荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的教學(xué)改革探討

白曉紅 郭二偉 趙果 焦燏烽 陳茜

摘要：荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程是土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課，由于課程特點給實際教、學(xué)的過程都帶來了困難。筆者在自身教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上提出了提高教學(xué)質(zhì)量的幾項具體措施，通過對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段的調(diào)整、優(yōu)化，并將改革措施落實到教材建設(shè)中，可有效提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞：荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；課程特點；教學(xué)改革；教材建設(shè)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）28-0095-02

一、引言

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”是土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課。在課程學(xué)時數(shù)較少，學(xué)生缺乏基礎(chǔ)知識支撐，課程涵蓋內(nèi)容繁雜的不利條件下，如何上好這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，提高課程的教學(xué)效果，是筆者在近十年的授課過程中一直努力探尋的目標(biāo)。

二、課程設(shè)置現(xiàn)狀

荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，講授的是土木工程專業(yè)學(xué)生將來在實際工作中可能會遇到的主要工程荷載的計算方法和基于結(jié)構(gòu)可靠度要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。第一部分荷載計算是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，所涉及的相關(guān)學(xué)科較多，各類荷載又相互獨立；第二部分是有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的介紹，是后續(xù)專業(yè)課程的理論基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握常見荷載的計算及荷載內(nèi)力組合方法，建立一般工程設(shè)計概念。

三、課程特點及課程設(shè)置矛盾

根據(jù)學(xué)校所制訂的“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”培養(yǎng)計劃要求，課時數(shù)為24學(xué)時，在第4學(xué)期開課，教學(xué)課時安排不足，且開課時間早，學(xué)生缺乏基礎(chǔ)知識支撐，勢必影響教學(xué)效果。

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程內(nèi)容涉及的知識面廣，橫跨多個學(xué)科，且概念、公式較多。由于有限課時的限制，每個知識點又不能有充分時間進(jìn)行系統(tǒng)、完整的講述，這就給課程講授帶來了難度，造成教師教學(xué)難度大，學(xué)生抓不住重點，加之學(xué)生對于考查課的不重視，容易引發(fā)厭學(xué)情緒，最終影響到課程的學(xué)習(xí)和考核效果。

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程的綜合性和規(guī)范性較強(qiáng)，內(nèi)容不僅涉及高等數(shù)學(xué)、概率論、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程的相關(guān)知識，而且是混凝土、建筑抗震、土力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)課的基礎(chǔ)，同時還是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)用的內(nèi)容，因而，此課程的重要性不容忽視。

四、課程改革實踐

（一）教材及教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化選擇

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程知識點繁雜，橫跨多個學(xué)科體系，因而對授課教師提出了較高的要求，要求教師必須對課程的整體內(nèi)容和重點、難點內(nèi)容清楚把握，認(rèn)真鉆研教材，尋求一種學(xué)生易于理解、掌握知識點的授課手段。

要想較好地掌握課程內(nèi)容，首先，教材的選擇至關(guān)重要。目前正式出版的教材數(shù)量不少，但大多內(nèi)容雷同，有的知識點內(nèi)容不全面，有的知識點內(nèi)容深度較大，不利于本專業(yè)學(xué)生對課程內(nèi)容的統(tǒng)籌掌握。針對目前教材的使用不便，筆者在多年課程教學(xué)經(jīng)驗與體會的基礎(chǔ)上自編教材，于2017年11月作為普通高等院校土木工程專業(yè)“十三五”規(guī)劃教材，由中國建材工業(yè)出版社正式出版，目前已應(yīng)用到我校2016級學(xué)生的課程教學(xué)中，學(xué)生反映良好。

（二）教學(xué)改革實踐

1.提高學(xué)習(xí)興趣。不論任何時候，“興趣”都是學(xué)習(xí)最好的老師，所以要將興趣貫穿始終。在課程講授過程中，盡量將每個知識點在工程實際中予以體現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的探索意識，布置課后思考題目，鼓勵學(xué)生查閱資料，通過自主學(xué)習(xí)來加深學(xué)生對知識點的掌握和記憶[1]。

2.教學(xué)手段。在現(xiàn)代大學(xué)生課堂教學(xué)中，多媒體的應(yīng)用必不可少。多媒體教學(xué)以其圖、文、聲并茂和活動影像的特點為學(xué)生提供了理想的教學(xué)環(huán)境。多媒體課堂教學(xué)中涵蓋的信息量大，因而能夠節(jié)約時間、提高教學(xué)效率；通過工程荷載圖片展示的方式可以提供給學(xué)生一個直觀印象，能極大地突破視覺限制，多方位、多角度地進(jìn)行展現(xiàn)，突出重點，有助于概念的深刻理解；對于地震作用這種具有動力特性的荷載形式，利用多媒體的動態(tài)性能較好地反映相關(guān)概念及地震作用過程、震害情況，可有效地突破教學(xué)難點，通過深刻的視覺效果，吸引學(xué)生注意力，提高授課及學(xué)習(xí)效果。

3.教學(xué)互動。教學(xué)中增加工程實例的介紹，鼓勵學(xué)生進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)。課堂上的一些問題可以留給學(xué)生自己思考，通過課下查閱資料、相互討論而獲得自己的結(jié)論，在隨后的課堂上，課堂內(nèi)容介紹完畢之后，利用下課前的十分鐘給予定論，可以此作為課程附加成績予以肯定，激發(fā)學(xué)生的主動性。為了吸引學(xué)生關(guān)注，可以選擇一些大家熟悉的熱點問題進(jìn)行互動討論，學(xué)生的求知欲相對較強(qiáng)，以前對于相關(guān)知識點的認(rèn)識只是片面的、表層的，停留在感性認(rèn)識階段，通過自己的探尋以及和同學(xué)、老師的討論，能夠從問題的深層次進(jìn)行理解和把握，抓住問題的本質(zhì)，上升到理性認(rèn)識階段。例如，筆者在講授地震作用這一章節(jié)的時候，調(diào)動學(xué)生回憶汶川大地震發(fā)生時自己在做什么，聽到地震的消息有何感受。學(xué)生熱情高漲，爭先恐后講述地震發(fā)生時自己狀況及感受。結(jié)合課本上的內(nèi)容，提出問題：“為什么震中區(qū)附近的人首先感受到的是上下顛簸，而與震中相隔甚遠(yuǎn)的我們感受得就比較復(fù)雜，有上下顛簸，也有水平晃動？”學(xué)生回憶課堂上老師剛講解的關(guān)于地震波的分類問題及地震波在地球內(nèi)部經(jīng)過反射、折射，最終在地表如何表現(xiàn)，感受到所學(xué)知識在現(xiàn)實生活中的真切反映后，學(xué)習(xí)熱情被調(diào)動起來，課堂氣氛活躍，真正做到教與學(xué)的緊密結(jié)合。

4.重視實踐。土木工程專業(yè)是實踐性較強(qiáng)的專業(yè)，對于“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”這門課，同樣不能只重理論而輕實踐，因為實踐教學(xué)才是能真正培養(yǎng)學(xué)生動手能力和科研能力的環(huán)節(jié)[2]。

筆者在對本專業(yè)本科生講授“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”這門課的同時還承擔(dān)“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計”這門課的講授工作。“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計”是土木工程專業(yè)的必修專業(yè)課程，除了40學(xué)時的授課計劃外還有相對應(yīng)的2周課程設(shè)計。課程設(shè)計能夠使學(xué)生掌握建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生具有一定工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計算能力。本專業(yè)每學(xué)期需要參加此課程設(shè)計的學(xué)生人數(shù)超過100人次，為了培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力，減少學(xué)生間相互抄襲的可能性，達(dá)到獨立完成設(shè)計任務(wù)的目的，在課程設(shè)計中采用分組設(shè)計、一人一題的方法。從荷載統(tǒng)計開始，每個學(xué)生給出的初始條件都不相同，通過水平荷載及豎向荷載下的內(nèi)力計算，找出最不利組合內(nèi)力，然后進(jìn)行截面配筋。結(jié)合課程重點，延性框架內(nèi)力調(diào)整及框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施是要求學(xué)生重點掌握的內(nèi)容。筆者通過幾屆課程設(shè)計的實踐發(fā)現(xiàn)，為時2周的設(shè)計任務(wù)過于繁重，學(xué)生通常是專注于前面荷載計算，而到后面的內(nèi)力調(diào)整和抗震構(gòu)造措施的應(yīng)用部分時，時間已經(jīng)所剩無幾，通常為了完成任務(wù)而消極對待，應(yīng)付交差，實踐效果較差，達(dá)不到預(yù)期目的。

筆者將“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程開設(shè)對應(yīng)的課程設(shè)計，要求學(xué)生的設(shè)計內(nèi)容主要包括：荷載統(tǒng)計、豎向荷載下的內(nèi)力計算，為期1周，一人一題，互不相同。學(xué)生完成設(shè)計任務(wù)后，將計算書上交，經(jīng)指導(dǎo)教師評分后統(tǒng)一由授課教師保存，在學(xué)生第7學(xué)期進(jìn)行“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計”課程設(shè)計時，再下發(fā)到學(xué)生手上，按照之前計算的結(jié)果繼續(xù)進(jìn)行計算，主要包括：水平地震作用及其內(nèi)力的計算、內(nèi)力組合、內(nèi)力調(diào)整、截面配筋、電腦繪制框架配筋圖，每個學(xué)生有一套計算書和一張圖紙，設(shè)計時間為2周。通過對這兩門課的課程設(shè)計內(nèi)容相應(yīng)的增減，做到有的放矢，分別在各自對應(yīng)的課程設(shè)計中著重進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的訓(xùn)練，設(shè)計重點突出，設(shè)計時間充裕，學(xué)生易于掌握，效果較好。

五、結(jié)語

“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程的內(nèi)容特點決定了教與學(xué)的難度，筆者結(jié)合自身多年教學(xué)實踐工作，對目前教學(xué)中所存在的問題提出了一些改進(jìn)意見：科學(xué)安排開課時間；優(yōu)化調(diào)整課程內(nèi)容；在教學(xué)內(nèi)容上突出重點，強(qiáng)化難點；多媒體教學(xué)和板書教學(xué)相結(jié)合；緊密結(jié)合工程實例，鼓勵學(xué)生參與工程實踐及科研實踐，全面實現(xiàn)課堂教學(xué)和實踐教學(xué)的良好銜接，大力培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識。筆者還將課程改革成果落實到教材建設(shè)中，以全面提高課程教學(xué)質(zhì)量，真正適應(yīng)“大土木”的培養(yǎng)理念。

參考文獻(xiàn)：

[1]張經(jīng)雙，吳金榮.培養(yǎng)應(yīng)用型人才，加快荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課程的教學(xué)改革[J].科技信息，2008，（34）：16-19.

[2]蔣友寶，楊偉軍.注重實踐能力的“荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法”教學(xué)改革探索[J].中國電力教育，2013，（14）：111-112.