基于工程實例庫的建筑結構專業軟件教學★

李 文 雄

(華南農業大學水利與土木工程學院，廣東 廣州 510642)

基于工程實例庫的建筑結構專業軟件教學★

李 文 雄

(華南農業大學水利與土木工程學院，廣東 廣州 510642)

針對建筑結構專業軟件教學中的問題，介紹了基于工程實例庫的實例教學方法。教學實踐證明，工程實例庫是案例教學的重要組成部分，工程實例教學不僅提高了學生學習的積極性、主動性和協作性，還培養了學生獨立分析和解決問題的能力，是適合土木工程專業課程的教學模式。

實例教學，工程實例庫，專業軟件

0 引言

建筑結構專業軟件是土木工程專業學生進行結構設計的主要工具。大學本科階段開設的相關課程，如《PKPM軟件應用》《結構分析的計算機方法》等，不但提高學生應用專業軟件的能力，而且能讓學生鞏固結構設計的理論知識，進一步提高解決實際問題的能力。然而，在專業軟件的教學課程中的教學案例通常為典型案例，普遍存在教學材料與工程實際脫節等問題，而且教學過程通常以講授為主，僅配合相應的簡單練習題并無法讓學生達到實際應用的水平。針對這一問題，不少學者已經提出了各種案例教學法[1-8]。所謂案例教學法[1]是指圍繞一定的教學目的，將采集到的學校教育教學和管理實踐中的真實事例加以典型化處理而形成的一種特定的教學案例，以供學生們分析、思考、討論并作出各自判斷的一種教學模式。這種教學模式有助于啟發學生思維，提高分析問題解決問題的能力。

根據實際教學經驗，建立工程實例庫并開展案例教學是土木工程專業軟件課程教學的一種有效的方法。本文將對基于工程實例庫的建筑結構專業軟件教學的實施方法及教學效果等問題進行討論。

1 工程實例庫

實現基于工程實例庫的專業軟件教學，首先要建立完善的工程實例庫。工程實例庫應滿足以下要求：

1)應包括不同建筑類型和不同層次的工程實例；

2)應具備擴展和更新的功能；

3)便于維護，能隨時添加工程實例使用情況和使用效果的功能，能記錄各工程實例的特點和難點；

4)每個工程實例應有供參考的設計成果。

實例庫中的工程實例來源于實際工程，通過收集近期或已建成的建筑、結構施工圖，根據以下要求進行分類和整理。首先，根據工程的復雜程度和建筑類型進行分類，例如，可以分為公共建筑、多層住宅、高層建筑、工業建筑等幾個建筑類型，在各建筑類型里，根據建筑的復雜程度分為簡單、中等難度和復雜等不同的等級。此外，所選的案例應具有針對性和代表性，一般應包含若干個重要知識點和設計難點，而且盡可能將大部分常見的建筑形式包含在工程實例庫中。再者，對于所收集的建筑方案，盡可能配有已完成的結構施工圖，以便于日后對學生的完成情況做對照和評價。

工程實例庫的日常管理是發揮其教學作用的關鍵。實例庫的管理項目包括實例更新、實例使用情況記錄、學生設計成果歸檔等等。首先，實例庫定期更新，例如，每年在所收集的工程實例中選擇適合的工程進入實例庫，淘汰一些不合適的工程。此外，及時記錄實例的使用情況非常重要，例如，設計題目、設計者以及設計成果和成績評定等均需要及時在數據庫中記錄，便于日后查詢。再者，在工程實例庫的使用過程中，還可進一步增加隨機選題和自動評分等功能，便于學生和教師的使用。

2 基于工程實例庫的專業軟件教學

2.1 PKPM軟件課程教學

工程實例庫可應用于PKPM軟件應用課程的教學中。以往軟件課的教學中，學生以完成統一的典型案例的設計工作為主要任務，通常忽略一些實際問題，導致學生在開始從事設計工作時未能很好地適應社會需求。有效地利用工程實例庫實施實例教學可改善這種情況。《PKPM軟件應用》課程，共32學時，可將教學內容劃分為3部分，第一部分著重介紹PKPM軟件的基本操作，占12學時，其中包括軟件建模、計算參數設置、計算結果查看、模型調整方法以及施工圖輸出等部分的基本操作方法；第二部分為實例講解，占8學時，選取一個典型的工程實例進行工程設計演示，由于在第一部分中通常未能深入講解關于結構布置和模型調整等方面的內容，在第二部分中將結合結構設計的主要規范條文進行分析，并讓學生掌握模型調整的思路和方法，讓學生掌握實際工程結構設計的基本過程；第三部分為學生實際操作部分，占12學時，以分組形式進行，通常以5名學生為一組，從工程實例庫中選取一個工程實例作為設計任務，組員自行分配任務并在規定時間內完成設計工作。學生在課堂上可以與指導教師進行討論，課后組員相互討論交流。設計完成后，每小組提交一份設計報告和一套施工圖紙。在第三部分工作中，對于同一個工程實例，可通過設定不同建設地點等基本條件，讓學生比較不同設防烈度引起的設計結果的差異。對于每組的設計成果，指導教師檢查后將組織該組學生進行點評，主要目的是讓學生認識到存在的不足以及進一步改進的方法。最后，將工程實例庫的使用情況做記錄，便于日后數據庫的管理和材料歸檔。

2.2 實例庫在畢業設計中的應用

工程實例庫在土木工程專業畢業設計中也能發揮作用，一方面，其中的工程實例可以作為畢業設計的題目，另一方面，也能作為學生畢業設計的參考材料。作為畢業設計題目時，可以根據學生的意愿，隨機分配不同難度等級的工程實例作為畢業設計題目，給出建筑施工圖，要求學生完成結構設計部分，最終提交相應的結構施工圖和結構設計計算書。一般來說，要求每個學生獨立完成一個工程項目的設計工作，而且實際操作中可以適當地將一個工程實例設定不同的基本條件，例如設定某工程建設在不同設防烈度的地區，以避免畢業設計題目的重復。畢業設計完成質量的要求比《PKPM軟件應用》課程分組設計的要求高，從結構方案的確定、PKPM建模、SATWE計算分析及模型調整、施工圖繪制等主要過程均應有充分的討論，一般要求學生每周均需作進度回報，以便于指導教師掌握學生的工作進度，發現問題及時解決。為了進一步豐富實例庫，學生在設計中遇到的主要問題，均應在工程實例庫的相應案例中進行記錄，以便于更好地對案例的特點進行歸納總結，日后能夠更有效地利用這些案例。例如，某高層建筑案例在學生設計中容易出現位移比不滿足規范要求或者某局部容易出現超筋的情況，應及時作好記錄，這樣，下次再使用此案例時可以更好地注意到這些問題。

3 案例教學方法教學效果及存在問題分析

3.1 發揮學生的主動性，培養學生獨立解決問題能力

傳統的“灌輸法”教學方式使學生學習的主動性受到很大程度的限制。基于案例庫的教學方法讓每個學生針對不同工程實例開展設計工作，避免了以往對同一個工程進行設計所帶來的問題。采用基于工程實例庫的教學方法，學生不再是旁觀者，他們必須針對各自實際工程中的問題，主動地查閱相關資料，獨立地提出解決方案。學生們開展的是親驗式的學習，所學的知識與經驗均來自于實踐。學生在分析和解決問題的過程中獲得知識，并培養了實際工程設計能力。學生之間可以相互交流設計經驗，不會直接照搬圖紙，每個同學都有發揮其自主性和創新性的空間。

3.2 案例教學法應注意的問題

實施基于案例庫的教學方法仍需要注意以下問題。首先，進行實際工程案例的設計必須以系統的理論知識和基本操作技能為基礎。對于專業軟件的學習，仍需要對軟件基本操作部分作介紹，學生熟悉了軟件的操作方法之后才能進一步展開工程實例設計。另外，開展工程實例教學時，所選用的案例材料十分重要，案例應具有代表性，不能過分簡單或復雜。因此，往往需要花費大量的時間和精力去收集案例和管理工程實例庫。而且，由于每個學生所做的工程實例均不相同，往往需要一對一的教學指導，這使教師的工作量大大增加，因此，如何分配教學和指導時間是需要進一步解決的問題。

4 結語

土木工程專業軟件的學習是本專業學生走向社會的關鍵環節，基于案例教學的方法已經受到關注和廣泛應用，而工程實例庫的建立是實施案例教學的重要基礎條件。在工程實例庫這個平臺上，可以更好地組織教學材料，也能讓學生進一步接觸實際工程，更能發揮學生的學習協作性、積極性和主動性。將工程案例庫與案例教學法聯合，并與其他教學方法有機結合起來能有效提高教學質量,培養出符合時代發展要求的新型高素質人才。

[1] 柯昌君，劉秀偉.《土木工程材料》課程案例教學法探索[J].貴陽學院學報(自然科學版)，2006,1(2):45-48.

[2] 岳芬芳.案例教學在土木工程專業課程教學中的應用[J].華章，2013(1):198.

[3] 蓋曉連，邰連河.工程案例教學在土木工程專業的應用研究[J].神州(下旬刊)，2013(3):79.

[4] 陳 怡，唐碧秋.一站式案例在土木工程專業教學中的研究[J].大眾科技，2013(5):215-216.

[5] 邵曉輝，孫 偉，王興杰.案例教學法在高職土木工程教學中的應用[J].中國科技投資，2013(22):467.

[6] 郭俊英，李西斌，齊 鋒.土木工程專業課案例教學模式探討[J].科技信息，2013(12):466.

[7] 湯小凝.《土木工程施工技術》課程案例教學法淺析[J].經濟師，2008(6):128,130.

[8] 崔武文，韓紅霞，王喜燕.案例教學在土木工程專業課程教學中的應用[J].教育探索，2007(5):51-52.

Teaching of professional software in civil engineering based on engineering example library★

LI Wen-xiong

(CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)

A case teaching methodology based on engineering example library is introduced for the problem of software teaching in civil engineering. Teaching practice has proved that the engineering example library is an important part of case teaching methodology. It is an appropriate teaching pattern in civil engineering. The case teaching method increases the students’positivity, initiative and cooperation in study and good problem solving skills are improved.

case teaching， engineering example library， professional software

1009-6825(2014)11-0271-02

2014-01-20★：華南農業大學教改課題

李文雄(1979- )，男，講師

G642.0

A