PKPM軟件從學習到應用的教學探討

劉方方，朱煥光，薛娜

（河南城建學院 土木與交通工程學院，河南平頂山 467000）

從國內外專業發展要求和社會需求來看，各高校積極主動參與到土木工程教育認證當中，力求不斷培養學生的綜合素質和能力，確保畢業學生具備解決復雜工程問題的能力，促進了本科教育培養方案的不斷發展和完善[1]。 要實現上述目標，PKPM 軟件是不可或缺的，能夠將理論知識應用于實際工程案例當中，鞏固和加強所學知識。 PKPM 是中國建筑科學研究院研發的一款集建筑、結構、設備等設計于一體的工程設計管理軟件[2]。該軟件包涵了結構、砌體、鋼結構等多層及高層用結構設計模塊。 而其中結構設計模塊是土木工程專業學生在校期間學習的重點模塊，也是以后工作中必備的基本技術。但結構設計模塊所涉及內容多、參數多變、 理論性強等特點使部分學生在學習過程中不易熟練掌握和靈活運用[3]。 總之，社會對PKPM 的學習與應用的要求越來越高。然而，目前對于該軟件的學習與應用中，出現了培養目標不達標、指導過程有待加強，授課教師與行業接觸少及項目設計不成體系等問題，造成部分學生解決實際工程問題能力較差，且設計項目偏理論，部分未達到實際工程應用的標準，需引起足夠重視[4]。 鑒于此，結合各高校授課的特點和行業經驗及筆者對授課過程的思考，分析教師如何改進當前的現狀，針對問題提出個人的看法和改善性意見，希望對當前教學改革有一些幫助。

1 高校PKPM 軟件教學情況簡介

目前，各高校一般將PKPM 教學工作設置在第六學期或第七學期，授課課時一般在32 課時。 PKPM 的結構概念設計、 結構體系選擇及結構布置等難點不宜在短時間輕松掌握，還涉及建筑、水、電、暖通專業等。事實上，在很短的時間內學生對PKPM 軟件的學習，僅能熟悉建模、SATWE 參數設置、計算結果查看、基礎設計等基本操作流程，要達到教育部關于土木專業推出的工程教育認證、卓越工程師的培養計劃等的要求，學生不僅要在課前熟練掌握專業理論知識，熟悉并掌握常用規范、相關條文、圖集的相關應用，還需要課上課下加以熟練運用，由有設計經驗的工程師為學生授課，通過PKPM 軟件的學習鍛煉學生發現問題，提出問題、分析問題和解決問題的能力。 學生通過實際工程設計實踐，能夠提升自身工程素質和創新思維。 由此可見，工程設計實踐對學生能力培養十分重要。

2 PKPM 結構設計軟件教學的探討與分析

2.1 將工程教育專業認證貫穿于PKPM 軟件學習中

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。 各高校積極參與工程教育專業認證，實現教育理念、方式、目標與國際相接軌[5]。

要達到上述目標，需充分考慮多方面因素，如師資力量、教學手段和方法等。鑒于存在授課與工程教育認證的關聯度不夠與實習中企業對學生的培養不夠深入等問題，為達到工程教育認證對土木工程專業提出的要求，學校可將工程教育認證理念貫穿于理論授課、課程設計、專業實習、畢業設計、開設講座等各環節當中。教師搜集以往相關工程資料或案例，指導學生解決復雜工程問題，引導學生利用已學的理論知識解決實際工程的能力，讓學生熟練掌握各知識點的邏輯關系，實現知識運用能力的提升。 在PKPM 的授課與應用過程中，以此幫助學生掌握PKPM 軟件參數設置、結果有效性判斷以及局限性分析，鍛煉學生軟件操作能力與解決實際工程問題的能力，了解PKPM 結構設計軟件的實際工程應用[6]。 除此之外，學校應始終堅持以工程教育專業認證要求為目標，以持續強化教師主體責任為重要突破口，以學生的培養質量為具體體現，堅定不移的促使每一位畢業生達到工程教育專業認證，向社會輸送優秀人才，為國家培養大國工匠。

2.2 同項目跨專業協同設計

填鴨式的教學方式難以激發學生主動思考能力，且如果在學科建設和專業發展等方面界限分明，相互之間沒有滲透和融合，勢必造成不同專業之間創新力不足，也達不到產業界對跨專業高素質人才的需求[7]。因此，搭建跨專業協同培養模式可以在一定程度上解決上述問題。

在土木工程教學中，充分利用PKPM 的特點可以進行多學科的協同創新設計。 PKPM 課程的學習不僅要考慮土木專業的需求，還應考慮其他專業的配合與協同。 為提高PKPM 系統設計能力，除了需掌握PKPM設計方法外，建議提供多專業共同完成的課程設計任務書，在學校內部或學校之間由建筑、土木、市政等專業學生共同完成一套完整的施工圖，教師根據項目數量，將學生分成若干小組，每個小組根據項目大小可以指派幾位學生共同完成，若干個小組可以同時對接一套建筑小組，并根據施工圖進行設計。各專業學生在使用軟件的過程中，不斷主動提出問題、解決問題，并把大量零碎專業理論知識融會貫通、學以致用，并應用到符合工程實際中去，最后通過集體討論得出一致性意見，并與現有案例的方案間找差距、補不足，切實通過同一個項目提高專業學生解決復雜問題的能力。 與此同時，學生之間的團隊協作能力、溝通能力等也得到提高，可促進學生的全面發展。

2.3 實施雙導師制

2018年教育部部長陳寶生在新時代全國高等學校本科教育工作會議上強調要堅持“以本為本”，推進“四個回歸”，指出高教大計、本科為本，本科不牢、地動山搖的論調[8]。 因此，如何更好地培養適應新時代要求的本科生成為當前時期的重要內容之一。

目前部分教師重理論、輕應用的現象依舊存在，教師在指導學生設計過程中偏離實際應用的情況也時常發生，解決這一難題是培養應用型人才的關鍵一環，也是向企業輸出高質量人才的必要條件。 學生在課程設計等諸多教學環節由設計院高級工程師和學校教師聯合指導，實施雙導師制，是目前最快且得體地解決問題的舉措之一。 當然，也可作為一項長期的方案進行，實現校企合作，利于培養人才和合作交流。“雙導師”制度可以追溯到20世紀末，國內首次提出了校內外教師對學生進行共同指導。校內理論教師一般是高校導師，主要負責指導學生進行專業知識學習、學術研究、論文撰寫等。 而校外實踐教師則主要是公司高管或者技術人員，為學生提供技能研習和實訓實習的開放型職業訓練情境。目前，這一制度主要應用于研究生培養的過程中，如應用于本科生的培養也能起到立竿見影的效果。土木工程專業學生在熟悉結構設計軟件應用后，雙導師注重結合工程實際指導學生結構設計、 優化和繪制施工圖，例如在布置主梁截面高度時，在滿足跨度相關經驗公式的同時，還應考慮建筑立面布置要求，如外墻窗上沿至上方主梁底部尺寸高度較小時，可以全部布置為主梁；鋼筋要兼顧計算結果和施工方便，通常只采用兩種直徑鋼筋布置。 最后學生對結構設計過程進行答辯，主要對建模過程、 常用參數選取和計算結果判斷、模型調整優化、如何解決優化過程中遇到的問題等進行闡述。

2.4 教師的“回爐再造”

為滿足國家經濟發展的人才需求，近幾年諸多高校提出建設應用型大學的目標。 教師的教學能力是實現這一目標的關鍵因素之一。 為此，學校在加強“雙師雙能型”師資隊伍建設的同時，也應大力引進行業企業人才。 教育部規定自2019年起，除持有相關領域職業技能等級證書的畢業生外，職業院校、應用型本科高校相關專業教師原則上從具有3年以上企業工作經歷并具有高職以上學歷的人員中公開招聘[9]。 因此，對目前的高校教師特別是從校門到校門的教師來說，“回爐再造”也是一項重要措施。

讓一線教師回到企業崗位上鍛煉掛職，實現“回爐再造”，能為教師提供深入企業鍛煉的機會，教師更能高效地搜集對學生有幫助的信息，了解行業的最新發展方向。課上展示在企業搜集到的典型工程實例，并將調整、優化模型的過程展示給學生，課下組織學生探索其他優化模型的方法，幫助學生及時消化吸收設計院結構工程師和外聘教師傳授的設計經驗。最后，學期結束后教師應搜集、 整理和歸納指導學生在學習PKPM軟件過程的問題，以便在今后的企業鍛煉過程中，找到更好的解決辦法，從而應用到下一屆的學生指導與教學中，以此實現持續改進。

3 結語

針對現有PKPM 軟件教學中存在的現實問題，提出了強化軟件的學習與應用對提升學生處理工程復雜問題具有重要作用，也是達到工程教育認證的目標的途徑之一；一個完整的設計項目需要土木、建筑、市政、暖通等多專業學生完成，可鍛煉學生在設計項目中應用知識的能力和合作意識，使學生具備一定的實戰能力；實施雙導師制和教師的“回爐再造”是保證項目能夠有條不紊推進的有力保證，最終實現教學相長，協同育人的目的。