基于能力培養(yǎng)的鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)改革探討

（山東科技大學(xué)土建學(xué)院，山東 青島 266590）

1 引言

《鋼結(jié)構(gòu)》是土木工程專業(yè)的主干課程，它重點(diǎn)介紹了鋼結(jié)構(gòu)基本原理和設(shè)計(jì)方法，其內(nèi)容涉及理論、計(jì)算和應(yīng)用等方面。伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展和鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)的日益增大，急需基礎(chǔ)理論扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)、有豐富經(jīng)驗(yàn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)人才。但目前優(yōu)秀的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人員十分缺乏，一方面以往鋼結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量較少，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)、設(shè)計(jì)部門擁有的鋼結(jié)構(gòu)專門人才寥寥無幾；另一方面因目前鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在一些弊端，畢業(yè)生不能馬上勝任復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工作。這些都對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程人才培養(yǎng)提出了新的要求。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，如何在鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)中培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和工程能力是值得不斷研究和探討的重要課題。

2 現(xiàn)階段存在的一些問題

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)鋼結(jié)構(gòu)理論知識(shí)到實(shí)踐的良好機(jī)會(huì)。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生具備較好的高等數(shù)學(xué)、建筑材料、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)及建筑制圖等基礎(chǔ)，能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問題，全面掌握鋼結(jié)構(gòu)選型、柱網(wǎng)布置、荷載計(jì)算、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等專門知識(shí)，并能根據(jù)其設(shè)計(jì)結(jié)果繪制施工圖。學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)鞏固和完善鋼結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)內(nèi)容，提高分析、解決實(shí)際工程問題的能力，為今后的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

目前我校土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)安排在大四上學(xué)期末，正值學(xué)生考研前夕，時(shí)間緊、任務(wù)重、內(nèi)容復(fù)雜。因鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)時(shí)間與課程設(shè)計(jì)時(shí)間間隔較長，學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)有所遺忘，加之課程學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生與實(shí)踐接觸少、缺乏必要的工程實(shí)際知識(shí)，無明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)。而鋼結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容比較抽象，尤其是一些細(xì)部構(gòu)造，僅依靠課本的文字描述以及平面圖形難以想象實(shí)物的構(gòu)造，這在一定程度上增加了學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容的難度。大部分學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)淡薄，缺乏創(chuàng)新思維，動(dòng)手能力較差，不會(huì)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。部分學(xué)生甚至不知道什么是設(shè)計(jì)題目中的工作平臺(tái)結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是學(xué)生在兩周內(nèi)完成的鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)技術(shù)性和獨(dú)立性差，難以達(dá)到預(yù)期的效果。

針對(duì)目前現(xiàn)狀，改革鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)，對(duì)提高學(xué)生的專業(yè)綜合能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)改革方法

（1）精心準(zhǔn)備教學(xué)文件。教學(xué)文件包括課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書等。

在課程設(shè)計(jì)開始之前，指導(dǎo)教師根據(jù)教學(xué)大綱的要求，結(jié)合工程實(shí)踐選題，有效提高課程設(shè)計(jì)題目的吸引力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的興趣。所選課程設(shè)計(jì)的題目應(yīng)有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程基本理論知識(shí)的理解和掌握，使他們?cè)谛碌膶哟紊蠈?duì)課程內(nèi)容有更加全面、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)，從而提高其分析問題、解決問題的能力[1]。

選題后，根據(jù)參與設(shè)計(jì)的學(xué)生人數(shù)，按技術(shù)參數(shù)（如層高、跨度、鋼材型號(hào)等）的變化分組，并在課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中列出題目，做到每生一題，有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題解決問題的能力。

制定課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書時(shí)，除對(duì)圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算提出要求外，還明確課程設(shè)計(jì)進(jìn)度要求，列出包括課本、設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊(cè)以及圖集在內(nèi)的主要參考書目，便于學(xué)生合理安排時(shí)間、明確設(shè)計(jì)重點(diǎn)，有效提高學(xué)習(xí)效率和課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

（2）遵循設(shè)計(jì)程序、全方位指導(dǎo)設(shè)計(jì)過程。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)遵循以下幾個(gè)程序即方案階段、計(jì)算階段以及上機(jī)操作制圖、出圖、答辯階段進(jìn)行，設(shè)計(jì)過程指導(dǎo)教師進(jìn)行全方位指導(dǎo)，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

第一，在方案選擇與計(jì)算階段，學(xué)生按照任務(wù)書中題目的要求確定樓面構(gòu)造、次梁和主梁截面選擇時(shí)，教師及時(shí)檢查，參與學(xué)生方案的選擇討論，給予其客觀指導(dǎo)。特別是在主樓截面選擇時(shí)，針對(duì)不同的跨度，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)主梁作變截面設(shè)計(jì)，為使學(xué)生溫故而知新，建議他們都進(jìn)行組合梁變截面設(shè)計(jì)；使學(xué)生明白結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作沒有唯一解，培養(yǎng)其良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下良好基礎(chǔ)。同時(shí)，教師在指導(dǎo)過程中，注意針對(duì)各個(gè)學(xué)生的不同特點(diǎn)，及時(shí)記錄學(xué)生的設(shè)計(jì)情況，為課程設(shè)計(jì)答辯提問做準(zhǔn)備。

第二，上機(jī)操作制圖階段，注意培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)的能力和查閱資料的能力。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪制施工圖。學(xué)生做課程設(shè)計(jì)時(shí)往往重計(jì)算、輕構(gòu)造，畫圖時(shí)表達(dá)不清；有些學(xué)生空間想象力較差，搞不清各構(gòu)件到底如何放置，不能準(zhǔn)確表達(dá)結(jié)構(gòu)構(gòu)造。教師事先給學(xué)生講解鋼結(jié)構(gòu)施工圖的繪圖要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)施工圖，了解其常規(guī)表達(dá)內(nèi)容和表示方法，指出易出錯(cuò)的地方。并根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合本次課程設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容對(duì)圖紙內(nèi)的文字說明、線型、尺寸標(biāo)注、圖名等做出明確要求；鼓勵(lì)學(xué)生查閱構(gòu)造手冊(cè)，對(duì)規(guī)范中規(guī)定的各種構(gòu)造措施在圖紙中應(yīng)有明確表示。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到：繪制的圖紙必須正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算思想，圖上每根線條都要有根據(jù)，要讓別人看明白，要便于審核人員審核、施工人員理解。防止出現(xiàn)圖紙與計(jì)算結(jié)果不對(duì)應(yīng)的情況。

課程設(shè)計(jì)不僅局限于教科書的內(nèi)容，設(shè)計(jì)時(shí)需運(yùn)用各種手冊(cè)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖集、工具書等，指導(dǎo)老師應(yīng)在任務(wù)書中列出主要參考資料，引導(dǎo)學(xué)生查閱各種資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)的能力。嚴(yán)格要求學(xué)生按照國家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)繪制施工圖，提高其實(shí)際動(dòng)手能力，盡早與行業(yè)接軌。

在此階段注重加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)思想，利用電算和手算結(jié)果互相復(fù)核、比較，將兩者有機(jī)結(jié)合；增強(qiáng)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)中的有關(guān)荷載組合、內(nèi)力組合、構(gòu)造要求等的認(rèn)識(shí)；通過利用PKPM等鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，使學(xué)生在學(xué)習(xí)軟件過程中，將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際工程相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)理論知識(shí)的理解和掌握，提高學(xué)生解決實(shí)際工程的能力，畢業(yè)后能較快融入工作。

第三，出圖階段，學(xué)生初步完成繪圖后，針對(duì)往年易出現(xiàn)出圖后部分線型與計(jì)算機(jī)中顯示效果不同的情況，要求他們打印出草圖。指導(dǎo)教師啟發(fā)學(xué)生自己先檢查錯(cuò)誤，然后再予以點(diǎn)評(píng)，待完善修改好后再打印正式圖紙。避免學(xué)生因盲目出圖錯(cuò)誤較多產(chǎn)生失落而對(duì)設(shè)計(jì)失去興趣，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

第四，答辯階段，教師結(jié)合學(xué)生設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)出現(xiàn)的問題和圖紙展示，對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問。此階段著重培養(yǎng)學(xué)生的概念設(shè)計(jì)能力和對(duì)總體結(jié)構(gòu)的把握能力，使學(xué)生借助概念簡化計(jì)算，懂得雖有一定誤差，但只要結(jié)構(gòu)概念清楚、定性準(zhǔn)確，就能很快選擇和確定最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、判斷施工圖設(shè)計(jì)階段計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果是否可靠。鞏固加深所學(xué)理論知識(shí)，提高其分析問題和解決問題的能力。

（3）認(rèn)真批改設(shè)計(jì)成果，完善評(píng)價(jià)體系。設(shè)計(jì)過程老師給予及時(shí)指導(dǎo)，同時(shí)認(rèn)真批改學(xué)生的設(shè)計(jì)成果，發(fā)現(xiàn)存在的問題，并用紅筆圈出來，讓學(xué)生明白錯(cuò)在哪里，避免在畢業(yè)設(shè)計(jì)或?qū)淼墓ぷ髦性俜浮Ｍㄟ^認(rèn)真批改設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算書，一方面及時(shí)掌握學(xué)生設(shè)計(jì)中存在的問題，另一方面培養(yǎng)和提高教師的個(gè)人工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和“做中學(xué)”的教學(xué)能力，為提高課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量提供可靠的保證。

課程設(shè)計(jì)成績以學(xué)生提交的設(shè)計(jì)成果為主，并綜合學(xué)生的設(shè)計(jì)態(tài)度、設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)、課程設(shè)計(jì)答辯等，客觀公正地評(píng)定學(xué)生的設(shè)計(jì)成績，有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（4）及時(shí)做好指導(dǎo)總結(jié)，為后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，指導(dǎo)教師認(rèn)真做好總結(jié)。通過問卷形式對(duì)課程設(shè)計(jì)的選題、教師的指導(dǎo)、中期檢查答辯、成績?cè)u(píng)定等進(jìn)行調(diào)查，了解課程設(shè)計(jì)中的實(shí)際狀況和存在的問題，以便今后有針對(duì)性地改進(jìn)，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力，為后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)提高土木工程人才質(zhì)量意義重大。近年來，我們?cè)阡摻Y(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)中從準(zhǔn)備教學(xué)文件、遵循設(shè)計(jì)程序、批改學(xué)生設(shè)計(jì)成果、認(rèn)真總結(jié)等幾方面進(jìn)行了有益的研究和探索，提出了一些改革措施。它們對(duì)提高鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的專業(yè)競(jìng)爭力，培養(yǎng)更加適應(yīng)市場(chǎng)需求的土木工程專業(yè)人才有重要的意義。

[1]戴素娟,郇筱林,劉艷.鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)選題的探討[J].大眾科技,2009(8).