關于土木本科生結構抗震基礎知識培養的思考

李建波

(大連理工大學 建設工程學部工程抗震研究所，遼寧 大連116024)

綜合能力是當前教育領域的一個熱詞，在不同學科里有著各自的內涵。在結構抗震防災領域，綜合能力體現在方方面面。如業界從業人員要有抗震防災知識與分析評價綜合能力、在校學生要有基本概念及基本實踐運用的綜合能力、普通大眾也要有抗震救災基本知識及應急防護的綜合能力等，這也正是結構抗震作為一個涉及面廣泛的交叉學科的具體體現。

學生的學習興趣不高、課程的知識點散、與其他課程間體系較為脫節是當前抗震方向專業課教學的主要問題［1］。分析主要原因，從學生角度來看，地震成因分類、地震載荷作用、結構抗震基本分析方法、抗震構造都是相對新的概念與知識，與以靜力學體系設計為主的本科教學相比較，抗震領域的新概念一時無法與現有本科階段知識建立關聯并應用于課程實際。如果沒有合適的途徑，難以使學生產生學習、運用及回顧反復體會的熱情，從而難以產生興趣，為學而學;從教師角度來看，大部分專業教師都具有相對豐富的業內知識，但如何將專業領域的成果融匯到本科教學中有些困難，尤其是適合本科階段基礎知識系統培養的抗震教材較少，或體系比較陳舊，一般局限于規范規定的關于抗震概念及設計的基本內容，難以將學生更為感興趣的適應時代發展的抗震新領域與新方法灌輸進去;從課程本身來看，結構抗震作為一門專業課，雖然從抗震防災領域來看非常重要，但從課程規劃的角度來看，過于局限于課堂教學的授課設計，抗震設計方法也過于傳統，實踐環節缺失嚴重，且其中核心的結構抗震設計部分與其他專業課的課程設計部分重復，從而學生缺乏重視，學完后很快淡忘。因此，有必要調整這一課程的教學思路與目標設定。

在各專業課已有相關抗震設計的情況下，結構抗震作為一門單獨課程，其內容應該更為廣泛，注重動手動腦能力的培養;應更關注規范中結構抗震設計等后續應用，如減震、安全評價、監測技術等，優化授課手段，學生更易有興趣。但也有人認為，這些內容應該是研究生階段的學業要求，不適合本科生層次。其實，只要授課內容、授課方式、授課平臺搭配恰當，是利于本科生興趣培養的。將研究生課程中的一些專業基礎知識從實踐環節的角度列入本科教學［2］，加深本科生的參與程度，加深本科生對這一領域的宏觀了解，對于學生繼續讀研或走向工作崗位是非常有利的。本文將從問題、思路以及具體實踐的角度探討土木本科生結構抗震基礎知識體系的綜合培養及實踐。

1 本科生抗震課程設置與創新性人才培養間的不協調

2008年汶川地震、2011年福島核事故都是地震災害或由地震導致的次生災害的具體體現。地震災害的巨大破壞作用使政府主管機構、業界單位更為關注結構抗震的重要性，也使防災減災這一專業方向熱了起來。正是就業的導向性作用，許多設計單位、工程單位有傾向性地儲備抗震領域的人才。這一點在相關領域的研究生就業中可見一斑。

抗震專業的研究生主要來源于土木或水利工程專業的本科生。許多學生在本科階段，甚至沒接觸過動力概念，抗震領域的基礎知識只能在研究生階段學習與積累，專業工作開展較慢。相反，那些本科階段思維活躍、參加過抗震實踐類活動或者在這方面動腦動手能力強的學生，往往發展較快。這基本上也反映了專業基礎有時決定未來，創新性人才也多來源于此。

行業就業要求或將來就讀抗震專業的研究生，更好地服務于未來發展，都需要本科階段有較為扎實的專業基礎和積極的實踐能力。這一步走好，可以提早滿足崗位要求，或者快速進入研究生狀態，加快創新進程。但縱觀本科階段結構抗震領域的專業課程，灌輸式教學仍占主導，學生的專業知識存在脫離工程實踐的情況，效果不佳。實際上，該課程是有很強的實踐性和綜合性的，體現在設計與評價階段的多方面，同時對從業工程人員的“抗震概念”也有較高要求，因為從業工程人員需要依據自身的專業知識和經驗，做出適當的判斷、提出合理的措施建議。這些綜合能力是需要長期實踐積累的，而學生階段的綜合能力的基礎式培養是不可缺少的環節。

抗震領域涉及的學科較多，基本概念也多，對學生綜合領會與綜合運用的能力有一定要求。甚至其中很多概念介于定量與定性之間，容易讓學生感到無所適從。若單純課程灌輸，學生的學習興趣不佳。那么如何上好土木本科生抗震基礎知識培養這門“課”，如何將實踐環節與授課環節銜接，將實踐教學落到實處都是需要關注的環節問題。

2 本科生抗震基礎知識培養的課程規劃思路

授課是解決個性與共性的問題。新知識是客觀存在的共性內容，而學生則是各自不同的個性對象，如何使個性的學生能根據自身的具體條件吸收共性的新知識是教學要解決的主要問題。而為達到對新知識熟練掌握的目的，課堂授課與實踐環節是相輔相成的兩條途徑。課堂授課中對抗震概念的理解記憶是積累的具體體現，實踐環節又會加深這種記憶，并提升對概念的理解層次，更好地反映在實踐環節中。

對于新知識，一般認為，興趣濃厚、理解記憶、反復運用并經常回憶，同時視聽結合多途徑指向同一概念，可取得理解記憶的良好效果。這凸顯了如下信息:興趣是學習的前提;途徑包含多個方面，如合適的平臺、團隊協作、任務推動、答辯驗收等;具體手段包括以研究生作為輔助指導的概念剖析訓練、簡單易操作的實驗與數值分析等;從易處著手，立足于當前的知識積累，由易漸難;核心是多途徑提高學生抗震實踐能力，綜合體現在概念、計算能力、實際動手能力等多方面。整個思路如圖1所示:

圖1 抗震領域基礎知識培養圖

3 本科生抗震基礎知識培養的實踐與思考

筆者近年來承擔建筑結構抗震、港工建筑物抗震、工程抗震實踐概論、ANSYS 力學分析與應用等相關本科課程的授課任務，并一直努力探索提高授課效果的途徑。從效果角度來考量這些措施和途徑的有效性，其中嘗試過多種模式，這也是一個逐漸發展的過程。

首先，將課堂授課與興趣小組相結合［3］。主要是按照教學任務書和教材內容劃分一些“興趣點”，如地震災害分類與措施實例、人工波擬合、隔振技術與數值模擬等，并在開課之初確定學生分組。按正常教學進度，在相關知識點講解后，安排小組人員結合自己的興趣點在課余實踐，做小組匯報，并納入最終成績考核。如學生搜集到資料，直觀地演示了復雜的地震反應過程，加深了學生的理解。雖給了學生一些壓力，但取得了一些積極效果，使學生利用各種途徑搜集整理書本外的信息，拓展了知識面。同時也反映出一些問題，如受限于總課時，無法與學生的實踐環節工作進行深入溝通、沒有使學生系統整理成果、沒有途徑介入學生小組的課外實踐活動。

其次，結合大工本科生的創新性實驗計劃，對上述模式進行了深化。考慮到參加創新性實驗計劃的部分學生與結構抗震課程的學生重合，而他們有較強的積極性，就將一些研究生的課題任務難度弱化，用于深化興趣點小組建設，以任務為驅動，取得了較好的效果。如建立了人工波高效擬合、建筑物折坡狀建基面抗滑穩定、動力方程的隱顯式求解與高效算法、隔振溝的模型設計與優化四個小組。研究生作為助理參與小組活動，同時輔助網絡平臺建設，分享共性經驗。這些小組的研究內容相對更為寬一些，需要一定的綜合運用知識的能力，學生也比較有興趣。從課題任務出發，這些學生在課堂上也總是積極參與問題討論，不知不覺地加大了課堂授課的理論深度。

再次，從解決問題、實現任務的角度著手，重在基本性問題的探究，課堂與實踐環節都鼓勵學生的創新精神，尤其是對基本理論模型、分析方法和抗震措施的把握，并鼓勵運用不同的分析軟件，嘗試對結果的合理性進行探討，逐漸形成了以任務為導向的啟發式教學［4］，使學生主動思考，努力創新教學模式，而且往往最終會形成一定的成果，如軟件著作權等，這對學生而言也是樂見的。

最后，在授課過程中，注重效果和學生感受的反饋，主要集中在支持手段以及具體的指導建議上。當然還可以進一步拓展，如大三的結構抗震專業課亦可與創新性實驗計劃、畢業設計形成一個有機鏈條，使學生結合未來的發展，盡早系統性地得到創新性的專業的實踐訓練，成為具有專業基礎知識的創新性人才。

4 結語

結構抗震是本科階段一門重要的專業基礎課程，現實情況是教得累，學得也累，學生掌握與綜合運用的效果不佳。本文結合筆者自身嘗試的一些實踐改革途徑，提出了理清專門課程與其他課程設計中抗震的重復內容，以課堂教學與實踐小組相結合的模式，以任務為導向，輔以多種支持手段，以成果匯報為激勵源，注重學生綜合能力與創新精神的培養。在實際教學中，確實取得了一些效果。

［1］謝劍學，邵永健．如何在《工程結構抗震》課程教學中培養學生的綜合能力［J］．陜西教育，2008(4):40 －41．

［2］卿兆波．基于綜合實踐能力培養的CAD/CAM 課程設計改革實踐［J］．當代教育理論與實踐，2015(3):45 －47．

［3］任國強．基于小組的《機械設計基礎》任務教學研究與實踐［J］．現代企業教育，2014(10):466．

［4］毋玉芝，劉慶華．任務驅動教法在計算機教學中的應用［J］．科技信息(科學教研)，2007(4):74 －76．