面向建筑工程專業(yè)《鋼結構設計》課程教學改革探討

陳伏彬

（長沙理工大學土木與建筑學院，湖南 長沙410114）

0 引言

我國鋼結構行業(yè)起步較晚，但經過20年的迅速發(fā)展，建筑鋼結構已在大型公共建筑、民用建筑、工業(yè)建筑以及大跨橋梁結構等領域得到廣泛應用，如大型體育場館、機場航站樓、火車站、工業(yè)廠房、輕鋼建筑等。伴隨著建筑節(jié)能和建設節(jié)約型社會的需要，鋼結構作為綠色建筑的新興行業(yè)，其發(fā)展的步伐更是突飛猛進。目前，鋼結構人才的市場需要供求矛盾十分強烈，往往呈現極度供不應求的態(tài)勢。因此，加強對鋼結構專業(yè)人才的培養(yǎng)成為高等院校培養(yǎng)結構工程專業(yè)人才的一個重要方向。

《鋼結構基本原理》[1]是高等院校培養(yǎng)鋼結構專業(yè)人才的一門重要專業(yè)課程，著重培養(yǎng)學生對鋼結構基本原理的基本概念以及對原理的理解與掌握，包括材料特性、各類基本構件（軸心受壓、受拉、受彎、受剪、受扭、拉彎、壓彎、以及它們的組合受力等）的受力特點與計算方法、構件連接等三大主要方面內容?！朵摻Y構設計》[2]這門課則是以《鋼結構基本原理》為基礎，以具體的工程實踐為依托，關鍵講授與工程實際相關的細節(jié)內容，它是引導學生從理論基礎到工程實踐的紐帶，起到承上啟下的作用。

1 《鋼結構設計》課程簡介

長沙理工大學土木工程專業(yè)學生在學習完《鋼結構基本原理》后，在第七學期學習《鋼結構設計》這門課程。講授的主要內容包括：鋼屋蓋結構設計、單層工業(yè)廠房鋼結構設計、多高層鋼框架結構設計、鋼管結構設計和鋼網架結構設計等五個方面，內容涉及面較廣。而根據“厚基礎、寬口徑”的應用型專業(yè)人才培養(yǎng)模式[3]，分配給該課程的學時僅為32學時。如何在有限的時間內完成教學大綱所要求的內容是任課教師需要亟待解決的問題。

2 《鋼結構設計》課程教學方法探討

2.1 教師備課

古語云“師者傳道授業(yè)解惑也”，作為高校教師首先應以自身的素質提高為前提。上課難，上好課更難。備課尤為重要，因為這里包含多種因素，你既要對你將要講授的內容非常熟悉，同時你還要考慮到這些內容與本課程、本專業(yè)、甚至其它知識有哪些關聯。每門課程都有自身特點，鋼結構設計就有理論與實踐緊密結合的應用型特點，我們培養(yǎng)的也是具有一定學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的應用型工程技術人才，如何能將大量工程實踐引入到教學過程，如何能用理論知識指導工程實踐，需要教師課前的充分備課，不僅僅是教材知識，更重要的是反應理論的實踐例證。因此任課教師要有扎實了理論基礎外，還應有豐富的工程經驗，而年輕教師往往工程經驗不是非常豐富，這就要求年輕教師需要收集大量的資料、現場考察并且及時消化。

2.2 授課方法

2.2.1 理論與實踐相結合[4]，以問題的主線為基礎重點講解

《鋼結構基本原理》課程主要講授結構體系中的某個局部構件及其抽象化的力學計算模型，與實際復雜的結構體系具有一定的差距，若學生對實際工程不了解，缺乏建筑結構的整體概念，則理論基礎就會與工程實際的梁、板、柱、節(jié)點等存在一定的差異。在《鋼結構設計》課程中適當增加不同類型的工程實際，讓學生可以根據整體結構體系，分析各構件之間的傳力關系，建立正確的力學計算模型，結合已有的鋼結構基本原理知識，進行正確的分析。在案例教學過程中讓學生無形地就能掌握枯燥的理論，開展“參與式”教學[5]。通過學生之間的討論、老師的點評從而激發(fā)學生的學習興趣，做到教學相長。

鋼結構與混凝土、砌體結構等其它門專業(yè)課程，具有共性又具有其特性。鋼結構的主線主要圍繞材料性能、構件設計（強度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定）和節(jié)點設計。那么，我們在授課的過程中，可以將整體結構分解為一個個的“零件”，對“零件”分析后再進行整體組裝，從而形成的一個“局部”與整體間的相互轉換。將這一主線作為授課的風向標，結合工程實際進行相應演算分析，不但可以讓學生重新拾回被遺忘的鋼結構基本概念與理論，又能與結構體系相結合。

2.2.2 多媒體教學

多媒體教學是指在教學過程中引入以多媒體計算機為核心的現代教學工具和手段的一種新型的教學模式，其可通過文字、圖形、動畫、聲音等多種方式對學生的感官形成多種刺激，從而更為有效地突出教學中的重點[6]。多媒體教學能帶來更豐富、更直觀的信息，越來越被教師們所采用。在制作多媒體課件的過程中應遵循：教育性、技術性、藝術性與可操作性，否則會淪為教材的一種“克隆”。

《鋼結構設計》課程需要推導的理論公式相對較少，而更多的是一個體系的介紹與分析。教師通過工程實際的整體圖片、局部放大圖片、甚至一個結構體系的分解動畫等，讓學生如臨工程現場或者在其腦中形成完整的受力與傳力模型，這樣將有助于學生對知識點的吸收。應用現代教育技術，確保教學內容的呈現富有強烈的表現力和藝術感染力，使得教學過程變得“聲色俱全”。

2.2.3 課程設計與畢業(yè)設計

課程設計和畢業(yè)設計是《鋼結構基本原理》和《鋼結構設計》課程的后續(xù)環(huán)節(jié)，是一個“練兵的戰(zhàn)場”，也是學生從學校學習到企業(yè)工作的橋梁。教師在這一過程應做好指導與引導作用，不能一味的“授人以魚”，而要“授人以漁”。要努力培養(yǎng)學生的自主發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力，這也是培養(yǎng)高水平應用型人才的一個關鍵方面。教師在整個指導過程中應以身作則，要求學生在解決工程問題的過程中必須中規(guī)中矩，符合國家規(guī)范、規(guī)程以及相關的法律條文，做個每個參數、每個步驟都合理合法，并要求采用規(guī)范的專業(yè)術語。同時，還應加強對學生的語音表達能力、團隊協作能力等的培養(yǎng)。

2.2.4 加強軟件技術的應用

作為結構工程師，在工作期間主要是通過計算手冊以及借助分析軟件進行結構分析計算。因此，對于作為即將步入工作崗位的畢業(yè)生，應該具備如何查找資料以及分析軟件的應用。

計算機作為現代技術的有力手段，它的作用越來越重要。計算機運用能力也是工程素質的一個重要方面。因此在課堂教學以及課程設計與畢業(yè)設計過程中，應提倡同學采用手繪圖的同時也需要熟練采用Auto CAD軟件進行繪圖，除結構分析手算外，還需借助結構分析軟件（如PKPM、SAP、3D3S等）來進行結構與構件的分析。比如在進行單層工業(yè)廠房授課時，教師應采用某種計算軟件（如3D3S）進行結構的建模。在建模過程中向學生講解如何定義結構的材性、構件屬性、支座類別，如何定義構件的計算長度，荷載的如何取值等問題。通過實際的案例，將結構體系的支撐系統以及作用如何體現在軟件的結構計算單元中進行描述與講解，不但能增強學生對知識點的掌握，而且還能使學生將理論基礎、工程實踐通過分析軟件的計算模型串成一個整體。筆者在講授《鋼結構設計》這門課程時就是采用此種方（式，調動了學生主動學習的積極性，激發(fā)了其對專業(yè)知識及技能的渴求，達到良好的教學效果。

2.3 考核方式改革探討

培養(yǎng)的是具有扎實基礎又有很強動手能力的應用型專業(yè)人才是我們專業(yè)的辦學宗旨。對于實踐性很強的課程，單純的采用傳統的成績考核明顯已不太合適，應從傳統的考核學習成績轉變?yōu)樵u價學習成效。

考核過程中遵循“知識、能力、素質”全面發(fā)展的要求，學生總成績包含期末成績與平時成績兩部分。平時成績主要以平時作業(yè)、出勤、問題回答與互動情況確定，并且應適當提高平實成績比重，以激發(fā)學生的對課堂教學重視和對平實知識的積累。

3 結語

《鋼結構設計》是一門實踐性很強的綜合性課程。期待通過不斷地對教學方式、教學內容的改進和嘗試，更好地培養(yǎng)學生的工程素質、激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，為社會培養(yǎng)具有高素質的應用型專業(yè)人才。

［1］沈祖炎，陳揚驥，陳以一.鋼結構基本原理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［2］胡習兵，張再華.鋼結構設計[M].北京：北京大學出版社，2013.

［3］王曉菡.鋼結構課程的教學方法分析與探討[J].高等建筑教育，2009,18(3)：118-119.

［4］劉凌云.鋼結構課程教學改革初探[J].教育與職業(yè)，2007，29：190.

［5］雷書華，李前進，高偉.項目教學法”在工程管理專業(yè)實踐教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2010，7：129-130.

［6］董薇.多媒體教學方法與傳統教學方法[J].黔東南民族職業(yè)技術學校學報：綜合版，2006,2（3）：45-48.