應(yīng)用型本科院校鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課堂教學(xué)方法探討

歐陽祥森　陳金陵　王軍　陳愛軍

摘 要 通過對應(yīng)用型本科院校鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)現(xiàn)狀進行分析，指出了其教學(xué)中存在的問題，并對課堂教學(xué)內(nèi)容的選擇、課堂教學(xué)方法的改進進行了探討，為尋求實用合理的應(yīng)用型本科院校鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程課堂教學(xué)方法做出了嘗試。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 專業(yè)基礎(chǔ)課程 課堂教學(xué)方法

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.10.044

Abstract After analyzing the current teaching situation of application-oriented institutes about teaching principle of steel structure design， the article points out the existing problems in the teaching and has a discussion on both how to choose teaching content and improving teaching skills in the classroom. Furthermore，an attempt at how to seek a practicable and reasonable teaching method to apply undergraduate course of principle of steel structure design method was been done.

Keywords principle of steel structure design； foundation curriculum； classroom teaching methods

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，一般情況下土木工程專業(yè)的教學(xué)大綱學(xué)會將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程安排在基礎(chǔ)力學(xué)課程以及土木工程材料課程之后開設(shè)。課程如此設(shè)置是讓學(xué)生在通曉了基本的力學(xué)原理以及主要建筑材料之一的鋼材的主要性能之后進一步掌握以鋼材為主體材料建造的結(jié)構(gòu)物中各種鋼結(jié)構(gòu)基本受力構(gòu)件的受力特點以及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2014）[1]對各種基本受力構(gòu)件的設(shè)計要求和構(gòu)造要求。作為學(xué)生最早接觸的專業(yè)課程之一，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理對構(gòu)建學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識起著重要的銜接作用，該課程是聯(lián)通基礎(chǔ)力學(xué)課程和后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程重要紐帶。眾所周知，建筑行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展勢頭十分迅猛，行業(yè)中需要更多的掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工的專業(yè)工程技術(shù)人員。出于對鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，各個高校土木工程專業(yè)對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工等相關(guān)課程的重視程度也在不斷提高。對鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法改進的研究也在不斷深入。眾多教學(xué)一線的教師研究發(fā)現(xiàn)：[2]鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中普遍存在的一個問題是學(xué)時少，內(nèi)容多。隨著教學(xué)改革的深入，鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)課程的教學(xué)學(xué)時還有減少的趨勢。保證每一堂課的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)質(zhì)量才能保證整個鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的教學(xué)達到預(yù)期的效果，因此，要求教師對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的課堂教學(xué)重點應(yīng)該更進一步地加以凝練，讓學(xué)生在有限的學(xué)時認識常見的鋼結(jié)構(gòu)基本類型，掌握鋼結(jié)構(gòu)基本受力構(gòu)件的設(shè)計計算方法，理解最常見的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要遵循的構(gòu)造要求。

1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課堂教學(xué)存在的問題

1.1 教師教存在的問題

由于高校招生規(guī)模不斷擴大，高校對一線教師的需求也日趨增大。絕大多數(shù)年輕的一線教師都是取得學(xué)位后便直接進入高校走上了教師崗位。因此，缺乏工程實踐經(jīng)驗是大多數(shù)年輕教師的短板。年輕教師雖然在求學(xué)過程中會參與不同類型的與工程相關(guān)的科研項目，積累了不少解決工程問題的經(jīng)驗，但這些方法和理論更多的還是從研究的角度解決問題。筆者認為教師在科研工作中積累的經(jīng)驗的方法對啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，開拓學(xué)生的思維很有幫助，但前提是學(xué)生要有比較扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。如果學(xué)生連最基本的工程概念以及設(shè)計計算方法都沒有掌握，那么教師在課堂上教授的這些有用的經(jīng)驗和方法，學(xué)生就只能當(dāng)是新鮮趣聞聽聽了之了。年輕的碩士博士們走上教師崗位后理論知識儲備完全能夠滿足教學(xué)的要求，但是實踐經(jīng)驗的缺失導(dǎo)致授課僵化，容易照本宣科。其次，年輕教師習(xí)慣于僅僅完成本課程教學(xué)任務(wù)，缺乏指導(dǎo)學(xué)生將各個所學(xué)知識相互串聯(lián)形成完整的知識體系的意識。如果能讓學(xué)生明確課程所學(xué)知識在他以后所形成的知識體系中所處的位置，學(xué)習(xí)效果也會更好。

1.2 學(xué)生學(xué)存在的問題

首先學(xué)生不能明確課程的定位，缺乏將所學(xué)知識相互聯(lián)系串聯(lián)成一個完整知識體系的意識。因此，對課程的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)茫然，不知道學(xué)了有什么用，能解決什么問題，從而對課程學(xué)習(xí)失去目標(biāo)和興趣。其次，由于不會有意識地去連貫前后所學(xué)知識，學(xué)生對前期知識掌握得不好，在學(xué)習(xí)本課程時對學(xué)過知識的運用十分困難，以至于現(xiàn)在學(xué)的知識也難以掌握，從而形成惡性循環(huán)最終導(dǎo)致學(xué)生放棄學(xué)習(xí)。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課堂教學(xué)內(nèi)容探討

2.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的教學(xué)內(nèi)容及特點

通過對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)經(jīng)驗的總結(jié)以及參考其他兄弟院校的教學(xué)經(jīng)驗，筆者根據(jù)經(jīng)典的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教材[3]概括本課程的主要教學(xué)內(nèi)容應(yīng)包括：鋼結(jié)構(gòu)材料性能、鋼結(jié)構(gòu)的連接、受彎構(gòu)件、軸心受力構(gòu)件、拉彎壓彎構(gòu)件五個主體部分。五個部分知識點多涵蓋面廣，總體而言五個部分所涵蓋的知識點有以下特點：（1）關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)材料性能的知識點多而雜，聯(lián)系不緊密要掌握它一般只能識記；（2）連接計算受力分類多，應(yīng)從受力分析出發(fā)理解公式而非死記硬背；（3）各種構(gòu)件設(shè)計計算，公式多難記憶，但是計算模式固定，因此掌握模式分類比較記憶更合理。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程課堂教學(xué)重點分析

課堂教學(xué)應(yīng)該力求在有限的學(xué)時內(nèi)讓學(xué)生獲得更多的基本知識。鋼結(jié)構(gòu)材料性能中的大量內(nèi)容在其他課程中有過詳細的介紹，故而在本課程中應(yīng)盡量精煉，避免重復(fù)介紹浪費時間。endprint

鋼結(jié)構(gòu)的連接計算主要介紹焊接和螺栓連接兩種。課堂教學(xué)中應(yīng)首先讓學(xué)生認識焊縫和螺栓的外形構(gòu)造，其次要教會學(xué)生怎么識圖，即在施工圖中這兩種連接是怎么表示的。要在課堂上完成這兩項重要的教學(xué)內(nèi)容，就應(yīng)采用學(xué)生直觀感受強、接受信息大的多媒體教學(xué)手段。對于鋼結(jié)構(gòu)的連接計算，則應(yīng)注重教會學(xué)生根據(jù)實際情況對焊縫和螺栓的受力情況進行分析，重點強調(diào)公式的應(yīng)用，而非追根溯源的強調(diào)公式是怎么推導(dǎo)來的。對于鋼結(jié)構(gòu)的基本受力構(gòu)件，課堂教學(xué)應(yīng)該首先重點講解各種構(gòu)件的構(gòu)架方式、各種構(gòu)件的強度利用程度、以及各種構(gòu)件失穩(wěn)過程的表現(xiàn)形式，即強度失效，穩(wěn)定失效的具體現(xiàn)象。其次重點講解各種基本受力構(gòu)件強度計算、剛度計算、整體穩(wěn)定計算、局部穩(wěn)定計算各種公式的運用，使學(xué)生能夠運用公式解決具體問題。再次，應(yīng)該加入對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙的介紹內(nèi)容，以增強學(xué)生對具體工程的試圖能力。應(yīng)用型本科院校的學(xué)生培養(yǎng)重在應(yīng)用，學(xué)生學(xué)了就會用才是王道。

3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理改進課堂教學(xué)方法探討

3.1 加強教師實踐經(jīng)驗的積累

年輕教師要加強實踐經(jīng)驗的積累。學(xué)校可以通過招生就業(yè)、校企合作等方式加強與用人單位的聯(lián)系，既可以了解用人單位對人才的具體要求也可以為教師去企業(yè)增長工程實踐閱歷開辟更多的途徑；教師自身也應(yīng)該積極去工程企業(yè)進修充實自身知識結(jié)構(gòu)，也只有通過企業(yè)學(xué)習(xí)教師才能真正了解企業(yè)需要學(xué)生掌握什么知識解決什么問題。課堂教學(xué)教師應(yīng)該首先引導(dǎo)學(xué)生對整個土木工程的課程體系做深入的了解，明確各個課程之間的聯(lián)系。要讓學(xué)生明白，各個課程并非獨立的毫無聯(lián)系的，而是一個完整的有序的體系。每完成一門課程的學(xué)習(xí)都是在為構(gòu)架學(xué)生自身的完整的知識體系打基礎(chǔ)。其次應(yīng)該注重因材施教，對于應(yīng)用型本科院校的學(xué)生，其理論分析和推導(dǎo)能力的要求應(yīng)該放低，更注重培養(yǎng)學(xué)生的實際運用能力和動手能力。

3.2 教師要重視力學(xué)課程的基本訓(xùn)練

重視力學(xué)課程的基本訓(xùn)練。對結(jié)構(gòu)物進行正確的受力分析是作為一名土木工程師所應(yīng)具備的最基本的技能。在課堂教學(xué)過程中一定要跟學(xué)生反復(fù)強調(diào)培養(yǎng)力學(xué)分析計算能力的重要性，在力學(xué)教學(xué)過程中應(yīng)該加強引導(dǎo)學(xué)生對力學(xué)概念的理解。例如內(nèi)力和應(yīng)力之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程涉及的構(gòu)件設(shè)計與材料力學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)，而材料力學(xué)中很重要的一部分就是分析內(nèi)力和應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系。鋼結(jié)構(gòu)基本原理的教學(xué)內(nèi)容主要是針對鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性進行設(shè)計校核，所涉及的力學(xué)知識基本出自材料力學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。所以加強鞏固材料力學(xué)知識，使學(xué)生能夠熟練運用相關(guān)知識解決鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件計算問題，應(yīng)該是學(xué)生學(xué)好鋼結(jié)構(gòu)原理課程的關(guān)鍵所在。

3.3 教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對教學(xué)內(nèi)容進行歸納總結(jié)

重視在課程教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容進行歸納總結(jié)，找出各章節(jié)之間的聯(lián)系和共同點，從這些知識中提煉出最主要的必須要掌握的基本知識點。例如鋼結(jié)構(gòu)中各類基本受力構(gòu)件設(shè)計計算中必須解決的強度計算、剛度計算、整體穩(wěn)定計算、局部穩(wěn)定計算等問題，各類受力構(gòu)件的同類計算問題存在共同點也有差別，教師課堂教學(xué)應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識的共同點和差異點并進行分析比較，加深對知識點的記憶方便掌握。[4]通過對各個知識點的分析比較以點帶面使學(xué)生逐步構(gòu)建起自身主干專業(yè)知識體系的構(gòu)架。

總結(jié)歸納知識點之后，通過練習(xí)學(xué)會運用知識解決實際問題是教學(xué)中一個必不可少的環(huán)節(jié)。對于鋼結(jié)構(gòu)基本受力構(gòu)件的設(shè)計計算，教師可以引導(dǎo)訓(xùn)練學(xué)生采用倒推的方式解決鋼結(jié)構(gòu)各類基本受力構(gòu)件的強度計算、剛度計算以及穩(wěn)定性計算問題。即先把公式列出來，考察公式中哪些條件是已知的，哪些條件是需要求的，所需求解的條件有需要準(zhǔn)備哪些基本參數(shù)。例如軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算問題中，一般會已知構(gòu)件所承受的軸向力荷載值，構(gòu)件的截面形式，以及構(gòu)件的計算長度等條件。

4 結(jié)語

學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程最大的問題在于學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)缺乏感性認識，在沒有關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)實物的感性的認知基礎(chǔ)上要理解掌握相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算、施工等一系列的問題實屬不易。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程涉及的內(nèi)容多，尤其是計算多，在課時普遍偏少的情況下，如何凝練教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法使學(xué)生掌握最基本的知識點、構(gòu)建起鋼結(jié)構(gòu)知識的基本框架應(yīng)該是該課程課堂教學(xué)成敗的關(guān)鍵。為學(xué)生打下一個良好的知識基礎(chǔ)，讓學(xué)生在畢業(yè)后的工作中不斷積累知識和經(jīng)驗并完善自身的知識體系，最終成為一名優(yōu)秀的應(yīng)用型工程技術(shù)人員，應(yīng)該是應(yīng)用型本科院校對人才培養(yǎng)的前進方向。

€L芑鶼钅浚？015年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究立項項目（湘教通〔2015〕291號）

湖南工程學(xué)院校級教研教改項目

參考文獻

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