“鋼結構設計原理”教學方法探討

摘要：“鋼結構設計原理”是高等學校土木類專業的一門重要的專業基礎課程。針對該課程教學中存在的問題，結合在教學過程中的心得體會，提出一些改進建議，有助于提高教學質量，調動學生學習的積極性和主動性，增強學生的鋼結構專業素質和能力，為我國鋼結構建設事業的發展，培養出專業技術人才。

關鍵詞：鋼結構設計原理；土木工程專業；多媒體教學

作者簡介：王曉峰（1973-），男，山西太原人，北京交通大學土木建筑工程學院，講師。（北京 100044）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）31-0068-02

土木工程專業教學指導委員會采納了教育部“面向21世紀土建類專業人才培養方案及教學內容體系改革的研究與實踐”課題組的建議，將原來的鋼結構課程分為原理與設計兩大部分，“鋼結構設計原理”為高等學校土木工程學科的專業基礎課，“鋼結構房屋設計”為土木工程學科建筑工程方向的專業必修課。[1]“鋼結構設計原理”主要內容可分為鋼結構的材料、鋼結構的連接、軸心受力構件、受彎構件和偏心受力構件五部分。通過該課程的學習，學生掌握鋼結構的基本原理及其設計計算方法，為后續的專業課程學習、畢業設計以及畢業后在鋼結構領域從事施工、設計和研究工作奠定基礎。

普通高等學校在人才培養方面具有舉足輕重的地位，是各類高級專業人才培養的主要場所。[2]

我國高校為社會培養了大量的鋼結構方面的專業人才，推動了我國鋼結構的發展。但鋼結構課程在教學方法和培養模式等方面還不夠合理，學生的基礎理論和設計計算能力普遍比較薄弱，他們走向工作崗位后，需要較長時間的學習和實踐，才真正具備鋼結構專業所要求的素質和能力。這增加了社會成本，制約了我國鋼結構的發展水平。因此，鋼結構課程的教學方法亟待改進，根據市場的需求，建立科學合理的教學方法和培養模式是非常必要的。

鑒于此，本文針對當前“鋼結構設計原理”課程教學中存在的問題，結合自己的教學體會和心得，提出一些改進建議。

一、教學中存在的主要問題

根據筆者調研，我國“鋼結構設計原理”課程教學中存在的主要問題有六方面。

1.課時不足

該課程的重點和難點便是基本原理部分，如果學生基本原理沒有弄明白，就很難掌握后續的設計計算內容。而目前，高校的鋼結構學時數普遍偏少，特別是在專業調整后，在“大土木”專業背景下該課程的學時一再縮減，從以前的64學時調整到現在的48學時。[2]教師為了在這么短的課時內把課程講完，不得不將基本原理的教學時間縮減得很少，一些比較難的知識點往往不容易講透徹。因此不少學生對這部分內容稀里糊涂，只是知其然而不知其所以然，很難靈活運用。

2.缺少工程實例內容

與土木工程其他專業課程一樣，“鋼結構設計原理”也具有很強的實踐性。但在課堂教學中，教師仍然側重于書本知識的講授，引入工程實例較少，沒有將課本中的理論知識與工程背景聯系起來教給學生可以解決具體工程中的什么問題，不能激發學生的求知欲，課堂內容不豐富而且缺乏生動，容易讓學生失去興趣。不少學生直到這門課程結業時都不明白學習它的意義在哪里，更不用提運用理論解決實際問題了，這不得不說是教學中的一個遺憾，也是所有教師最不愿意看到的情形。

3.沒有工程實踐環節

有經驗的教師已經意識到理論聯系實際的重要性，在講授中有意識地穿插了一些工程實例的內容，引導學生運用所學知識去如何解決實際問題，教學效果比較理想。但學生獲取的知識仍然局限于課堂，沒有機會親眼目睹實際的鋼結構型式和施工過程，對整體結構及連接型式等都缺乏感性認識，知識水平只是停留在單個構件的設計計算上，沒有形成整體結構的概念。因此學生在課程設計時面對設計計算的對象（一個完成的結構體系），就存在很大的困難，[3]常常會感到束手無策、無從下手。[2]

4.多媒體不夠形象生動

多媒體教學由于具有豐富的表現形式，深受教師的青睞。但從目前來看，教師對多媒體教學手段利用方面還存在欠缺，沒有充分發揮出它的優勢。現在授課的PPT中，內容表現形式僅僅局限于文字和圖片，不夠形象和生動，缺少必要的動畫、錄像等過程演示，不能夠有效激發學生的學習興趣，加深學生對所授知識的理解。

5.采用PPT進行公式推演理解困難

多媒體教學方法并不適合所有的教學內容，在進行公式推演時采用PPT方式，會造成很多細節往往一帶而過，學生的思路疲于追趕教師講授的進度，根本沒有精力進行思考和理解，完全處于被動的地位，打消了學生學習的積極性和主動性，也造成不少學生對基本原理和理論一知半解，似懂非懂，教學效果不理想。

6.學生的考核形式單一

現階段，學生學習的考核形式仍然比較單一，主要是課堂簡單提問和期中、期末測驗，不能對學生的學習起到有效的督促作用，不能激發學生學習的主動性和積極性，造成很多學生存在投機心理，只在考前才突擊復習，課堂和作業平時表現卻很不好，不能體現評價的公平性。另外，一兩次考試具有較大的偶然性，難以對學生的學習情況進行客觀、全面、準確的評價。

二、教學方法改進的建議

針對“鋼結構設計原理”教學中存在的上述問題，筆者根據多年的教學經驗以及長期潛心研究，提出如下改進建議。

1.強調基本原理

在教學中要強調基本原理的重要性，這部分內容一定要給學生講清楚，講透徹。沒有扎實的基礎理論知識，學生很難真正掌握后面的設計計算和構造部分。筆者在教學中就發現有一些學生在做課后習題時感覺無從下手，很主要的一個原因就是基本原理知識沒有掌握。比如在螺栓連接部分，有的學生雖然熟記設計公式，卻仍然不會做題，或者得到計算結果完全錯誤，歸根結底就是因為沒有弄明白螺栓的受力性能和特點，不會判斷螺栓群承受的是什么荷載，因此無法進行設計計算。

加強基本原理部分需要有充足的課時予以保證，相信很多數教師并不是沒有意識到基礎理論的重要性，而是由于課時不夠才不得已對這部分內容進行了刪減。教學時間不應壓縮，至少安排在64個課時以上為宜。課時壓縮過少，必然會影響學生對基本原理的理解，進而影響整個鋼結構課程的學習。

2.加強實踐教學

正如前面所述，“鋼結構設計原理”是實踐性很強的一門課程，僅僅依靠課堂照本宣科的教學，學生根本無法學好這門課程，因此加強實踐教學是非常必要的。可通過在課堂中引入實踐教學內容和在教學中引入實踐環節來加強實踐教學。

（1）引入實踐教學內容。教師應盡可能將教學與工程實踐相結合，在課堂中引入工程實例，豐富教學內容，培養學生的學習興趣，加深對課程相關知識的理解。比如在講軸心受力構件這一部分時，引入鋼結構發展初期由于人們沒有考慮受壓穩定性而造成工程事故的例子，有助于學生對受壓穩定問題的認識。

（2）引入實踐教學環節。僅在課堂中引入工程實例還是不夠的，在教學中應安排一定課時的實踐環節，讓學生去鋼結構加工工廠或施工現場參觀、實習，增加對鋼結構的感性認識，讓學生通過實踐環節，把學習到的基本理論和設計知識應用于實際工程中的具體問題，達到學以致用的目的。

筆者在講授鋼結構連接部分時，專門安排出一節課的時間帶領學生去一個鋼結構施工現場實習，并請工地的專業技術人員給學生進行現場講解，讓學生零距離學習鋼結構連接的型式和構造處理方式，收到了很好的效果。

3.豐富教學表現形式

課堂教學中，要充分發揮多媒體現代教學手段的長處，增加一些工程實例或試驗的錄像和動畫等，豐富教學表現形式，可以使教學內容生動，有利于激發學生的學習興趣，對基本原理和設計計算的理解大有裨益。

根據筆者經驗，在講授鋼結構的穩定時，增加鋼結構構件受壓或者受彎試驗的錄像，讓學生親眼目睹鋼構件失穩時的變形形式，非常有助于這部分內容的學習和理解，學生可以較快掌握其設計計算方法。

4.現代教學手段與傳統教學手段相結合

多媒體現代教學手段的優點是有目共睹的，但是任何教學手段都應以服務于教學目標的實現為中心，也就是說要根據教學內容選擇更好實現教學目標的教學手段，而非片面推崇多媒體教學，完全擯棄傳統的教學方法。在一些情況下，采用多媒體教學與傳統教學相結合的方法可以取得更好的教學效果。

比如涉及基本原理中的公式推演，依然需要借助于傳統教學方法——板書，這樣可以保證講授的進度與學生的思路基本保持一致，便于理解，也有助于建立師生之間的互動。根據筆者的教學經驗，通過板書進行公式推演，學生基本都能理解，課堂氛圍活躍，學生學習積極性很高。而僅采用PPT講解公式推演，學生存在理解困難，許多地方都是一知半解甚至根本沒有明白，挫傷了學習的積極性，效果很不理想。

5.學生考核多樣化

在教學中注重采用多種方式對學生的學習情況和學習效果進行全面考核。僅僅通過期中、期末的測試評價學生的學習情況是不全面的也是不準確的。在教學中注重學習過程考核，采用多種考核形式，全面客觀評價學生的學生情況。可以通過隨堂測驗、組織學生進行小組討論以及選定題目撰寫研究報告等方式對學生進行考核。[5]而且，期中、期末測驗，也可以采用口試和筆試相結合的形式，或者把一次測驗拆分為多次小的測驗方法，有助于更加全面評價學生的學習情況，降低一次考試所帶來的偶然性，調動學生學習的主動性和積極性。

三、結語

我國鋼結構的快速發展急需大批具備鋼結構設計和施工能力的高技術人才，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。[6]筆者針對“鋼結構設計原理”課程教學中存在的不足，根據自己的教學體會和心得，提出五個方面的改進建議，有助于提高鋼結構課程的教學質量，激發學生的學習興趣，調動學生學習的積極性和主動性，增強學生的基本理論素質和設計計算能力，為我國鋼結構建設事業的發展，培養出專業技術人才。

參考文獻：

[1]張哲，張猛，李天.鋼結構教學改革創新嘗試[J].高等建筑教育，2010，

19（5）：66-69.

[2]鄧夕勝，董事爾.鋼結構教學改革探討[J].高教論壇，2008，（5）：167-169.

[3]尹志明，李筱華.鋼結構教學改革探討[J].高等建筑教育，2002，（2）：

64-65.

[4]劉堅，黃襄云.鋼結構教學體會[J].高等建筑教育，2005，14（3）：49-51.

[5]張磊，李忠學，趙偉.面向土木工程創新設計實驗班的鋼結構教學改革構想[J].高等建筑教育，2009，18（2）：110-113.

[6]張勝，周錫玲，陳斌，等.土木工程專業《鋼結構》課程教學研究改革探討[J].長沙大學學報，2012，26（2）：117-118.

（責任編輯：劉輝）