《荷載與結構設計原理》教學方法思考

王青 徐港

【摘要】本文介紹了《荷載與結構設計原理》這門課程的內容和特點，分析了該門課程在教學環節中存在的共性問題，并對其進行剖析和論述，提出了一些較實用的教學改進措施，希望能夠為提高教學質量、培養具有創新思維能力的綜合型人才提供參考。

【關鍵詞】荷載與結構設計原理 教學方法 改進措施

【中圖分類號】TU3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）06-0029-01

1.概述

為了適應厚基礎、寬口徑的人才培養目標，土木工程的新課程體系由如下六大模塊組合而成[1]：①結構分析；②荷載與結構設計準則；③結構設計基本原理；④結構工程設計；⑤結構試驗與測試；⑥結構工程施工。

其中，第2模塊的知識內容，以前散落在有關結構設計課程的教學內容中，缺乏系統性，且重復過多，現已將其整合為一門獨立的課程：荷載與結構設計原理。這一課程目前已被國家高校土木工程專業指導委員會采納，并列為土木工程專業必修基礎課程。該課程旨在使學生熟悉工程結構各行業中常見的荷載類型及其特點，掌握結構設計理論和方法，了解規范建立的可靠度理論背景，為今后培養工程結構的設計計算能力和科研創新能力打下必要的基礎。

本文主要分析了“荷載與結構設計原理”課程在教學環節中存在的主要問題，并對其進行分析和解決，提出了一些改革措施。

2.存在問題

《荷載與結構設計原理》課程內容大致分為兩個部分[2]：荷載分析和結構設計方法分析，其特點為：理論性較強，且較多地用到了數學中數理統計的知識，許多學生感覺課程抽象枯燥，接受起來較困難。筆者在該課程教學和實踐過程中，歸納總結了目前存在的一些主要問題，具體如下：

1）學生對各類荷載的作用方式理解不夠。

《荷載與結構設計原理》一般安排在第五個學期，此時大部分專業課程尚未接觸，學生對各類荷載的工程背景了解不夠，以至于往往只停留在對條文和公式的死記硬背上，難于深入理解和掌握荷載的作用方式、計算思路。

2）不同工程中需要考慮的荷載有所不同，同類荷載的計算方法和考慮方式也各有偏重，學生對此缺乏理解。

3）設計方法中，較多地用到了概率論、數理統計、可靠度方面的知識，學生在此方面理論基礎不扎實，學到此處常感覺課程抽象、難以理解、無所適從。

3.教學改進措施

筆者認為，教師需針對學生情況理清課程體系和授課重點，有的放矢，刺激學生的學習興趣，使得教與學能較為融洽地相互配合。針對前述共性問題，以提高教學質量、培養應用型人才為目標，提出以下幾個方面的改進措施供參考。

1）理清知識結構，突出課程主線。

在緒論中，首先介紹本課程的課程性質、主要內容、基本特點和學習方法，使得學生充分了解“為什么學”、“學什么”和“怎樣學”等基本問題，掌握本課程的學習主線。在以后的課堂講解過程中，教師還宜不時地強化這條學習主線，并根據學生的實際情況去粗取精、突出重點，從而使學生有明確的學習目標，達到事半功倍的效果[3]。

2）交代工程背景，介紹預備知識。

例如，在講述廠房中的吊車荷載時，建議先介紹廠房排架的結構組成、荷載類型和傳力方式作為預備知識，若有條件時還可帶學生進行有吊車的廠房排架結構的實地參觀，使得學生對吊車荷載的工程背景、產生原因、荷載傳遞方式和特點有更清楚的認識，并利用多媒體輔助教學，通過理論與實踐的結合刺激其學習興趣，以便對移動荷載的特點以及豎向、橫向、縱向吊車荷載標準值的確定方法有更準確的理解。

不同工程結構需考慮的主要荷載類型也有所不同。例如，建筑結構需考慮樓面活荷載，而橋梁結構則需考慮汽車荷載。這兩類荷載都是可變荷載，但是作用方式和特點不同，計算方法也各不相同。建議教師在講課中適當地補充兩類工程結構的結構布置和荷載傳遞方式。

3）結合工程實例，重視實踐應用。

在課程中宜盡可能結合工程實例進行分析，既可將抽象的知識概念具體化，便于學生理解，又可刺激學生的求知欲。課程基本內容結束后，教師還可找一些建筑結構、橋梁結構、水工結構等工程實際案例，指導學生進行結構上各類荷載計算、內力組合和可靠度分析，將課程所學內容融會貫通，并強化學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力。

4）詳略得當，突出基本思路。

為了給混凝土結構、砌體結構、鋼結構等專業課程打好基礎，大部分高校將“荷載與結構設計原理”課程安排在第五個學期，此時結構力學中的動力學知識尚未學到。因此，對于地震作用一章，建議可著重介紹相關概念和地震反應譜法的基本理論、思路，具體的公式推導和計算方法可待“結構抗震”課程再做詳細講授。

此外，結構可靠度的計算分析也宜詳略得當，建議將數理統計的一些必要概念（隨機變量、正態分布、特征值、分位值等）靈活穿插于分析思路中，以圖、表、舉例等形式較生動地喚起學生對相關數學知識的記憶，并在此基礎上講清可靠度計算的基本理論和實用方法。筆者認為，講授過程中宜盡量避免長篇累牘地進行數學推導和演算，充分發揮多媒體教學的優勢，將抽象的數學理論和概念用較形象生動的圖、表或者動畫表現出來，激發學生的學習興趣。

4.結語

筆者多年來從事土木工程專業相關課程的教學工作，對厚基礎、寬口徑的人才培養目標和本專業的課程體系構成有較深刻的理解。以上是我在講授《荷載與結構設計原理》這門課程中積累的一些總結和體會，謹供參考，衷心希望能夠為提高教學質量、培養具有創新思維能力的綜合型人才貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]李國強，陳以一等.土木工程專業結構工程課程體系與教學內容改革總體方案[J].高等建筑教育， 2002，43（2）：53-54.

[2]季靜，羅旗幟等.工程荷載與結構設計方法[M].北京：中國建筑工業出版社， 2013.6.

[3]吳長偉，齊浩亮等.面向應用型本科數據結構課程的教學探討[J].黑龍江科技信息，2011，23：224.