應用型高校建筑結構抗震課程教學改革與實踐

彭亞萍 胡大柱

摘? 要：基于應用型高校的人才培養目標，針對建筑結構抗震課程的教學特點，結合教學實踐，探索能有效激發學生的學習興趣、提高學生掌握抗震基本理論知識及其應用能力的教學模式。改革探索中基于國際工程教育認證標準，明確課程目標細化教學要求，教學內容中有機融入育德元素，構建課程內容新體系;企業教師進課堂，運用工程案例激發學生的學習興趣，加強課程間的聯系，拓展知識能力的深度和寬度，持續改進教學方法和手段;重視過程考核，改革課程考核內容與方式;通過教學效果調查了解學生的評價，提出持續改進課程教學質量的措施，向著應用型土木工程人才的培養目標持續努力。

關鍵詞：結構抗震;應用型人才;育德元素;工程案例;過程考核;教學效果調查

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）10-0096-05

Abstract： Based on the talent training goal of applied universities and teaching characteristics of the course seismic building structures， combined with teaching practice， this article explores the teaching mode that can effectively stimulate students' interest in learning and improve students' basic theoretical knowledge and application ability. When new course content is designed， the reform is based on international engineering education standards， the curriculum goals and teaching requirements are clearly defined， the teaching content is combined with moral education. Teachers from enterprises enter the classroom， use case study method to stimulate students' interest in learning， and continuously improve teaching methods and tools， which strengthens the inter-course-contact and expands the depth and breadth of students' knowledge and ability. The teacher assessment in teaching process is valued and the content and methods of assessment in courses are reformed. Teaching effects are used to understand students' attitudes towards courses， which helps improving teaching quality and cultivating applied talents in civil engineering.

Keywords： seismic building structures; applied talents; element of moral education; engineering case; teacher assessment in teaching process; teaching effect survey

我國位于太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家。強烈地震可導致工程結構破壞及倒塌，嚴重威脅公眾生命及財產安全，造成難以估量的經濟損失，掌握工程結構抗震知識與設計方法并在工程建設中實施是抵御與減小地震災害的重要途徑。“建筑結構抗震”課程是土木工程專業建筑工程方向的必修專業課之一，是一門涉及學科較多且處于不斷發展中的課程，該課程是建立在試驗和震害調查基礎上的一門理論綜合性很強的課程[1]，是以結構力學、荷載與可靠度、地基基礎、混凝土結構、砌體結構、鋼結構等課程為基礎，講解地震相關知識、結構地震作用分析計算理論與方法、常見建筑結構的抗震設計方法的課程。隨著科學技術的進步，該課程的內容也在不斷擴充和更新，理論不斷豐富和深化，分析方法不斷完善和發展。課程內容豐富，理論嚴謹，實用性強，注重工程能力的培養。上海應用技術大學為應用型高校，致力于培養實踐能力強、具有創新精神和國際視野、以一線工程師為主的高水平應用技術人才。土木工程專業為上海市應用型本科試點專業，我們長期堅持在教學實踐中探索能提高學生知識應用能力的教學方法，持續改進，不斷提高教學質量，培養高水平應用型土木工程人才。

一、注重學科發展與工程教育新理念，構建課程內容新體系

本課程的授課內容是以高等學校土木工程學科專業指導委員會編制的專業規范相關規定為依據，根據學科理論的發展及本科教學需要而確定的，多年來我們不斷根據人才培養的需要調整課程設置及教學大綱，并及時吸收和補充學科前沿的新理論和新技術，探索適用的教學方法，合理組織教學內容。

（一）協調專業課程間的聯系與知識銜接，構建應用型課程內容新體系

本著“加強基礎，重視應用”的原則，從專業知識總體優化的角度對傳統的教學內容進行了重組，例如加強“結構地震反應分析與抗震計算”一章的應用型教學要求，取消講授“混凝土單層廠房抗震設計”這一章的教學內容，將原“高層建筑結構”課程的內容分解調整到“混凝土結構”及“建筑結構抗震”課程中等等。從應用型創新人才的知識結構構成和本專業知識體系入手，結合前后續課程之間的知識銜接與完整性，協調好前后續課程的知識點之間的關系，建立建筑結構抗震課程教學內容新體系。

目前我校“建筑結構抗震”課程設40學時，包含了原來“高層建筑結構”課程中混凝土高層建筑結構（剪力墻結構、框架-剪力墻結構等）抗震部分的內容，具體教學內容及學時分配見表1。

（二）基于國際工程教育認證標準，明確課程目標細化教學要求

2018年我校土木工程專業順利通過了國際工程教育認證，之前我們貫徹“OBE（成果導向）”理念，全面修訂教學大綱。依據專業的畢業要求內涵，明確了課程目標及其支撐畢業要求指標點的對應關系（詳見表2），并以課程目標為導向對教學內容中的各個知識點、技能點提出了非常具體的教學要求。教學組織與教學過程有了明確的目標導向，對提升教學效率有明顯的促進作用。

（三）教學內容中有機融入育德元素

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出：“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。”學習貫徹習近平總書記重要講話精神，2017年我校開啟“課程思政”建設，提出了“鹽溶于湯”的思政教育理念，在多門校級試點課程建設經驗積累的基礎上，積極推進課程思政重點改革領航學院計劃，本課程立項為學院課程思政重點建設課程。在教學中我們強化“家國情懷，社會責任;工程倫理，職業道德;技術運用，工匠精神”等育德點，這些育德元素的融入賦予了課程更多的情感交流和精神力量，讓專業理論教學變得更加具有吸引力和使命感，較好的激發了學生的學習興趣和學習投入，明顯提升了教學效果。教學中盡量聯系社會發展技術進步，生動有趣的在專業知識講授中“潤物細無聲”地融入思政教育，切入點切忌生硬，因勢利導，引導學生思考和體悟，以情感人，內化于心。本課程的育德元素及其融入點舉例如下：

1. 家國情懷，社會責任。例如在講授“地震災害及工程抗震設防”部分內容時，通過分析我國的地震災害特點和防震減災現狀，讓學生了解國情，理解抗震設防是關乎人民生命和財產安全的大事，土木人有責任做好工程結構的抗震設防。在各類結構的抗震設計方法教學中均會通過具體案例有機融入該育德元素。

2. 工程倫理，職業道德。在砌體結構、多高層混凝土結構抗震概念設計講授中，通過分析汶川地震中一些不合理的設計與施工造成大量教學樓倒塌等案例，使學生意識到在自然災害面前個人的職業素養與人類改造世界的技術能力同等重要，我們要尊重科學規律，以民眾利益為上，不以個人意志為中心做工程決策，要有誠信意識和擔當精神。既要從科學技術的角度看工程，也要從職業和職業活動的角度看工程，要能理解技術方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，不給人為災害留機會。

3. 技術運用，工匠精神。在“隔震減震與結構控制初步”這章講授“抗震設防思想演變”及“建筑結構抗震設計規范發展歷程”時，會著重體現隨著人類對自然規律認識的不斷深入，科學技術不斷進步和發展，理論指導實踐，新技術的應用能有效提高結構抗震安全度的思想。讓今天的學生明白，未來他們就是推動抗震減災科技進步的主力軍，激發學生的探索精神和追求卓越的內在動力。

在教學案例中我們會介紹周錫元院士、王亞勇等大師的工作經歷，介紹工程建設中大量默默無聞的建設者，引導學生從他們身上學習耐心專注、嚴謹細致、精益求精的卓越品質和工匠精神。

二、以學習成果為導向，持續改進教學組織與方法手段

國際工程教育核心理念強調“以學生為中心、以成果為導向、持續改進”，貫徹在課程教學中，就是要從“以教師的教”為主導，轉向“以學生的學為中心”，時刻關注學生的學習成果，要以“課程目標的達成”情況為導向，持續改進教學組織和教學方法、手段，不斷提高教學質量。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020）》明確指出，應“注重學思結合，倡導啟發式、探究式、討論式、參與式教學，幫助學生學會學習”。建筑結構抗震課程近年來圍繞“成果導向”、“校企融合”、“學生課堂參與、學會學習”等理念做了以下幾方面的教學改革探索：

（一）企業教師進課堂，專業教學內容與行業發展同步

本課程的教學團隊由3名專職教師和2名來自大型設計院的企業兼職教師組成，在“多高層混凝土結構抗震設計”部分的講授中一般會安排4學時的企業教師授課時間，他們將具有代表性的實際工程結構抗震設計案例帶進課堂，結合具體應用來講授設計理論和方法，縮短課本知識點和實際工程應用之間的距離，引入最新的技術和設計理念，使專業教學內容與行業發展保持同步。這樣才能真正培養出“上手快”的應用型人才。

我們一貫在教學中以“適用、夠用”為原則組織教學內容，以“講清楚，聽明白”為教學目標，以學生的需求和興趣為導向，將學科發展新成果及行業新技術引入到教學中。例如：將基于性能的抗震設計思想融入到教學內容中，引導學生展開關于“抗震設防目標”的思考和討論;結合具體的工程實例和研究成果來講授“隔震、減震與振動控制”一章的減震思想和教學內容，激發學生對“防震減震”學科的了解和興趣;課堂內外緊密結合時事，激發同學們的學習興趣，例如2019年6月17日四川省宜賓市長寧縣發生6.0級地震，老師和同學們在地震發生后都積極關注震災情況，引導學生運用已掌握的知識體系分析和探討房屋破壞原因，從同學們的朋友圈、微信群可以看出，他們對地震中工程結構安全的關注和理解具有了一定的專業水準。

（二）運用工程案例激發學生的學習興趣，培養學生的創新思維和工程意識

課堂教學中非常注重抽象理論的工程實例具體化，例如講到“結構布置的規則性”時，以1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震中相距不遠的中央銀行大廈（嚴重破壞，震后拆除）和美洲銀行大廈（輕微損壞、修復后繼續使用）的結構布置進行對比分析，讓學生切實理解“結構規則性”的重要程度，同時了解人類認識“結構規則性”的發展歷史，引導學生思考并明白今天寫進規范和課本的許多“知識”都是從大量的工程實踐中不斷探索得來的，不少“經驗”都是以生命為代價換來的。

學習建筑結構抗震知識的目的就在于能靈活運用抗震設計原則和方法對具體工程進行抗震設防，保證公眾生命財產的安全。所以，我們在課堂的理論教學中非常注重與具體工程實踐相結合，抽象的理論知識需要具體工程實例的分析來詳解，由淺入深，循序漸進，從實際的震害現象中去分析正確的設計方法，通過身邊的建筑結構去理解抗震構造措施等基本理論知識。這樣做不僅能有效幫助教師講得明白、學生聽得明白，還非常有利于培養和強化學生的創新思維和工程意識。

（三）加強課程間的聯系，拓展知識、能力的深度和寬度[2]

結構的“地震反應分析”是以結構動力學理論為基礎的，但應用“反應譜”理論進行各類工程結構的“抗震計算”時是以等效靜力的方法為主。學習各類結構抗震設計方法的基礎是已經掌握砌體結構、混凝土結構、鋼結構的基本知識和非抗震設計方法。因此建筑結構抗震課程的講授中既要緊密聯系前續課程中的相關知識點，但也要有明確的區別和提升，對專業知識進行適度的延伸和拓展，使學生形成完整的知識體系。

例如在講授反應譜理論時，一定要講清楚如何通過反應譜理論分析從結構動力分析轉換為等效靜力分析的思路。單自由度結構體系的彈性地震反應分析部分重在運用動力學基礎知識和杜哈密（Duhamel）積分求出地震位移反應，這里重在講清邏輯思路。在此基礎上定義單質點體系的水平地震作用為質點所受最大慣性力，推導出單質點的最大慣性力等于剛度乘以最大地震位移反應，而此位移反應大小是與體系自振周期和地震動相關的，從而引出“地震反應譜”的概念。再在分析地震反應譜的特點、影響因素及其影響規律的基礎上，給出“設計反應譜”的概念并講解如何運用設計反應譜計算單質點體系的地震作用，用于結構的內力分析。而對于多質點體系的彈性地震反應分析部分重在講解如何運用振型的“正交性”進行“振型分解”，運用單質點的反應譜法求出每個振型每個質點上的水平地震作用，最后進行地震反應的振型組合。在這個邏輯思路的框架下突出“反應譜”、“振型分解反應譜法”、“底部剪力法”等重點知識，反復強調結合習題作業，讓學生掌握地震作用的計算。通過教學講解和引導學生思考，既要讓學生學會新知識，也要讓學生理解如何運用數學和力學知識解決“結構地震反應分析”這一工程問題的邏輯思路和方法，延伸和拓展知識和能力的深度和寬度，學會學習。

三、重視過程考核，改革課程考核內容與方式

2014年以來，我校一直在課程教學中推廣過程考核，重視學生技術應用能力的培養。本課程也從2015年開始實施過程考核，除了通過課堂表現、作業完成情況了解學生的學習情況，及時評價學生對重點概念和知識的理解掌握程度以外，增加了兩次單元測試，引導學生有針對性的進行課后復習，平時成績占比達到50%。期末考試采用“一頁紙”的半開卷形式，占比50%。各項成績構成及比例見表3，比例1是近三年的考核方式及構成和比例。

2019年我校積極推廣線上線下混合式教學改革，利用成熟的智慧教育系統進行網絡備課，建設線上學習資源、測試題等供學生課前課后自學，并開展線上線下的討論，全程跟蹤學生的學習過程和成果。建筑結構抗震課程也將從下一輪開課開始探索適用的線上線下混合式教學模式，過程考核內容將增加“線上學習”、“參與討論”等項次，過程考核方式及成績計算比例詳見表3中的比例2。

課程考核內容的重點不僅在于考察學生對基本理論、概念和設計計算方法的掌握，也要體現運用理論知識分析和解決實際工程問題的能力。所以我們的試題在考核內容上盡量不考察需要死記硬背的內容，重點測試能否正確理解基本概念和應用已學理論知識解決實際工程問題的能力，緊密結合設計規范，借助“判斷題”、“分析簡答題”等形式引導學生不僅弄懂應該怎么做（例如如何設計延性框架等），還要學會分析為什么要這么做的原理或道理（例如梁柱端為什么要設箍筋加密區等），提高學生的專業辨析能力。

四、教學效果調查及持續改進

為了做好教學反思，真實了解學生的學習體會，持續改進教學組織，我們對2019年春季開課的三個班級（兩位授課教師）在考試結束兩周后進行了問卷調查[3]，收回有效問卷70份。調查問卷從學生學習效果的角度設計了5個題目：學習興趣、對基本概念的掌握程度、重點難點的掌握程度、作業完成情況、學習收獲等，從對教師教學滿意度方面設計了5個題目：教學內容、課件制作、講授思路、課堂信息量、師生互動，再加上對授課教師的總體評價和意見建議兩條。通過分析調查統計結果得到如下幾點結論：1. 絕大部分同學對教學內容安排、課件制作、教師的講授思路條理性和清晰程度、作業量及難易程度、師生雙向交流、課程學習收獲程度幾個方面比較滿意;2. 有35.71%的同學對本課程的感興趣程度表示一般，說明在激發學生學習興趣方面還有可待空間;3. 有51.43%的同學認為課堂信息量度屬于中等程度，看來一半以上學生期待課堂可以適度再增加一些新內容;4. 有64.29%的同學覺得自己對基本概念的理解程度一般，還不夠透徹;有44.29%的同學覺得自己對重點難點的掌握程度一般，還需要深入;5. 多位同學提出應在教學中多結合實際工程案例講解，適當增設實踐課時，提高學生應用所學知識解決實際問題的能力;6. 學生對兩位老師的總體評價均較好，特別在“講課思路清晰流暢、講解通俗易懂”、“關注學生，雙向互動融洽”等方面非常滿意。

為了進一步提高教學質量，基于同行經驗[4-5]、教學實踐和上述調查結果，本課程組教師擬在以下幾個方面持續改進教學：1. 注意課堂教學的科學性與趣味性的有效結合，設計適合學生學習需求的教學組織模式，關注學生，以情感人，更好的激發學生的學習興趣，提高課堂參與度;2. 課堂加強重點概念的講授，突出重點難點，多與學生互動，了解他們的理解和掌握程度，課后作業的針對性要強，及時反饋和講解作業及單元測試中反映出的問題，全面提高學生對課程知識的掌握程度;3. 課堂教學內容中適度增加一些工程案例，分享自己的科研思想和專業見聞，加強授課內容和其他課程的聯系，日常多分享一些與課程學習相關的拓展性專業資料，以多種形式幫助學生延伸和拓展知識的寬度和深度，提高他們分析問題解決問題的能力。

五、結束語

結構抗震問題關乎人民生命財產安全，受到越來越多的關注，建筑結構抗震課程的教學效果對培養高素質的土木工程專業人才顯得尤為重要。全文從教學內容組織、校企融合、教學方法改革、考核內容與方式改革等方面總結了幾點教學經驗，在今后的教學實踐中仍將繼續探索完善。總體來說本課程的教學既要“教會原理”也要“學會應用”，運用“工程案例教學法”和“有機融入育德元素”激發學生的學習興趣和專業責任感;加強相關課程之間的聯系，多引導啟發學生思考，較好地理解基本概念，建立完整的專業知識體系;校企合作授課，引入最新的學科進展及工程技術，教會學生應用理論知識解決工程實際分析;通過過程考核，及時掌握學生的學習情況，有針對性的引導學生學習，較好掌握課程的重點和難點;經常開展教學反思，持續改進課程教學模式，進一步提高教學質量。

參考文獻：

[1]李國強，李杰，陳素文，等.建筑結構抗震設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[2]王建.建筑結構抗震設計課程教學方法探索[J].高等建筑教育，2018，27（2）：80-83.

[3]戴靠山，李卉穎，孟家瑤，等.符合國際工程專業認證要求的課程檔案編制方法研究——以建筑結構抗震課程為例[J].高等建筑教育，2017，26（6）：92-98.

[4]任曉崧，郭雪峰，周球尚.對建筑結構抗震課程教學的思考[J].高等建筑教育，2015，24（4）：55-58.

[5]胡曉斌，徐禮華.建筑結構抗震設計課程教學實踐的幾點思考[J].高等建筑教育，2015，24（5）：120-122.