以學生視角談大學生結構設計競賽參與與思索

本文以學生視角談大學生結構設計競賽對培養大學生專業素質、實踐能力、創新精神和團隊協作意識的作用，并提出了一些對競賽賽制和組織的思考。

大學生結構設計競賽是教育部批準的9個全國大學生科技創新賽事之一。其宗旨是培養大學生的創新意識，合作精神，提高大學生的創新設計能力，動手實踐能力和綜合素質，并加強高校間的交流與合作[1]。從2005年起，大學生結構設計競賽已成功舉辦九屆，第十屆大學生結構設計競賽將在天津大學舉辦。除了國家級比賽之外，各省也在國賽之前開展了省級選拔賽，吉林省在2015年9月也舉辦了第六屆吉林省大學生結構設計大賽，賽題與國賽賽題基本一致。

本文以大學生參加吉林省結構設計競賽之后，對各個參與環節進行的反思為切入點，從學生視角討論對大學生結構設計競賽的參與與思索。

1 專業素質的培養

1.1 方案論證

方案設計是結構設計的第一步，在賽題的要求下建立各種橋梁模型，例如桁架橋，梁式橋，拱橋以及斜拉橋等，從整個模型的建立之初，到最后的比賽方案，經過了數次修改，由此看來，一套方案必須在牢固掌握專業基礎知識的前提下，經過嚴格縝密的思考和多次的反復論證才能成熟。這一過程使學生對理論知識的掌握和設計能力都得到了很好的鍛煉和提高。

1.2 計算書撰寫

對于本科生來說，撰寫計算書無疑是比賽最為困難的部分，將方案設計、制作工藝、力學計算、驗證試驗等等內容最終以完整、可信而且符合邏輯的方式呈現在計算書中，對于學生的專業寫作能力、邏輯思維能力和初步科研能力的培養都非常有好處。

1.3 有限元軟件學習

對于本科生來說，有限元軟件是很陌生很高深的，為了更精確的模擬方案的力學特性，學生在指導教師的幫助下，學習了使用ANSYS軟件進行建模分析，通過學習發現，軟件本身并不難，只是理論的一個形象化界面化的再現，使學生對彈性力學、計算結構力學和有限元等課程融匯貫通。

2 實踐能力培養

2.1 加強動手能力

手工制作水平一直是大學生結構競賽中制勝的法寶之一，從第五屆結構設計比賽開始，比賽材料開始采用竹皮，這對參賽隊員的手工制作的精細程度有了很大挑戰，需要參賽隊員長時間的練習和對加工工藝的不斷創新，才能制作出用料節省，性能卓越的結構構件。如本次吉林省大學生結構設計競賽的參賽隊伍吉林大學的柱構件制作工藝令人嘆為觀止，采用圓柱支撐，柱子的截面僅有4根火柴棍大小，這種工藝若沒有日積月累的鍛煉，是難以達到的。

2.2理論聯系實際

在大學期間讓學生真正去完整的實現一個工程是很難實現的，但結構設計競賽給學生提供了新途徑，以本次競賽為例，大大加深了參賽學生對于橋梁的認識，而且在競賽中，還用到了大量的力學、結構設計、工程制圖等方面的知識，

學生必然要對通過對現實橋梁的觀察以及對結構體系的認識，無論是從橋面還是到橋墩，學生能夠運用所學理論知識將理論轉化為現實模型，并且大部分教材大都注重對結構構件的分析，往往忽略整體。通過本次比賽，能夠加強著重對整體構件的分析，幫助學生建立較為完整的理論知識體系。并且通過對構件（例如橋面、橋墩）等細長柱的壓桿穩定試驗，竹帶的拉伸試驗對材料性能有較為深刻的認識。

3 團隊協作能力及創新能力培養

3.1 培養團隊協作意識

結構競賽以3人為一小組，在規定的時間將模型制作安裝完成，不僅僅是對學生個人能力的檢驗，也是對團隊合理分工，協同工作能力的訓練，因此，想要取得優異成績，一個優秀的團隊必須經過長時間的磨合，取長補短，這也是不斷提高隊員之間溝通能力的過程。此外，通過參加結構設計競賽，還可以認識很多外校同專業的優秀學子，拓寬學生的眼界。

3.2培養創新意識

結構設計競賽題目的特點是就有很強的開放性，這使參賽隊員有很大的發揮空間[2]，在方案論證階段，每名參賽隊員可以將自己深思熟慮或者靈光一現的想法表達出來，而這種創新往往又是建立在對力學等基礎知識牢固的掌握基礎之上的，一個成熟的有競爭力的參賽作品，不僅需要經過多次錘煉的結構設計方案，還需要很多新穎的有創意的加工技巧。此外，通過開放學生創新實踐中心實驗室，還可以使學生通過設計實驗驗證自己的想法，形成一個完整的創新思維回路，這對提高學生的創新意識和創新能力有顯著作用。

4 對競賽本身的思考

作為競賽的參與者，對競賽的賽制和組織提出以下幾點建議：

（1）扣分制度應在賽前明確，讓學生模型的制作能夠有針對性；

（2）模型制作場地應靠近加載場地，避免在搬運模型過程中意外造成的模型損壞；

（3）模型檢查（包括量尺和稱重）過程應透明公開，這樣更有利于促進各個參賽隊之前的交流，尤其是省級比賽，多了解其他參賽組的細節對于最終參加國賽是很有好處的；

（4）結構競賽的核心還應該是結構體系的創新和設計，從賽題上過分的強調手工制作和引入較多不確定性因素（如小車加載）會偏離競賽的初衷。

5 結語

大學生結構設計競賽為土木工程專業學生提供了一個高品質、高檔次的鞏固專業知識、培養創新意識、加強協作交流的平臺，以參賽學生的視角看，該比賽對土木工程專業人才培養的效果十分顯著，應更廣泛地開展省級、校級競賽，讓更多的學生能夠參與其中。

基金資助：東北電力大學教育改革研究立項——引入競賽機制的卓越工程師班鋼結構課程綜合考評體系的研究與實踐中的部分研究成果

（作者單位：東北電力大學）