課時(shí)，應(yīng)包括理論課時(shí)、實(shí)踐（試驗(yàn)）課時(shí)和課程設(shè)計(jì)等，教學(xué)過程中應(yīng)充分利用多媒體教學(xué)資源及手段，對于課本圖片多為平面圖，加之一些知識(shí)點(diǎn)較難理解，難以讓學(xué)生看懂，且鋼結(jié)構(gòu)多為空間立體桿件結(jié)構(gòu)，尤其鋼結(jié)構(gòu)的加工連接、安裝、吊裝均需提供詳細(xì)的三維圖紙和動(dòng)畫視頻，這樣可使學(xué)生達(dá)到身臨其境的感覺，才能減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)，從而提高教學(xué)效果。

3 考核方式的改革

鋼結(jié)構(gòu)課程一般考核方式主要包括：平時(shí)成績、考試成績和期中考試成績，大多數(shù)學(xué)校把平時(shí)成績定為出勤率的考察，但學(xué)生出勤是必須的，也是學(xué)習(xí)這門課的前提和基礎(chǔ)，因此，可把平時(shí)成績改為平時(shí)作業(yè)、課堂聽課狀態(tài)、上課提問回答問題的情況、參與小組討論情況等，若無特殊原因缺勤或遲到早退的現(xiàn)象，則在平時(shí)成績中倒扣分。最后還可添加鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的成績，鋼結(jié)構(gòu)同混凝土課程一樣，均需要通過設(shè)計(jì)來最終考核學(xué)生對課本知識(shí)的掌握和應(yīng)用情況，即學(xué)生的綜合知識(shí)的運(yùn)用能力。

4 提供課外學(xué)習(xí)平臺(tái)

一門課程的學(xué)習(xí)僅僅通過教師每節(jié)課的45分鐘是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，學(xué)?？商峁?shù)字學(xué)習(xí)資源平臺(tái)，為學(xué)生開通課下線上查閱資料，觀看相關(guān)教學(xué)視頻的渠道，讓學(xué)生把課上的疑難問題在課下及時(shí)解決，達(dá)到事半功倍的效果。同時(shí)可組織創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、試驗(yàn)設(shè)計(jì)競賽、專業(yè)社會(huì)實(shí)踐等，積極引導(dǎo)學(xué)生參與進(jìn)去，使學(xué)生利用課本所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去，以培養(yǎng)其實(shí)踐用手能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力。

大學(xué)四年最后的環(huán)節(jié)就是畢業(yè)設(shè)計(jì)，現(xiàn)階段由于鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)課時(shí)設(shè)置不足，畢業(yè)設(shè)計(jì)的對象基本都是混凝土結(jié)構(gòu)，對于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)較少，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度較大的錯(cuò)覺，為了豐富畢業(yè)設(shè)計(jì)的對象，鍛煉學(xué)生的綜合知識(shí)能力，指導(dǎo)教師可根據(jù)學(xué)生的興趣和個(gè)人情況選定一些合適的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)題目，以鍛煉其查閱鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范及資料的能力。

5 加強(qiáng)通識(shí)教育與專業(yè)教育

不同類型高校在新工科人才培養(yǎng)上對待二者關(guān)系上有不同的處理方式，但也有一致的方面：一是強(qiáng)調(diào)通識(shí)教育對專業(yè)教育的支持，包括加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)教育使學(xué)生對各種新技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)有扎實(shí)的理解等，這些對學(xué)生適應(yīng)日后新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和變化十分重要；二是新工科要求注重專業(yè)教育的包容性、發(fā)展性和未來性對通識(shí)教育提出了更高的要求，必然促進(jìn)通識(shí)教育的改革。

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容可知，該課程與力學(xué)中“材料力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”知識(shí)聯(lián)系最為密切，因此，力學(xué)老師應(yīng)加強(qiáng)材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的教學(xué)及考核方式，把學(xué)生的力學(xué)功底打牢。進(jìn)而推知，材料力學(xué)的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)，土木工程本科專業(yè)數(shù)學(xué)課程主要包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)，數(shù)學(xué)即為通識(shí)教育課程，尤其是高等數(shù)學(xué)中的微積分的知識(shí)、線性代數(shù)中的矩陣知識(shí)及概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的概率統(tǒng)計(jì)知識(shí)對后期力學(xué)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，同樣必須加強(qiáng)通識(shí)教育課程的學(xué)習(xí)。

6 結(jié)語

國家所提出的新工科建設(shè)代表了工科發(fā)展的方向，不僅要繼續(xù)加強(qiáng)傳統(tǒng)工科的發(fā)展，而且要以原有工科為基礎(chǔ)，不斷改善、不斷創(chuàng)新以及不斷產(chǎn)生新興、新型、新生工科，以豐富工科的全面發(fā)展。

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