土木工程專業《鋼結構》課程教學研究改革探討＊

張 勝，周錫玲，陳 斌，周常蓉

(1.國防科學技術大學指揮軍官基礎教育學院，湖南長沙 410072;2.湖南農業大學工學院，湖南 長沙 410128)

土木工程專業《鋼結構》課程教學研究改革探討＊

張 勝1，周錫玲2，陳 斌1，周常蓉1

(1.國防科學技術大學指揮軍官基礎教育學院，湖南長沙 410072;2.湖南農業大學工學院，湖南 長沙 410128)

分析了鋼結構課程特點以及教學現狀，指出課時分配不合理、實踐教學不足是影響教學效果的主要因素.探討優化教學內容、合理利用網絡課程及增強實踐教學等手段改革鋼結構教學.并指出網絡課程是提高教學效果，實現因材施教的有效手段.

鋼結構;教學改革;網絡課程

鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基處理費用低、外形美觀等一系列優點.日本和歐美國家的土木工程、民用住宅已廣泛采用鋼結構，其比例已達50%左右［1］.然而，目前我國采用鋼結構的比例僅為10%左右，由此可見我國鋼結構行業發展潛力巨大.

行業的發展離不開理論基礎作指導，原來土木工程以混凝土結構為主導地位，大學課程中混凝土結構設計及其原理課程在專業課程教學中占重要地位;隨著鋼結構行業的迅猛發展，特別在大中城市，鋼結構在土木工程中的地位凸顯，以素質教育為目的的大學教育其課程體系也應進行改革.因此在研究鋼結構教學特點及現狀的基礎上，改革鋼結構課程教學中的不足，探索提高鋼結構教學質量的途徑具有十分重要的意義.

1 鋼結構教學現狀分析

1.1 課程學時分配不合理

大多數院校的鋼筋混凝土結構課程一般有80－100學時，但鋼結構課程的學時只有50－60學時，甚至更少，這可能與以前我國鋼產量小有關.但現在我國是世界鋼產量的大國，國家鼓勵建筑用鋼，土木工程中的鋼結構也迅速發展，對鋼結構設計的要求更高，鋼結構教學內容也應相應地增加，但其課程教學時數并沒有增加，甚至減少，課程學時少的問題更為突出;如我校的鋼結構課程只有32學時，只學習鋼結構設計原理，沒有開設鋼結構設計課程.鋼結構設計原理教學內容主要包括:鋼結構的特點及應用、基本設計原理、鋼材的基本性能、鋼結構的連接、基本構件(軸心受力構件、受彎構件、壓彎和拉彎構件等)的設計原理和方法［2］.教師需在32學時內要把鋼結構設計原理、鋼結構穩定和結構設計都講授完，導致課內教學內容容量大，課時緊張，留給教師與學生的互動以及學生主動思考時間少，易導致填鴨式教學.

1.2 經驗性強，學生基礎較薄弱

鋼材是接近理想彈性塑性體的建筑材料，其工作性能最符合力學分析和計算結果，其研究方法是在理論指導下結合實驗的基礎上作出基本假定，大多數得出的是半理論半經驗公式，同時還附帶一些的構造要求，經驗性較強，不太符合學生嚴謹的邏輯推導的思維習慣.這就使其內容往往顯得比較零散，系統性和邏輯性較差，如不及時在課堂與學生一道進行歸納總結，很難形成較深刻印象.同時，鋼結構設計具有多解性，教材中的設計取材和取值具有相當廣闊的范圍，在大多數設計需要根據設計經驗假定一設計參數，并且設計時需查閱大量的圖表，這更加增加了初學者的難度.

還有一個比較突出的問題是，土木類專業由于學時的原因，很多都只開設理論力學、材料力學、結構力學，沒有開設系統的穩定理論課程.而鋼結構工程中的主要破壞形式是失穩，鋼結構教學中基本構件的計算與設計也主要圍繞穩定問題這條主線展開，這導致學生對如柱、梁局部穩定性公式來源以及各參數、符號意義生疏，學習起來有難度，積極性不高，嚴重地影響了學習效果.此外原理部分只講各部件設計，沒有與實際鋼結構工程的整體分析結合，學生對教學內容的與整體結構關系不明，不知所學內容如何應用于實際工程設計.

1.3 實踐教學不足

鋼結構課程的實踐教學會受到與學校所在地的工業水平及鋼結構加工制造能力等諸多方面因素的制約.學生在日常生活中遇見鋼結構機會不多，即便見到也不可能像認識實習一樣去進行細部連接觀察，不能帶著課堂中讀圖無法理解的問題去現場找答案.學生沒有參觀工廠，很難理解鋼結構構件制作是怎么回事，殘余應力產生原因以及在殘余應力的分布特點.這些導致學生很難把圖紙所表達的意思與實際的建筑構件對應起來，給課堂教學帶來了相當大的不便.即便是一個比較簡單連接或構件設計，其平面、立面圖形表達有時也十分繁雜，的，大大的影響了課堂教學效果.

2 鋼結構教學改革措施

2.1 優化課程教學內容

在教學內容多而課時少的情況下，不可能對所有教材內容做到面面俱到，應根據本課程教學目的和本專業學生培養的目標及任職需求等方面來進行課程內容的合理取舍.在緒論課上須將鋼結構最新的發展動態，最前沿的知識，取得的最新成果以及發展趨勢介紹給學生，激發學生的學校興趣.對于教材中存在的一些不太重要的內容可略講，而對于像鋼結構材料、鋼結構的設計方法、鋼結構對接設計等已在建筑材料、鋼筋混凝土結構、材料力學中學過相關內容可以讓學生課后自學，通過完成一定的作業檢查自學效果.教學過程中應抓住諸如疲勞、各種失穩等基本概念、基本理論以及求解問題的基本方法這些核心內容和難點問題，重點講解.此外還應重視鋼結構穩定性在教學中的地位.鋼材具有輕質高強度特點，構件常設計成薄壁剖面，結構可能在未發生強度問題前已發生彎曲失穩破壞，因此穩定性問題是鋼結構一種常見的破壞形式，這與傳統的混凝土結構構件設計不同，也是鋼結構教學中值得重視的方面.

2.2 合理利用現代化教學手段

2.2.1 提高教學效果

鋼結構教學中各種連接形式的受力分析、穩定問題一直是學生學習鋼結構的難點.為了更形象地讓學生理解，老師必須在黑板上畫大量圖表，這在教學過程中不僅耗費了不少教學時間.解決這一矛盾的一個重要方法是制作多媒體課件，采用動畫演示、工程圖紙和教學模型等手段進行輔助教學.以我校為例，學校建立了網絡教學平臺，任課教師可在該平臺建設各自網絡教學課程，目前，鋼結構設計原理網絡課程已開設網絡課堂、連接和穩定動態實驗演示、工程實踐錄像點播等，能完成在線測試、在線交流討論等教學互動功能.通過網絡課堂學生可以及時鞏固在課內學習的知識;如受壓、受彎構件失穩實驗演示可以幫助學生更好地理解失穩的含義.針對設計題的多解性，在網上開展學生間作業互評，評出最優設計，增強優秀學生的成就感.在線交流討論等教學互動功能開通，改變了以前學生只能在課堂上與教師交流，課后無法聯系教師，教與學嚴重分離的現象.學生在學習過程中遇到困難能及時得到教師的幫助，教師也能及時的掌握學生學習情況和對教學工作的建議，有力地促進了教與學的發展.此外還通過網絡這個平臺建立不同的興趣小組群，學生可以在群里自由討論、交流和提問，提高了學生學習效率，增加了學生的學習興趣.

2.2.2 實現因材施教

由于課程學時有限，在課堂上教師精選了最基本知識進行教授.而每個班級學生的基礎和接受能力不同，興趣和要求不同，要在短短的幾十個學時里實現因材施教是很難的.但是我們可以借助網絡教學這個環節實現不同層次的要求.對于在課堂上無法全面講授諸如穩定理論，鋼結構屋架設計等內容安排在網絡課程中，供學生自學.或學有余力的學生在這里可以進一步的學習，通過網絡測試和計時來反映學生的自學情況，最后在學生的平時成績中給予體現.對于一些對鋼結構設計有興趣的或有意向今后從事相關工作的學生，通過網絡教學來彌補課時不足，無法開設《鋼結構設計》的遺憾.學生通過網絡進行自學，在網絡課程的引導下完成1－2個鋼結構形式設計.在線測試網上提交設計作業，督促學生獨立完成設計.簡言之，利用網絡能使不同層次的學生接受相應的教學.

2.3 增強實踐教學環節

鋼結構既有較強的理論性，又與實際工程緊密結合.除了在課堂上通過多媒體手段向學生介紹鋼結構工程的實例、圖片、通過網絡課程中的工程實踐錄像，使學生增強感性認識外，有必要通過現場的參觀實習、現場講解培養和激發學生對鋼結構的學習興趣.指導教師在現場的幾句講解，往往勝過課堂上的千言萬語.

3 結束語

中國鋼結構的蓬勃發展，急需大批具備鋼結構設計和施工能力的高技術人才，鋼結構學科不斷發展和更新，對鋼結構的教學內容、教學方法、教學手段等提出了越來越高的要求.優化課程教學內容，合理利用現代化教學手段，增強實踐教學環節是鋼結構課程教學改革思考的問題.

［1］贠英偉，范豐麗，張廣峻.大學鋼結構課程教學改革探索［J］.理工高教研究，2006，(5):115 －116.

［2］戴國欣.鋼結構(第三版)［M］.武漢:武漢理工大學出版社，2007.

G642.0

A

1008－4681(2012)02－0117－02

2011－09－25

張勝(1975－)，男，湖南長沙人，國防科學技術大學指揮軍官基礎教育學院講師，碩士.研究方向:土木工程.

(責任編校:晴川)