鋼結構課程設計教學改革與實踐

余衛華++王正中++蔡坤

摘要：鋼結構課程設計是一門實踐性很強的專業課程，對培養學生分析和解決工程設計問題的能力， 具有十分重要的作用。重視鋼結構課程設計，使學生在校期間在鋼結構設計方面得到一定的鍛煉，為畢業后從事鋼結構方面的工作打下基礎。針對鋼結構課程設計教學過程中存在的主要問題，提出了鋼結構課程設計的改革設想，鋼結構課程設計應從選題、教學方法、網絡課程、實踐教學環節、考核方式等方面進行改革。此研究為提高鋼結構課程設計的教學質量提供參考。

關鍵詞：鋼結構課程設計；教學方法；網絡課程；實踐教學

中圖分類號：TU391；G6420 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）01006903 鋼結構課程設計是土木工程專業一門重要課程，也是培養學生理論聯系實際的一個重要途徑。通過該課程的學習，學生可以運用所學鋼結構基本理論進行鋼結構設計實際訓練，進一步培養獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力，為今后的專業打下良好基礎。

一、鋼結構課程設計中存在的問題

（一）鋼結構課程設計內容多，課時少

鋼結構課程設計涉及的內容廣泛，包括門式剛架輕型鋼結構、重型工業廠房結構、多層及高層房屋鋼結構、網架結構等，既要講述鋼結構的設計理論，又要介紹節點及構造措施，還涉及結構體系選型、結構抗震以及鋼筋混凝土結構等土木工程相關專業知識，與規范、規程聯系緊密。要講好鋼結構課程設計課程，教師必須具備扎實的力學基礎和深厚的鋼結構理論，還要有較好的土木工程相關專業知識儲備。

在鋼結構的教學中一般很重視鋼結構基本原理教學，而輕視鋼結構課程設計。課程設置往往存在教學內容多、學時少等問題。如西北農林科技大學鋼結構課程教學學時為40學時，而鋼結構課程設計僅兩周時間。教師在授課時往往根據教學學時的安排選擇性地講授部分內容，因此造成有些問題講得不夠深，也不夠系統，不能達到預期的教學效果[1]。

（二）鋼結構課程設計選題單一

高校鋼結構課程設計選題較為單一，一般為鋼屋架設計或鋼梁設計。鋼結構課程設計在鋼結構課程教學完成幾周后才進行，有的甚至到學期末，內容講授與設計實踐嚴重脫節。學生在一周或兩周課程設計中，往往只能完成一種普通鋼屋架的設計，內容較為單一，還會出現較多弊端。[2]如鋼屋架設計，因為鋼屋架可以看成廠房設計當中的一個構件，學生在設計過程中缺少整體結構設計的概念，鋼屋架的設計的實際應用范圍有限。鋼屋架的連接計算程式化的東西過多，連接計算過于單調、重復量過大。

（三）學生識圖和制圖能力較差

在近些年的鋼結構課程設計教學和指導中，筆者發現由于部分學生的空間想象能力較差，往往對屋蓋支撐系統的布置及關系不清楚，有些學生在進行屋蓋結構布置圖中常常出錯。對于一榀鋼屋架詳圖的繪制，由于圖面表達內容較多，涉及的構造做法較多，學生在連接節點處內容表述不夠完整，屋架的剖視圖不相對應。學生在繪制鋼屋架的施工圖時常常不能正確地表達設計意圖[3]。在平時的學習過程中學生接觸的混凝土結構設計施工圖較多，而對鋼結構設計的施工圖較少。在有限的課堂時間內，學生要真正看懂鋼結構施工圖，正確表達自己的設計意圖并非易事，所以學生在做鋼結構課程設計時 ，常常照搬照抄課本或課程設計指導書中鋼屋架的施工圖紙，甚至出現設計圖紙上的尺寸結果和設計計算書中的計算結果不一致的情況。

（四）學生的創新意識不夠

鋼結構課程設計中的屋架設計由于教師已給定了屋架的跨度及桁架的尺寸，所以學生在做設計時不去查閱相關設計規范和設計資料，更不會考慮比選設計方案，學生的主觀能動性受到了限制。因此，教師在布置課程設計任務時，要精心選題，給學生充足的空間，鼓勵學生自己查閱資料，確定設計方案和尺寸，以確保學生主觀能動性的發揮。此外，教師要給學生提供一個交流學習的平臺，組織學生開展討論、交流，讓學生在此過程中發現問題、分析問題，從而不斷培養創新思維和創新意識。

針對上述鋼結構課程設計存在的問題，筆者對目前鋼結構課程設計的命題、教學和考核方法進行改進，提出了切實可行的建議和措施。

二、鋼結構課程設計教學改革的構想與實踐

（一）精選設計題目，分組設計，一人一題

教師在選擇課程設計題目時，應該根據學生學習能力的差異，精心選擇并布置多種形式的課程設計題目。除了鋼屋架設計外，還可以選輕型門式剛架、平臺結構設計、鋼框架設計等題目。為了培養學生的獨立思考能力，避免學生在設計過程中出現抄襲現象，在課程設計中可采用分組設計和一人一題的方法。4～5人一組，設計同一種結構型式的題目。如設計鋼屋架的小組，可通過改變設計條件及參數等方式，實現一人一題。又如屋架的選擇形式多樣，學生可選擇梯形屋架、三角形屋架或人字形屋架進行設計。荷載的取值可提供多種組合。通過這種分組設計的方式，鞏固學生的理論知識， 鍛煉學生的設計能力，加強和培養學生的溝通協作能力和團隊協助精神。

（二）改革鋼結構課程設計的教學方法

以課堂教學為平臺，將課程設計融入到課堂教學中，再將課程設計中涉及到的主要內容分解成若干專題做重點介紹，并要求學生根據分組布置的安排在每個專題講完后開展討論，將遇到的問題及時反饋，教師在后續階段集中重點解答。通過這種方式，教師就能及時解決學生遇到的問題，有的放矢，在課堂教學中根據不同的內容選擇不同的教學方法。如：對構件的力學分析時采用板書講解，可以讓學生逐步了解和掌握構件從外力到內力再到結構穩定的整個過程。除采用傳統的教學方法外，還應采用多媒體輔助教學。對于桁架的設計，此部分教學內容比較抽象，應利用多媒體進行授課。對節點部分的構造做法和施工焊接流程可采用大量的工程圖片、動畫演示以及錄像資料作演示，讓學生身臨其境。現代教學手段所提供的感性材料使教學活動更加生動有趣。視覺和聽覺的刺激可以加深感知度，提高教學效率和學習質量[4]。

（三）建立鋼結構課程設計的網絡教學平臺

為便于學生課后學習，教師可利用學校提供的網絡教學平臺建立鋼結構課程設計課程網站， 內容可包括課程負責人介紹、教學隊伍、教學計劃及大綱、課件、工程圖片、教學動畫演示、教學錄像、學習參考資料目錄、作業習題、友情鏈接等， 還可提供鋼結構設計的規范和圖集等設計資料。 學生可以隨時訪問此網站，獲取所需相關知識，實現教師與學生之間的互動，開闊學生視野，擴寬知識面， 網站還專門設置了重要學術雜志如《土木工程學報》、《建筑結構學報》、《建筑結構》、《工業建筑》、《鋼結構》及《現代鋼結構進展》等鏈接，以方便學生與鋼結構專家直接交流 [5]。

（四）增設教學實習環節，提高教學效果

為提高鋼結構課程設計的教學效果，增加學生對鋼結構設計的感性認識，教師要積極聯系適合現場教學的鋼結構工地，帶學生實地觀察鋼結構的空間構造與一些局部的連接構造。學生在教師或工程師的帶領下按照結構布置、構件做法及節點連接方式的順序依次參觀。這種教學實習，便于學生學習鋼結構施工圖，逐步建立所設計結構的整體空間概念。

（五）改革課程設計的考核方式

教師在評閱課程設計時主要依據學生完成的設計說明書、設計圖紙進行，然后由指導教師定性給出考核等級。這樣的考核方式存在考核不客觀、考核成績不能有效反映學生的真實學習水平，沒有給學生一個更為公平、公正、合理的評價。所以要真實客觀地反映學生的學習成果，就要綜合考慮各個影響課程設計效果的環節，比如可以借鑒畢業設計考核方式，增設學生的課堂答辯。課堂答辯一方面可以充分調動學生的學習積極性；另一方面通過答辯環節，教師可以比較全面地了解學生設計的真實水平，從而客觀地給出考核成績。同時， 課堂答辯過程也是學生設計過程中的經驗和心得交流的一次機會， 通過這個平臺， 學生可以進一步學習其他同學設計中的一些長處， 發現自己設計的不足并加以改進。要建立完善的課程設計考核體系，將體現設計成績的各個過程細化。比如綜合多方面因素給出考核成績：考核總成績=平時考勤×0.1+設計說明書成績×0.2+設計圖成績×0.3+答辯成績0.3+創新成績×0.1。針對以往課程設計中存在的學生創新意識不夠的問題，教師要鼓勵并肯定學生設計中創新性行為。課程設計不僅是一個熟悉設計方法的過程， 更應該成為培養學生創新能力的機會，所以要鼓勵學生大膽創新，在成績評定方面也要有所體現[6]。

三、結語

鋼結構課程設計是一門實踐性很強的專業課程，對培養學生分析和解決工程設計問題的能力起到十分重要的作用。重視鋼結構課程設計，使在校學生在鋼結構設計方面得到鍛煉，為畢業從事鋼結構方面的工作打基礎，已成為鋼結構教學改革的當務之急。針對目前鋼結構課程設計教學中存在的問題，提出鋼結構課程設計需要改進的措施，以期對鋼結構課程設計改革有所裨益。

參考文獻：

[1]陳宗平.《鋼結構設計》課程教學的探索與實踐[J].中國建設教育，2010（5）：57-59，38.

[2]郇筱林，戴素娟，劉艷.鋼結構實踐教學改革探討[J].大眾科技，2010（3）：140-141.

[3]蔣華.關于土木專業鋼結構系列課程教學改革的思考[J].高等教育研究2012（3）：49-52.

[4]李昆.基于實踐能力培養的“鋼結構設計”課程教學改革研究[J].中國電力教育，2011，16（2）：122-123.

[5]王小平，萬紅霞.《鋼結構設計教學》課程教學的實踐與思考[J].理工高教研究，2007（1）：101-102.

[6]周智輝，文穎.鋼結構課程設計教學探討[J].隴東學院學報，2010（9）：131-132.