工程結(jié)構(gòu)課程改革初探

范國(guó)璽　楊樹(shù)桐　杜德潤(rùn)　劉曉春

摘要：本文介紹了中國(guó)海洋大學(xué)土木工程專業(yè)的發(fā)展歷程以及工程結(jié)構(gòu)課程的開(kāi)設(shè)背景、課程概況與培養(yǎng)目標(biāo)。基于工程結(jié)構(gòu)課程授課課時(shí)少，授課內(nèi)容多，章節(jié)內(nèi)容的獨(dú)立性與重復(fù)性，考核方式單一，學(xué)生積極性低等問(wèn)題，提出了該課程教學(xué)改革的建議。

關(guān)鍵詞：工程結(jié)構(gòu)；土木工程；交互式教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）44-0112-02

一、引言

受專業(yè)覆蓋面廣及行業(yè)涉及面寬等特點(diǎn)的影響，土木工程對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展至關(guān)重要。在當(dāng)前“大土木”專業(yè)背景下，培養(yǎng)具有較寬理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)適應(yīng)能力、較廣專業(yè)視野的土木工程專業(yè)人才是土木工程專業(yè)的最終目標(biāo)[1]。作為工程管理專業(yè)的必修課程——工程結(jié)構(gòu)，集理論與實(shí)踐為一體，在工程力學(xué)、建筑材料、建筑制圖等課程基礎(chǔ)上，圍繞建筑結(jié)構(gòu)的受力體系闡述各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能、計(jì)算原理和方法以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求等內(nèi)容[2]。對(duì)培養(yǎng)工程管理專業(yè)學(xué)生的土木工程專業(yè)素養(yǎng)起著舉足輕重的作用。

二、工程結(jié)構(gòu)課程簡(jiǎn)介

1.培養(yǎng)目標(biāo)。為提高工程管理專業(yè)學(xué)生的土木工程專業(yè)素養(yǎng)，工程結(jié)構(gòu)課程要求學(xué)生在數(shù)學(xué)、力學(xué)的基礎(chǔ)上，初步掌握建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和方法，為將來(lái)從事工程管理工作提供充分的結(jié)構(gòu)工程知識(shí)背景。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)旨在使學(xué)生具備簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)能力，使其能夠解決工程管理中簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)問(wèn)題；同時(shí)應(yīng)了解工程結(jié)構(gòu)的基本原理和方法，建立正確的結(jié)構(gòu)概念，保證其充分理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意圖，為其從事工程施工、造價(jià)、監(jiān)理等工作提供良好的結(jié)構(gòu)工程知識(shí)基礎(chǔ)。

2.課程概況。工程結(jié)構(gòu)Ⅰ內(nèi)容如下：建筑結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)方法講述建筑結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)選型、建筑結(jié)構(gòu)荷載與設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理講述材料的力學(xué)性能、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算、受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算、軸心與偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算、軸心與偏心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算、受扭構(gòu)件承載力計(jì)算、變形與裂縫寬度計(jì)算、預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)講述整體現(xiàn)澆式單向板肋形樓蓋、鋼筋混凝土現(xiàn)澆雙向板肋形樓蓋、鋼筋混凝土樓梯計(jì)算；混合結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)講述剛性、彈性、剛彈性方案房屋的相關(guān)計(jì)算、混合結(jié)構(gòu)房屋基本構(gòu)件與構(gòu)造措施、房屋的靜力計(jì)算方案等內(nèi)容。

工程結(jié)構(gòu)Ⅱ內(nèi)容如下：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理講述鋼材的力學(xué)性能、鋼結(jié)構(gòu)的連接、受彎構(gòu)件的計(jì)算原理、軸心受力構(gòu)件、拉彎構(gòu)件、壓彎構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原理、單層廠房鋼結(jié)構(gòu)、大跨鋼結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)；地基與基礎(chǔ)工程講述地基土的工程性質(zhì)及分類(lèi)、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原理、地基處理等內(nèi)容；建筑結(jié)構(gòu)新技術(shù)講述新型建筑結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)方法、工程結(jié)構(gòu)的事故處理等。

三、工程結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.授課課時(shí)少，授課內(nèi)容多。工程結(jié)構(gòu)包含土木工程各專業(yè)課程內(nèi)容，授課內(nèi)容眾多。在土木工程專業(yè)課程設(shè)置中，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、地基與基礎(chǔ)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等各專業(yè)課程授課課時(shí)均不少于32課時(shí)，而工程結(jié)構(gòu)課程的授課課時(shí)僅128課時(shí)。在有限授課課時(shí)內(nèi)講述眾多課程內(nèi)容，不可避免地降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.章節(jié)內(nèi)容的重復(fù)性與獨(dú)立性。工程結(jié)構(gòu)中各章節(jié)內(nèi)容具有明顯的獨(dú)立性。比如，荷載作用類(lèi)型方面，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、地基與基礎(chǔ)等章節(jié)，主要講述靜力荷載作用下構(gòu)件的受力性能與設(shè)計(jì)原理，建筑結(jié)構(gòu)抗震則重點(diǎn)講述地震作用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)件受力性能和設(shè)計(jì)方法的影響。此外，工程結(jié)構(gòu)中各章節(jié)內(nèi)容尚存在一定的聯(lián)系性，從而造成了部分內(nèi)容的重復(fù)。例如，建筑結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)方法，指出按承重結(jié)構(gòu)的類(lèi)型分剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等，講述各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的定義與受力特點(diǎn)，并對(duì)其變形與受力進(jìn)行了詳細(xì)分析；高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣介紹了剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的定義與受力特點(diǎn)。再如建筑結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)方法部分，分析了混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及所用材料的物理力學(xué)性能，而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理同樣介紹了各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及所用材料的力學(xué)性能。

3.考核方式單一，學(xué)生積極性低。目前，我校工程結(jié)構(gòu)課程的考核方式主要為閉卷考試，最終課程考核成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)構(gòu)成，平時(shí)成績(jī)與期末考試所占比例為20%和80%。平時(shí)成績(jī)根據(jù)出勤、課堂討論、課后作業(yè)、期中檢查等評(píng)定。上述考核方式在有限授課課時(shí)條件下，具有良好的效果。但實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，存在學(xué)生積極性不高、考核方式較單一等缺陷。

四、工程結(jié)構(gòu)課程教改方法

1.授課課時(shí)適當(dāng)增加，授課內(nèi)容適當(dāng)刪減。對(duì)于土木工程專業(yè)而言，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、地基與基礎(chǔ)工程等課程授課課時(shí)均在32課時(shí)及以上。在相同授課范圍的要求下，必然要對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)刪減。在改革的過(guò)程中要遵循把握主要內(nèi)容、突出重點(diǎn)內(nèi)容、穿插細(xì)節(jié)內(nèi)容的基本原則。以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理為例，所謂把握主要內(nèi)容，是指將鋼結(jié)構(gòu)三大連接方式及其計(jì)算、鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件、軸心受力構(gòu)件、拉（壓）彎構(gòu)件等內(nèi)容講述清楚，而有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)的塑性設(shè)計(jì)及抗震設(shè)計(jì)等內(nèi)容，則簡(jiǎn)單介紹即可；所謂突出重點(diǎn)內(nèi)容，是指重點(diǎn)講述計(jì)算公式的具體運(yùn)用，有關(guān)計(jì)算公式的推導(dǎo)可適當(dāng)講述；所謂穿插細(xì)節(jié)內(nèi)容，是指講述主要計(jì)算公式的過(guò)程中，對(duì)一些構(gòu)造措施處理進(jìn)行適當(dāng)講解。除此之外，在教學(xué)大綱不變的前提下，建議適當(dāng)增加本門(mén)課程的授課課時(shí)，以提供充足的授課時(shí)間。

2.章節(jié)內(nèi)容適當(dāng)歸類(lèi)，重復(fù)內(nèi)容合理整合。工程結(jié)構(gòu)課程各章節(jié)存在內(nèi)容重復(fù)的現(xiàn)象，針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，需要對(duì)該課程各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)歸類(lèi)。按照材料進(jìn)行分類(lèi)，可劃分為混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等內(nèi)容；按照荷載條件，可分為靜力計(jì)算、抗震設(shè)計(jì)；按照受力層次，可劃分構(gòu)件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。建筑結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)要介紹混凝土、砌體、鋼材等物理力學(xué)性能，框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等介紹選型，而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理則介紹相應(yīng)材料的力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)，如沖擊韌性、伸長(zhǎng)率、破壞形式、冷彎性能等，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則講述剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)的受力與變形分析。根據(jù)上述分類(lèi)，在實(shí)際授課過(guò)程中，既要講授各章節(jié)的聯(lián)系，又要避免章節(jié)內(nèi)容的重復(fù)講述，從而達(dá)到節(jié)約授課課時(shí)的目的。

3.考核方式多樣化，交互式教學(xué)的運(yùn)用。為提高工程結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)消除傳統(tǒng)考核方式的弊端，積極探索靈活多樣的考核方式。為此需要豐富考核內(nèi)容，采取多種手段和方式對(duì)學(xué)習(xí)效果與成績(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如平時(shí)考勤、課堂問(wèn)答、課堂討論、課后作業(yè)、學(xué)習(xí)心得、課程建議調(diào)查、小組試講、授課內(nèi)容總結(jié)等方式，以此彌補(bǔ)單一、枯燥考核方式的不足，逐步形成有利于促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)提高和能力培養(yǎng)的考核評(píng)價(jià)機(jī)制。

結(jié)合多種考核方式，開(kāi)展交互式教學(xué)，體現(xiàn)教師的引導(dǎo)作用，突出學(xué)生的主體地位，可有效促使教學(xué)水平的提高。根據(jù)情境和過(guò)程的不同，交互式教學(xué)以多種形式出現(xiàn)，相互作用以縱向或橫向的方式出現(xiàn)。交互式教學(xué)可分為師生交互、人機(jī)交互以及一些潛移默化的相互影響、相互啟發(fā)。傳統(tǒng)的交互式教學(xué)以反饋和交流為主要特征，目的是構(gòu)建一個(gè)互相信任、尊重和平等的學(xué)習(xí)氛圍，通過(guò)對(duì)話和傾聽(tīng)實(shí)現(xiàn)師生之間和學(xué)生之間的雙向溝通，進(jìn)而在合作和交流中加深對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及白板在教育中的廣泛應(yīng)用，基于網(wǎng)絡(luò)及白板環(huán)境的交互式教學(xué)迅速興起，它促使了學(xué)生主體地位的真正確立，其學(xué)習(xí)的自主性、能動(dòng)性、合作性得到充分發(fā)揮，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。為此，新形勢(shì)下交互式教學(xué)以問(wèn)題主導(dǎo)、小組主導(dǎo)、課堂互動(dòng)、多媒體輔助、網(wǎng)絡(luò)交流等多種形式出現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)以教為主（教師“滿堂灌”）向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變、以課堂為主（過(guò)分重課堂）向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變、以結(jié)果評(píng)價(jià)為主（過(guò)分重分?jǐn)?shù)）向結(jié)果過(guò)程結(jié)合轉(zhuǎn)變。與此同時(shí)，交互式教學(xué)需要教師靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，注重各種教學(xué)方法的優(yōu)化組合，熟練處理教材的系統(tǒng)性并突出講授的重點(diǎn)，善于用明白、易懂的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)深度理論、深邃思想、深刻思路，善于應(yīng)用啟發(fā)式，吸引學(xué)生同步思維，從而不斷提高講授的藝術(shù)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性。

五、結(jié)論

為提高授課效果，需要適當(dāng)增加授課課時(shí)，此外，需要合理調(diào)整授課內(nèi)容，堅(jiān)持把握主要內(nèi)容、突出重點(diǎn)內(nèi)容、穿插細(xì)節(jié)內(nèi)容的基本原則；為避免部分內(nèi)容的重復(fù)講述，需要對(duì)該課程各章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行合理歸類(lèi)；為保證教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，需要靈活運(yùn)用多樣的考核方式，開(kāi)展交互式教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]方薇，李盛.“土木工程概論”課程教學(xué)改革芻議[J].中國(guó)電力教育，2014，（21）：68-69，71.

[2]楊志勇，吳輝琴.建筑結(jié)構(gòu)[M].第2版.武漢理工大學(xué)出版社，2012.