淺析結構設計競賽對大學生綜合能力的培養

李揚+汪秋紅

（湖北工業大學建筑工程系，湖北 武漢 430068）

摘要：大學生結構設計競賽是一項極富創新意識和挑戰意識的科技競賽，但受到參賽經驗以及培養理念及模式等方面的限制，部分高校在參加大學生結構設計競賽的過程中，教師的積極引導作用常難以充分發揮，學生的綜合能力并未通過競賽得到有效提高。結合大學生結構設計競賽指導教師的經歷，就目前大學生綜合素質發展方面面臨的問題進行深入分析。以第八屆中南地區大學生結構設計競賽為例，對如何通過大學生結構設計競賽實現大學生綜合能力的培養進行分析和研究，所得結論供國內同行借鑒和參考。

關鍵詞：大學生結構設計競賽；綜合能力；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）18-0212-02

一、引言

大學生結構設計競賽作為土木工程專業創新性和實踐性最強的學科競賽，是教育部確定的全國九大大學生學科競賽之一，如何充分發揮競賽對土木工程專業實踐教學的指導作用，對未來卓越土木工程師培養計劃的順利實施具有重要的意義。結合近年來多次指導省級以及國家級大學生結構設計競賽的經歷，就目前結構設計競賽在大學生創新能力培養方面面臨的問題進行深入分析，以第八屆中南地區大學生結構設計競賽為例，對如何通過大學生結構設計競賽實現大學生綜合能力的培養進行分析和研究，供國內同行借鑒和參考。

二、當前結構設計競賽所面臨的主要問題

（一）大學生結構競賽指導方法和指導體系仍不健全

目前，許多高校仍缺乏科學系統的大學生結構競賽指導方法和指導體系。許多高校在競賽中只重視拿不拿獎，而不重視如何通過競賽培養學生靈活運用知識的技能。競賽指導多數停留在讓參賽學生埋頭苦練上，因而尚未形成科學系統的大學生結構競賽指導方法和指導體系，其指導水平遠未能達到教學藝術的高度。同時，目前許多高校籌備結構設計競賽時，教師的指導與學生的自主創新之間尚無法得到全面的協調。

（二）對學生專業知識拓展的限制

目前，以專業知識指導結構設計競賽，反過來以結構設計競賽促進專業課程教學的有效互動模式還沒有形成，在很大程度上制約了競賽向專業課程反饋、促進作用的發揮。比如，部分學生雖然能夠動手制作承載力較高，且外觀精美的結構模型，然而在競賽模型展示階段，一被問到有關結構力學、材料力方面的知識，學生卻常常回答的“驢頭不對馬嘴”。因此，構建一套結構設計競賽反饋指標體系，評價土木工程專業學生對專業知識的應用能力，促進專業課程教學，是目前需要深入研究的課題。

三、高校大學生結構設計競賽培養模式的建議

針對目前結構設計競賽在培養大學生綜合能力領域所面臨的主要問題，筆者提出如下改進建議，為結構設計競賽對大學生綜合能力的培養模式提供一點參考。

（一）構建結構設計競賽實踐培訓與專業理論相結合的教學模式

由于結構設計競賽的參賽同學多為二年級或三年級學生，二年級學生已學完理論力學，正在學習材料力學，三年級學生已學完理論力學和材料力學，正在學習結構力學和鋼筋混凝土結構、橋梁設計等專業課。通過結構設計競賽中的指導，促使學生將所學力學知識以及其他相關專業課知識直接進行應用，從而增強大學生的知識綜合運用能力、理論聯系實際的能力、動手動腦的創新能力以及力學分析軟件的應用能力，實現學生基本專業素質的提高。結合土木工程的各專業模塊（如建筑工程方向、道路與橋梁工程方向等）開設符合專業特點的結構創新設計講座，將科技創新活動納入實踐課程教學體系中，更能突出其在實踐創新能力培養中的地位和作用。講座知識可涵蓋不同模塊的專業創新內容，如建筑工程方向可以房屋建筑結構為主，道路與橋梁工程方向可以橋梁結構為主，滿足不同模塊學生的要求。結構創新設計講座可結合專業課的實踐性教學環節來設置，開設諸如構件模型（如梁、板、柱、墻、基礎等）、結構模型（建筑、橋梁、高聳結構、大跨及空間結構等）設計制作及加載試驗等一系列內容的創新實踐講座。開設創新設計講座將有助于增強學生對專業知識的直觀認識和理解。

（二）建立以結構設計競賽為平臺的教師教學與科研團隊

以第八屆全國結構設計大賽為例，為了能在此次大賽中取得好成績，湖北工業大學特組織了結構設計大賽指導老師團隊，其中以蘇駿教授為主要負責人，團隊成員包括余佳力老師（主要從事結構工程研究）、張晉老師（主要從事力學專業研究）和李揚老師（主要從事材料耐久性研究）。在大賽籌備期間，蘇駿教授總負責比賽準備階段的組織和策劃，具體包括試驗加載設備的購買引進、與其他兄弟高校的交流溝通，并對結構選型方案的最終確立進行審核；余佳力老師主要負責隊員的招募和選拔，并引導學生進行結構模型的選型；張晉老師主要負責進行結構模型的力學仿真分析，將分析過程及方法傳授給學生；李揚老師主要負責對學生進行材料性能試驗方面的培訓、計算說明書撰寫能力的培養等。每個指導老師均充分發揮了自己的專業優勢，實現了整個指導隊伍的良性循環發展。

四、培養實例

結合第八屆中南地區大學生結構設計競賽的指導經歷，通過對師生競賽準備過程及競賽具體環節的結果分析，給出切實可行的培養和指導建議。結構設計競賽在準備過程中基本分為如下幾個環節：

1.在確立結構方案階段。指導老師初步向學生提供幾種可行的結構方案，由學生結合自己的理論分析和模型加載效果進行結構方案的改進，或另行確立結構方案。應予以指出的是：該階段老師不要直接指定結構的方案，而是讓學生自己去思考和確定，從而激發學生的設計熱情和創新意識。

2.在理論分析階段。指導老師向學生進行了有關Ansys以及Sap2000有限元分析軟件培訓，并要求學生把擬設計的結構構件制作成試件進行受力性能試驗分析，從而讓學生了解竹材的力學性能，為理論分析提供參考依據。該階段，教師不要代替學生完成理論分析，而是掌握“授之以魚不如授之以漁”的道理，要求學生切實提高力學分析和試驗研究的能力，為日后開展更深入的理論創新研究打下堅實的基礎。

3.進行模型制作和加載試驗。在初步確定了結構的制作方案之后，要求學生進行模型的制作并進行加載試驗，通過試驗結果對模型進行改進。通過反復試驗加載實現結構的優化，提交最終的模型方案。在這個階段，要切實通過該環節提高學生的動手實踐能力、試驗分析能力。同時應在該環節完全模擬結構設計大賽正式舉辦的過程，從而使學生克服參賽時緊張、焦慮的情緒，培養良好的心理素質。

4.正式參加比賽期間。要求學生在認真完成自己模型的同時，利用空余時間與其他高校師生交流有關結構模型設計方面的經驗，在模型展示和加載階段認真研究他人模型的優劣。

五、總結

通過結構設計競賽對大學生綜合能力進行培養，才能真正體現大學生結構設計競賽的價值和意義。結合自身大學生結構設計競賽的指導經歷，對高校大學生結構設計競賽培養模式的建議提出了建議：構建結構設計競賽實踐培訓與專業理論相結合的教學模式，建立以結構設計競賽為平臺的教師教學與科研團隊，由此提高學生參與科技創新活動的熱情，并促進土木工程創新團隊的培養、教學與科研團隊的組建，實現土木工程學科學術與研究的縱深發展。

參考文獻：

[1]陳天虹，葛龍威，吳建華，等.從大學生結構設計競賽看學生創新應用能力的培養[J].浙江科技學院學報，2005，17（4）：298-300.

[2]賈傳果，張川，李英民，等.結構設計競賽對土木工程專業本科教育重要性的探討[J].高等建筑教育，2014，23（1）：133-135.

收稿日期：2016-11-29

基金項目：湖北工業大學教研項目：《基于結構設計競賽的大學生創新能力培養研究》，課題編號：2014066

作者簡介：李揚（1986-），男，工學博士，講師，研究方向：混凝土結構教育教學研究。