面向應用型人才培養的多高層建筑結構設計課程教學方法探討

摘 要：多高層建筑結構設計課程將以培養應用型人才為目標，以知識傳授、能力培養、素質提高為核心。課堂教學將基礎理論知識具體化、形象化；結合工程實例，引導學生對現行規范條文加以融會貫通；引入體驗式教學模式，通過基于設計軟件的實踐訓練，將理論知識與實踐相結合，培養學生的實踐能力和創新能力。

關鍵詞：應用型人才；多高層建筑結構設計；體驗式教學；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-9247（2024）03-0086-02

On the Teaching Method of Practical Personnel Training in the Course ofStructural Design of Multi-storey and High-rise Buildings

TAO Qinglin，CAO Xianlei，JIANG Nan，JIA Dongyun

（School of Civil amp; Architecture Engineering， AHUT， Ma’anshan 243032， Anhui， China）

Abstract：The course of structural design for multistory and high-rise buildings aims to cultivate applied talents， with knowl-edge transmission， ability cultivation， and quality improvement as the core. Classroom teaching concretizes and visualizes basic the-oretical knowledge. Based on engineering cases， guide students to integrate current regulatory provisions. Introducing experientialteaching mode， combining theoretical knowledge with practice through practical training based on design software， cultivate stu-dents’ practical and innovative abilities.

Key words：practical personnel；structural design of multi-storey and high-rise buildings；experiential teaching；teach-ing method

一、引言

土木工程專業具有實踐性強、工程性質明顯等特點，其專業特點和市場需求決定了人才培養方向[1]。為了適應國家建設需要，本專業要求畢業生應當掌握較為扎實的理論基礎知識，培養能及時了解土木工程學科前沿和發展動態，具備寬廣的專業思維能力，有較強的持續學習能力、組織協調執行能力、實踐能力和科技創新能力，能勝任工程技術與管理工作崗位，且具有開闊的國際視野，能面向未來發展的高素質應用型專業人才[2-3]。

基于以上培養需求，本文針對多高層建筑結構設計課程的教學方法進行了梳理和探討。以土木工程專業的人才培養目標為指導，根據課程教學大綱和課程目標，利用工程資源及自身專業特長，在課程的基本理論知識教授過程中，盡可能為學生提供豐富的教學輔助資源，將晦澀難懂的基礎知識具體化、形象化，創造相對輕松愉悅的學習環境，提高學生學習效率；結合工程實例，引導學生對照現行規范條文進行融會貫通；通過 實踐訓練達到知識點串聯并應用的目標。

二、課程現狀分析

（一）課程性質與教學目標

多高層建筑結構設計是針對土木工程專業學生開設的一門綜合運用專業知識提高專業能力的必修課，本課程開設于第七學期，是在對混凝土結構、鋼結構設計、工程結構抗震等專業課系統學習的基礎上，總結多層建筑結構設計方法，拓展高層建筑結構設計知識，培養學生運用理論知識完成建筑結構設計的能力。

隨著時代的發展，城市建筑中的高層建筑越來越廣泛地出現，開設多高層建筑結構設計課程是適應社會發展的需要，對更新學生的知識結構、培養學生的應用能力和創新能力具有重要作用。

學生通過本課程的學習，掌握多層建筑與高層建筑的設計方法以及兩者之間的區別，對本專業的發展現狀、前沿方向有初步認識，對框架結構、剪力墻結構和框架-剪力墻結構的內力計算方法及其構件的設計方法能做到融會貫通，并具備解決復雜工程問題的能力。

（二）傳統教學模式下的現狀分析

多高層建筑結構設計課程介紹了多層建筑、高層建筑的設計特點，建筑結構的設計原則及設計方法，框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構的變形特點及內力計算方法，梁、板、柱、剪力墻構件的配筋計算及設計方法等。

課程具有基本概念抽象、基礎理論知識理解困難、知識點多而雜、理論與實踐并重等特點[4]，如采用傳統灌輸式教學方式，學生在學習過程中缺乏主動性，導致授課過程中出現學生參與度不高、課堂氣氛沉悶、學習效果差的現象，進而導致學生對本課程的知識點掌握 不足，課程教學效果不佳。

三、課程教學方法改革探索

（一）基于工程案例和學術研究視角的基礎理論教學

在本課程開設以前，學生已經進行了風荷載計算、水平地震作用的計算、框架結構內力計算及設計方法的學習，因此，教師在本課程講解中，針對前期已經學過的內容，要求學生課前準備并采取課中考查的方式對知識點進行回顧和總結。教師利用網絡教學平臺，在課前上傳教學課件和相關視頻供學生預習和復習，提高學生的自主學習能力。課中考查：指增加課堂提問和互動，課前5分鐘以提問方式復習上節課所學內容；針對課本內容隨時進行課堂提問，對前期所學專業課程內容進行梳理和總結，督促學生課前預習，促使他們認真聽講、積極思考，提高聽課效率。

課堂教學采用講授方式講解新的理論知識在所難免，為了能最大程度地讓學生深刻理解并掌握這些新知識，教師可以將課內教學向工程實際和學術研究前沿加以延伸，使學生對各種不同的結構特點、陌生的構造措施、抽象的概念有感官的認識，激發學生的學習興趣。比如，在介紹應用于高層建筑的結構體系形式這一教學環節，對于一些非常見的結構體系，可通過列舉工程實例的方式，并附以圖片的形式向學生進行講解。課本中對于開洞面對剪力墻的受力影響，即便已通過文字描述和繪制應力圖的方式作了相應講解，但仍有學生對其概念模糊不清，此時教師可以向學生展示水平荷載作用下的不同開洞面剪力墻的有限元分析應力云圖發展，如此便可起到事半功倍的效果。

（二）基于規范和工程實際問題的案例教學

目前多高層建筑結構設計課程涉及的規范條文數量多且零散，并難以與具體工程實際相聯系，學生對于結構概念的認識仍停留于梁、板、柱、墻等單根構件上，缺乏結構整體性概念。

為了提高學生利用所學專業知識解決土木工程復雜工程問題的能力，教師在教學過程中首先對課本知識進行梳理、歸納，繪成知識脈絡圖幫助學生理解并掌握知識體系。其次，采用基于規范和工程實際案例教學法。比如剪力墻結構設計章節中直接運用給定公式判斷剪力墻類型、進行剪力墻墻肢和連梁內力及位移的計算，學生對其概念理解不夠深刻，學習后依然無法獨立完成剪力墻結構的設計。若以某高層剪力墻結構住宅具體工程實例為對象，引導學生從結構建模、加載、參數分析到內力計算，抓住剪力墻結構非抗震和抗震狀況下的設計要點，知曉通過確定抗震調整系數進行不同抗震設防烈度下的結構抗震設計，結合相應規范條文，逐一理解并融會貫通，以此對所學知識建立整體思路、形成工程概念。這種借助工程案例，將規范條文應用于具體工程的教學模式，不但培養了學生查閱專業規范的習慣，也有利于學生對教材內容的深入理解，更有利于 學生今后更好地將所學專業知識運用于工程實際。

（三）實踐環節體驗式教學

體驗式教學是學生在親歷過程中理解并建構知識、培養實踐能力、生成意義的教學觀和教學形式，體驗式教學注重認知主體主觀能動性的發揮和自主學習能力的培養[5]，是較為理想的教學模式。體驗式教學模式起源于20世紀初，目前國內的應用研究主要局限于體育教學、外語情境教學等方面，在工程教育方面的應用探索較少，這種教學模式可以為學生創造真實的工程體驗環境，讓學生成為體驗學習中的主體，從而提高學生學習的主動性和實效性，并有效培養學生的工程師意識和責任心。

本課程為設計類課程，教學目標為要求學生掌握高層建筑相關設計基本理論和基本手算方法，但在實際工程結構中，采用手算方法工作量巨大、難以實現，因此，實際工程設計一般借助于計算機完成設計工作。基于以上分析，本課程擬采用“基本理論過程實例講解+設計軟件實操演示”的授課方式。教師先理論講解手算過程，并采用小作業形式讓學生初步理解并掌握相關理論知識，然后結合目前國內常用的結構設計軟件如PKPM、盈建科、廣廈結構CAD等，詳細介紹模型的建立、各項設計參數的取值、電算結果分析、施工圖出圖讀圖等，讓學生熟悉軟件設計程序的操作流程和操作要點，最后以作業形式讓學生進行課外電算訓練，從而進一步掌握多高層建筑結構設計相關的計算原理，熟悉如何應用結構設計軟件進行高層結構設計，提高了學生熟練運用電算的水平，拓展了學生的專業知識面。

針對多高層建筑結構設計方面已學內容開展翻轉式教學，檢驗學生對前期知識的掌握程度，督促學生對所學知識自我歸納總結，調動學生的積極性。

此外，將課內教學和課外實訓實踐活動相結合，引導、鼓勵學生參加相關設計類競賽如結構設計大賽、結構信息建模大賽等，培養學生的實戰能力，鍛煉學生的工程思維，開闊學生的學術眼界，培養學生的創新能力。最后通過畢業設計環節，培養學生的綜合設計能力 ，使其初步具備結構工程師的基本素質。

四、課程教學效果

通過上述應用型人才培養教學實踐改革，教學環節互動有所增加，充分激發了學生對工程設計的熱情和興趣，學生學習積極性明顯提高。近三年學生卷面成績平均分分別為65.04、65.99和68.15，學生的學習成績呈上升趨勢，卷面成績不及格率從最初的28.67%下降至15.20%，不及格情況明顯得到控制。通過相關設計類競賽實戰實訓，學生對工程設計的熱情和興趣明顯提高，在全國大學生結構設計信息技術大賽中獲獎多項。通過對所培養的畢業生進行跟蹤調查，從事科研學習或設計施工崗位的學生，均反映能應對工作和學習中涉及的工程設計問題，說明上述教學改革對提高學習效率和培養應用型人才具有明顯的效果。

五、結語

土木工程應用型人才重在培養學生將所學專業知識應用于解決工程實際問題的能力。針對本課程特點，教師基于實際工程資源及自身專業特長，在教學過程中借助工程案例、工程圖片和視頻教學等方式，將晦澀難懂的基礎知識具體化、形象化，提高學生的學習效率。教師有針對性地對工程規范進行梳理和講解，引導學生通過設計軟件實操、參加學科競賽等實踐訓練，培養學生的實踐創新能力。近三年的教學成果顯示，上述教學方法和教學實踐改革有助于提高學生學習效率、調動學生的學習積極性、提升應用型人才培養成效。

參考文獻：

［1］ 蔡云梅， 趙成， 吳英. 關于土木工程專業設計類課程實踐教學方法的探討[J]. 黑龍江教育（理論與實踐），2021（5）：74-75.

［2］ 張軍鋒， 黃亮， 郭院成. 培養創新能力的“結構力學”課程教學改革探索[J]. 教育教學論壇，2021（5）：77-80.

［3］ 陳輝， 阮長鋒， 黃嫦燕. 基于應用型實踐教育的高層建筑結構設計教學改革探討[J]. 城市建筑，2021，18（17）：94-96.

［4］ 趙必大， 劉成清， 袁偉斌. 提升工程實踐能力的高層建筑結構設計課程教改探討[J]. 高等建筑教育，2017，26（3）：51-54.

［5］ 陶清林， 尹萬云， 于峰. 結構設計原理課程體驗式教學模式研究[J]. 安徽工業大學學報（社會科學版），2019，36（4）：76-77.