土木工程專業(yè)“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)方法改革研究

摘要：“鋼結(jié)構(gòu)”是土木工程專業(yè)一門主要的專業(yè)課程。分析了“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過程中存在的問題及其原因，研究了提高該課程教學(xué)效果的對策，研究了課程成績評定影響因素、各影響因素相對重要性賦權(quán)方法以及評定模型，提出了課程成績評定的模糊方法。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；教學(xué)方法；課程改革；成績評定

作者簡介：司紅云（1967-），女，江蘇南通人，揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，副教授。（江蘇揚(yáng)州225009）

基金項(xiàng)目：本文系揚(yáng)州大學(xué)“鋼結(jié)構(gòu)”精品課程教改課題的部分研究成果。

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）16-0084-01

基于鋼結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)良特性，鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)化程度高，施工期短，選型優(yōu)美，具有良好的抗震性能，且大部分鋼結(jié)構(gòu)都能有效地回收循環(huán)使用，對自然環(huán)境污染小，綠色環(huán)保，因此鋼結(jié)構(gòu)工程的運(yùn)用越來越廣泛。[1]隨著鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，社會對從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工人員要求越來越高，目前社會上專業(yè)從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)人員較少。為了培養(yǎng)鋼結(jié)構(gòu)的專業(yè)設(shè)計(jì)人員，就要求高校加強(qiáng)土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)，而實(shí)際情況是各高校普遍存在教學(xué)學(xué)時不足、教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備不完善、學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)不重視等問題。如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，幫助學(xué)生牢固掌握基本理論，有效提高學(xué)生的實(shí)踐能力是“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)研究的重要課題。這對學(xué)生畢業(yè)后盡快適應(yīng)社會對鋼結(jié)構(gòu)人才的需求、促使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)健康有序的發(fā)展具有重要意義。筆者基于這方面的考慮，分析了目前鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問題，研究了改革鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)方法的措施。

一、“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中存在的主要問題

目前“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過程中存在著諸多問題，主要包括三個方面。

1.學(xué)時少而教學(xué)內(nèi)容繁多

“鋼結(jié)構(gòu)”課程內(nèi)容包括材料的性能和設(shè)計(jì)計(jì)算方法、鋼結(jié)構(gòu)的連接、軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎、壓彎構(gòu)件和建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，[2]內(nèi)容繁多，而揚(yáng)州大學(xué)教學(xué)大綱安排課堂教學(xué)學(xué)時為45學(xué)時，課程設(shè)計(jì)為1周，教學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)時為6學(xué)時。由于“鋼結(jié)構(gòu)”課程理論性強(qiáng)，內(nèi)容、公式繁多，在45學(xué)時的課堂教學(xué)很難達(dá)到較好的教學(xué)效果，學(xué)生在掌握基本理論的基礎(chǔ)上還必須熟悉有關(guān)公式、構(gòu)造要求、設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算圖表，45學(xué)時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。而且“鋼結(jié)構(gòu)”又是一門綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的課程，學(xué)生應(yīng)有足夠的時間將理論與實(shí)踐結(jié)合，而根據(jù)教學(xué)大綱，“鋼結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)僅6學(xué)時，學(xué)生無法每個人都親自操作。而課程設(shè)計(jì)只有1周的時間，在短短1周的時間內(nèi)要完成結(jié)構(gòu)布置、荷載及內(nèi)力計(jì)算、截面選擇以及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、施工圖繪制等，工作量大。許多學(xué)生為了完成任務(wù)，只能對照例題依葫蘆畫瓢，無法認(rèn)真仔細(xì)地分析、設(shè)計(jì)，教學(xué)效果很難提高。

2.教學(xué)方法單一，教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)

“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)過程中一般以課堂教學(xué)為主，授課以多媒體課件結(jié)合傳統(tǒng)板書，雖然利用多媒體教學(xué)手段比單一的板書教學(xué)更形象，但仍為灌輸式教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容大多為抽象的力學(xué)模型，缺乏實(shí)際工程的直觀感覺，學(xué)生不能有效地將書本知識和實(shí)際工程中的梁柱、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等有機(jī)結(jié)合起來。

3.學(xué)生重視程度不夠

由于目前學(xué)生畢業(yè)后從事的大部分都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工工作，認(rèn)為接觸鋼結(jié)構(gòu)工程的機(jī)會比較少，因此許多學(xué)生對“鋼結(jié)構(gòu)”課程重視程度不夠。而“鋼結(jié)構(gòu)”課程理論性強(qiáng)，需要豐富的力學(xué)知識作為基礎(chǔ)，如果學(xué)生對力學(xué)課程的一些基本問題沒有理解透徹，特別是有的學(xué)生對力學(xué)中最基本的概念不清楚，學(xué)習(xí)“鋼結(jié)構(gòu)”課程時就感到困難，同時鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算較繁瑣，因此對課程的學(xué)習(xí)就有些被動。

二、“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)方法改革

為達(dá)到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的，本科生專業(yè)教學(xué)應(yīng)由著重知識傳授向側(cè)重學(xué)生能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。如何培養(yǎng)學(xué)生的理論與工程實(shí)踐結(jié)合的能力、空間想象能力和思維能力、分析歸納總結(jié)能力和科學(xué)探索能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)是專業(yè)課程教師重點(diǎn)探索問題。筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為應(yīng)從兩個方面改革“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)理論教學(xué)

教學(xué)過程中，為提高教學(xué)效果，明確解決問題的思路，應(yīng)從講解基本構(gòu)件開始，即告知學(xué)生各類構(gòu)建的設(shè)計(jì)和計(jì)算一般思路是：構(gòu)件截面選擇→強(qiáng)度驗(yàn)算→剛度驗(yàn)算→整體穩(wěn)定驗(yàn)算→局部穩(wěn)定驗(yàn)算。[3]通過理論知識的闡述和基本構(gòu)件例題的講解，讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)過程，注重理解和學(xué)習(xí)解決問題的方法。

對于課本中大段的公式推導(dǎo)和大量的穩(wěn)定理論側(cè)重于理解性闡述，讓學(xué)生學(xué)會利用穩(wěn)定理論實(shí)用計(jì)算公式解決實(shí)際問題，而具體的推導(dǎo)由學(xué)生課后完成。

教學(xué)過程中選擇一些工程實(shí)例結(jié)合理論知識進(jìn)行講解，以增加學(xué)生的感性認(rèn)識，并增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力

通過樹立規(guī)范意識，加強(qiáng)課程實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的實(shí)踐能力。

（1）在進(jìn)行理論教學(xué)過程中，加強(qiáng)國家規(guī)范等強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的講解，將規(guī)范意識貫穿教學(xué)的全過程。工程規(guī)范特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)是工程技術(shù)人員的法律準(zhǔn)則，是在大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的理論總結(jié)，教學(xué)過程必須讓學(xué)生知道并要求他們牢記鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)施工必須嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范。

（2）加強(qiáng)課程實(shí)習(xí)，在理論教學(xué)過程中盡可能選擇合適的實(shí)際工程，帶學(xué)生親臨工地，深入到工程中去，學(xué)習(xí)和了解工程中的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，增強(qiáng)工程的感性認(rèn)識。

（3）強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是結(jié)合專業(yè)課學(xué)習(xí)而設(shè)置的綜合性課題。通過課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練，學(xué)生能把所學(xué)的知識進(jìn)行綜合應(yīng)用，提高實(shí)踐運(yùn)用能力。課程設(shè)計(jì)的時間不能太短，要讓學(xué)生有足夠的時間分析計(jì)算并完成計(jì)算機(jī)繪圖。課程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注重學(xué)生計(jì)算分析能力的培養(yǎng)，重點(diǎn)加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，目前工程上鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用較多，主要有PKPM中STS鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、MTS鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件和3D3S鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，選擇較為適合學(xué)生掌握的軟件，讓學(xué)生學(xué)會軟件的操作計(jì)算，提高課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，為今后從事專業(yè)的工作打下良好基礎(chǔ)。

（4）進(jìn)一步加強(qiáng)“鋼結(jié)構(gòu)”課程實(shí)驗(yàn)，增加鋼結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；“鋼結(jié)構(gòu)”課程實(shí)驗(yàn)可促進(jìn)學(xué)生對理論知識的深入理解，盡量利用課余時間讓盡可能多的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，理解構(gòu)件受力過程及檢測的方法、理解鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的形式和原因，掌握應(yīng)力應(yīng)變測試方法、構(gòu)件加載方法、應(yīng)力計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算的方法。

三、“鋼結(jié)構(gòu)”課程成績評定方法改革

課程成績評定是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段。如何評定學(xué)生成績是一個系統(tǒng)問題，過去往往單純以考試成績作為課程成績，這樣不能真正反映學(xué)生的實(shí)際能力。筆者認(rèn)為應(yīng)綜合考慮多種因素，最終確定課程成績，應(yīng)主要從三個方面改革課程成績的評定。

1.成績評定體系確定

“鋼結(jié)構(gòu)”課程成績應(yīng)由多方面因素決定。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為“鋼結(jié)構(gòu)”課程成績主要由課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)方面成績綜合考慮。而課堂教學(xué)成績、實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)成績和課程設(shè)計(jì)成績又有多個影響因素。課堂教學(xué)成績的主要影響因素有課程考試成績、課堂出席率、平時作業(yè)情況；實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)成績的影響因素主要有實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況、實(shí)際操作情況、實(shí)驗(yàn)報告質(zhì)量；課程設(shè)計(jì)成績的影響因素主要有工作量、圖紙質(zhì)量、設(shè)計(jì)報告書質(zhì)量等。

2.影響因素相對重要性研究

課程成績評定影響因素很多，各影響因素對最終成績的影響程度不一樣，研究影響因素的相對重要性對最終成績有著重要意義。相對重要性研究方法很多，層次分析法是實(shí)際運(yùn)用中較為常用的方法。層次分析法是系統(tǒng)工程中對非定量或定性定量相結(jié)合事件作定量分析的一種有效方法，也是對主觀判斷作客觀描述的一種方法。用層次法進(jìn)行系統(tǒng)分析，[4]首先要把問題層次化，根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo)將問題分解為不同的組成因素，并按照因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成一個多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，并最終把系統(tǒng)分析歸結(jié)為可直接供決策的參量相對于總目標(biāo)相對重要性權(quán)重的確定或相對優(yōu)劣次序的排序問題。傳統(tǒng)的層次分析法計(jì)算量較大，往往會產(chǎn)生較大的誤差。改進(jìn)層次分析法是基于傳統(tǒng)的層次分析法思想，借鑒模糊數(shù)學(xué)方法，建立基于模糊一致矩陣的改進(jìn)層次分析法。該法既能滿足判斷思維過程的一致性要求，又不需要對矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，可直接由通過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化后得到的模糊一致性矩陣元素來計(jì)算評定指標(biāo)的相對重要性。

3.評定方法研究

根據(jù)模糊理論，模糊綜合評定的數(shù)學(xué)模型可采用三級模糊評定模型。三級模糊綜合評定的數(shù)學(xué)模型中，課程成績是總目標(biāo)；逐級考慮各影響因素的相對重要性，最終確定課程成績。

采用模糊綜合評定方法評定課程成績可考慮多種影響因素，可較為客觀地反映學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際效果。

四、結(jié)論

“鋼結(jié)構(gòu)”課程是土木工程專業(yè)課程，是從事專業(yè)工作必不可少的重要課程。優(yōu)化“鋼結(jié)構(gòu)”課程的理論教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐性環(huán)節(jié)教學(xué)，合理評定課程成績，是提高教學(xué)效果的有效措施。

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[4]郭亞軍.綜合診斷理論方法及應(yīng)用[M].北京:北京科學(xué)出版社，2007.

（責(zé)任編輯：王祝萍）