建筑抗震設(shè)計(jì)課程“金課”建設(shè)研究

姜偉，劉功良，郭巍，劉桂德

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 土木水利學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

2018 年，時(shí)任教育部部長(zhǎng)陳寶生提出：要提高大學(xué)生的學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，對(duì)大學(xué)生有效地“增負(fù)”，合理調(diào)整所學(xué)課程的難度與深度[1-2]。將“水課”變?yōu)橛猩疃取⒂须y度、有挑戰(zhàn)的“金課”。“金課”可總結(jié)為“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性、和挑戰(zhàn)度[3-5]。高階性是通過將所學(xué)的知識(shí)、自身能力、素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力及方法。創(chuàng)新性是指教育要注重課程前沿性和時(shí)代性、教學(xué)形式的先進(jìn)性和互動(dòng)性，以及學(xué)習(xí)結(jié)果的探究性和個(gè)性化，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。挑戰(zhàn)度是指教師需增加授課的難度，課程難度增加的同時(shí)也需要教師多花精力準(zhǔn)備課程，學(xué)生需要更多的時(shí)間來消化知識(shí)[6]。如何將所教授課程打造為“金課”，是目前所有高校教學(xué)改革的重點(diǎn)[7-8]。吳金星等[9]以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用和解決實(shí)際問題的能力為目標(biāo)，以“金課”思想對(duì)傳熱學(xué)教學(xué)進(jìn)行研究，并闡述了對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面的改革措施與實(shí)施辦法；郭靖等[10]采用線上、線下混合式的“金課”模式，以安裝概預(yù)算課程為例，從課程定位、課程建設(shè)、課程實(shí)施、應(yīng)用效果等方面進(jìn)行研究；王憲彬等[11]針對(duì)交通運(yùn)輸類專業(yè)的現(xiàn)狀和教學(xué)短板，介紹了新工科背景下專業(yè)“金課”建設(shè)的內(nèi)容、目標(biāo)和途徑，以及必須解決的問題；楊飛蕓等[12]為培養(yǎng)食品領(lǐng)域具有創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的高素質(zhì)、應(yīng)用型、創(chuàng)新型拔尖人才，以食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)“金課”建設(shè)為目標(biāo)，改革了食品化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核評(píng)價(jià)方式，創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的“能力刺激”學(xué)習(xí)模式。本文從建筑抗震設(shè)計(jì)課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式、思政教育等方面入手對(duì)課程進(jìn)行改革，以實(shí)現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的“金課”建設(shè)要求。

1 建筑抗震設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀

通過調(diào)查研究，目前建筑抗震設(shè)計(jì)的教學(xué)模式仍采用教師課堂講授、學(xué)生被動(dòng)接受的方式。這種教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，教師不能及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的吸收程度以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力。因此，此種教學(xué)方式難以滿足高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略需求。目前該課程所存在的問題如下。

1.1 課程內(nèi)容多、難度大

建筑地震設(shè)計(jì)課程需要以材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)等課程為基礎(chǔ)，將地震工程與建筑工程緊密聯(lián)系在一起。學(xué)生需要具有相對(duì)扎實(shí)的基本理論，并且具有更廣泛的專業(yè)知識(shí)。因此，該課程的教授與學(xué)習(xí)難度均較大，同時(shí)建筑抗震設(shè)計(jì)課程所安排的課時(shí)僅有32 課時(shí)，課程內(nèi)容多難度大與課時(shí)不足的矛盾十分突出。

1.2 學(xué)生缺乏理論與實(shí)踐結(jié)合的能力

建筑抗震設(shè)計(jì)課程的主要內(nèi)容主要分為4 個(gè)部分，建筑抗震概念設(shè)計(jì)，場(chǎng)地、地基與基礎(chǔ)，地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算以及常見結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。

教師在授課過程中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生可以較好地掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震驗(yàn)算，但是對(duì)于抗震的概念設(shè)計(jì)卻難以理解與掌握。建筑抗震概念設(shè)計(jì)是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程。因此，建筑抗震概念設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑抗震設(shè)計(jì)的靈魂。尤其是隨著工程軟件越來越智能化，大部分的內(nèi)力計(jì)算、配筋計(jì)算已不需人工計(jì)算，因此，概念設(shè)計(jì)更為重要。但是若想在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中正確運(yùn)用抗震概念設(shè)計(jì)并采取相應(yīng)的抗震措施進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，需要掌握相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這恰恰是授課教師及學(xué)生所缺少的。如果學(xué)生不能掌握并理解課程的主要內(nèi)容，將來畢業(yè)設(shè)計(jì)以及走上工作崗位將舉步維艱。

1.3 學(xué)生難以理解規(guī)范的內(nèi)容

建筑抗震設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范密切相關(guān)，抗震規(guī)范針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式都有相應(yīng)的抗震設(shè)防要求，因此，在短短的32 課時(shí)內(nèi)，學(xué)生很難理解規(guī)范中的相應(yīng)條文，導(dǎo)致在畢業(yè)論文或在實(shí)際工程中難以準(zhǔn)確地應(yīng)用規(guī)范條文。為了使學(xué)生更好地理解與應(yīng)用規(guī)范相關(guān)內(nèi)容，要求教師須有相關(guān)的實(shí)際工程背景，能夠向?qū)W生講明在實(shí)際工程項(xiàng)目中如何應(yīng)用該條文解決問題，同時(shí)應(yīng)知道規(guī)范每個(gè)階段的修訂原因。

1.4 課程考核形式單一

建筑抗震設(shè)計(jì)課程的考核仍采用傳統(tǒng)的平時(shí)成績(jī)+卷面成績(jī)的考核方式，其中平時(shí)成績(jī)主要包括學(xué)生的出勤率、課堂表現(xiàn)與作業(yè)完成情況。卷面成績(jī)即為期末閉卷的考試成績(jī)，該考核方式只能考查學(xué)生對(duì)教材中知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，很難對(duì)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。

2 建筑抗震設(shè)計(jì)課程“金課”建設(shè)路徑

2.1 教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

一支優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)是課程順利進(jìn)行的保障，尤其是與實(shí)際工程聯(lián)系緊密的建筑抗震設(shè)計(jì)課程。該課程不僅需要學(xué)生掌握相應(yīng)的基本理論，而且需要學(xué)生將所學(xué)的理論與實(shí)際相結(jié)合，具有應(yīng)用理論解決實(shí)際問題的能力。因此教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)由理論知識(shí)扎實(shí)的教師與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師共同組成。該課程共有2 名教師，其中一位教師具有十多年的建筑抗震設(shè)計(jì)課程講授經(jīng)驗(yàn)，具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，由該教師講授理論部分；另一位教師在大型甲級(jí)設(shè)計(jì)院工作近10 年，是國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，具有豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，由該教師講解課程中與規(guī)范相關(guān)的抗震措施以及對(duì)規(guī)范進(jìn)行詳細(xì)解讀，并根據(jù)工程實(shí)例講解抗震設(shè)計(jì)理論如何在工程中應(yīng)用。

2.2 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

建筑抗震設(shè)計(jì)課程共有7 章內(nèi)容，但是僅有32課時(shí)，在如此短的時(shí)間內(nèi)難以教授完課程的全部?jī)?nèi)容。因此，任課教師需要將課程內(nèi)容進(jìn)行梳理，并厘清該課程與其他課程的關(guān)系，在授課過程中突出課程的特點(diǎn)，例如框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)相應(yīng)的抗震計(jì)算及相應(yīng)的構(gòu)造措施與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，因此，該部分內(nèi)容應(yīng)放在高層設(shè)計(jì)中去講解。該課程應(yīng)重點(diǎn)講解抗震設(shè)計(jì)的基本原則、地震作用計(jì)算中的振型反應(yīng)譜法、底部剪力法以及鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。這樣將減少不必要的教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)，讓學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識(shí)。

2.3 教學(xué)方式改進(jìn)

傳統(tǒng)的教學(xué)方式已不適應(yīng)現(xiàn)階段土木工程專業(yè)高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略需求。因此，應(yīng)優(yōu)化教學(xué)方式，采用在較少的課時(shí)內(nèi)能保證實(shí)現(xiàn)“兩性一度”的教學(xué)方法和師生互動(dòng)模式。將教學(xué)分為理論部分與實(shí)踐部分，在理論部分，教師應(yīng)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生了解建筑抗震設(shè)計(jì)的重要性，采用線下線上教學(xué)相結(jié)合的方式，通過雨課堂提前上傳相應(yīng)的教學(xué)視頻，以供學(xué)生預(yù)習(xí)，課堂上根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)過程中所發(fā)現(xiàn)的問題與困惑進(jìn)行重點(diǎn)講解，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，創(chuàng)建以“學(xué)”為主的課堂，激發(fā)學(xué)生的求知欲，提高其學(xué)習(xí)興趣[13]。教師定期在雨課堂布置小測(cè)驗(yàn)，通過小測(cè)驗(yàn)及時(shí)了解學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。同時(shí)，將較為簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)，如各種結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞形式的相關(guān)教學(xué)視頻上傳到雨課堂，讓學(xué)生自學(xué)。理論部分結(jié)束后是相應(yīng)的實(shí)踐部分，該部分由具有工程經(jīng)驗(yàn)的教師完成。教師選取重點(diǎn)項(xiàng)目，根據(jù)相應(yīng)理論進(jìn)行講解，并重點(diǎn)講解在設(shè)計(jì)初期如何根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，以及相應(yīng)的抗震承載力計(jì)算與變形計(jì)算；將規(guī)范與書本相結(jié)合，講解相應(yīng)抗震措施，如強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固在實(shí)際工程中是如何實(shí)現(xiàn)的，如何核算計(jì)算結(jié)果是否滿足抗震構(gòu)造措施，以及不滿足時(shí)如何進(jìn)行調(diào)整。教師在雨課堂上布置相應(yīng)設(shè)計(jì)大作業(yè)，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其在完成大作業(yè)的同時(shí)掌握教材與規(guī)范中的相關(guān)知識(shí)。

2.4 考核方式重構(gòu)

將考核方式分為平時(shí)成績(jī)、大作業(yè)成績(jī)、期末考試成績(jī)?nèi)糠帧Ｆ渲写笞鳂I(yè)部分是針對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)所布置的，要求學(xué)生所提交的設(shè)計(jì)大作業(yè)中結(jié)構(gòu)的整體布置及細(xì)部構(gòu)造需要滿足抗震概念設(shè)計(jì)，相應(yīng)的構(gòu)件應(yīng)滿足承載力驗(yàn)算、小震作用下的彈性變形驗(yàn)算，同時(shí)還要滿足相應(yīng)的抗震構(gòu)造要求，如最小配筋率、軸壓比、最小配箍率、體積配箍率等。各個(gè)考核部分的分值如表1 所示。

表1 各個(gè)考核部分的分值

2.5 將思政教育引入課堂

大學(xué)教育不僅需要學(xué)生掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也要培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀、責(zé)任感以及愛國(guó)情懷。思政教育是大學(xué)教育的重要內(nèi)容[14]，因此，將思政教育引入建筑抗震設(shè)計(jì)課程中是十分必要的，但是長(zhǎng)期以來建筑抗震設(shè)計(jì)課程中思政內(nèi)容涉及較少。本文針對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，講解從古代至今我國(guó)建筑抗震技術(shù)的發(fā)展，如古代張衡發(fā)明了世界上第一臺(tái)可以預(yù)測(cè)地震的地動(dòng)儀，領(lǐng)先其他國(guó)家1 800 年，以此培養(yǎng)學(xué)生的文化自信。

3 結(jié)論

建筑抗震設(shè)計(jì)作為土木工程專業(yè)最為重要的一門專業(yè)課，其教學(xué)質(zhì)量與效果直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。建筑抗震設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以適應(yīng)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，因此，通過分析目前建筑抗震設(shè)計(jì)課程存在的課程內(nèi)容多、難度大、課時(shí)少，學(xué)生缺乏理論與實(shí)際結(jié)合的能力以及難以正確理解規(guī)范的內(nèi)容，課程考核形式單一等問題，本文從建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方式、重構(gòu)考核方式、將思政教育引入課堂等方面入手，對(duì)課程進(jìn)行改革，以實(shí)現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的“金課”建設(shè)。