工程結構抗震課程教學改革初探

劉平+張雯雯+王婷+張愛娟

摘要：根據獨立學院應用型人才培養模式，結合人才培養方案，針對工程結構抗震課程教學的現狀和問題，提出了在教學改革中的一些有益的設想與建議，對指導今后的工作有一定的借鑒作用。

關鍵詞：結構抗震；教學改革；概念設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）15-0072-02

一、引言

中國是地震多發的國家之一，許多地區都位于地震區。因此，為了滿足工程建設的需要，工程技術人員除了應熟悉專業知識外，還必須具有地震學與地震工程學方面的知識，這樣才能設計出抗震性能良好，經濟合理的建筑結構。工程結構抗震課程是土木工程專業、港口與航道工程專業本科生必修的專業課。近些年隨著科學技術的發展，地震工程學的研究方法與理論有了全面的進步，對于理論與實際的結合，科學與技術的結合，都提出了更高的要求。以培養應用型人才為目標的獨立學院，要求厚基礎的同時強調實踐能力的培養，這就要求學生既要理解工程結構抗震的相關理論，又要掌握工程抗震的相關技術。而想要滿足新時期社會對人才的要求，獨立院校必須對該課程的教學進行改進，通過課程教學的規范化和系統化，達到提高教學質量的目的。

二、本門課程的特點及目前存在的問題

本課程教學內容主要包括抗震設計理論與抗震設計應用兩大部分，內容涉及到結構力學、土力學、混凝土結構、砌體結構、鋼結構等多門專業基礎課與專業課。該課程所涉及的知識面廣，學時有限，一些知識點抽象難懂，導致學生容易產生一定的消極怠學情緒。經過幾年的教學實踐發現，學生對于工程結構如何簡化為計算模型，計算模型與實際工程結構的差異，以及模型計算到底要算什么不清楚。學生只重視知識的死記硬背和計算能力的提高，能夠熟練地解答純粹的數學題，卻忽視了結構抗震的概念設計和構造的要求，對于應用問題無從下手，學而不能致用，這些問題在畢業設計中都有所體現。

三、教學改革的具體措施

本課程教學改革的目的是在有限的學時內選擇最優的教學方法，從而提高教學質量，為學生今后應用抗震知識解決工程結構方面的實際問題奠定基礎。在教學中，教學方法的選擇對于學生接受知識、鍛煉能力都起著非常重要的作用。因此工程結構抗震課程教學方法的改革探索具有十分重要的意義。按照夯實基礎，拓寬專業面，加強實踐環節的思路，該課程在教學理念、教學內容、教學手段和實踐教學上進行了一系列的改革和完善，具體改進措施如下。

1.夯實基礎，拓寬知識面。應用型創新人才需要具備扎實的專業基礎，合理的知識結構體系和較強的學習能力。本門課程的基礎部分為“工程抗震設計原理”，該部分主要包括地震基本知識，地震危險性分析及地震烈度區劃，工程結構抗震的基本思想與對策，工程結構抗震概念設計，場地、地基和基礎，地震作用與結構抗震驗算等工程專業基礎知識內容[1]。此部分的內容是學生進一步學習的基礎，對于解決實際工程問題有重要影響，因此要加強對學生的學習要求，做到“厚基礎”[2]。

不僅如此，在夯實基礎的同時也要注重能力的培養，本門課程的應用部分為“工程抗震設計應用”，包括鋼筋混凝土房屋抗震設計，多層砌體結構房屋和底部框架-抗震墻房屋抗震設計，鋼結構房屋抗震設計，單層鋼筋混凝土柱廠房抗震設計，橋梁抗震設計，結構隔震、減震設計等工程專業知識[1]。在講授課程的同時，緊密結合建筑抗震設計規范（GB50011—2010），建筑工程抗震性態設計通則（CECS160：2004）（簡稱通則）以及公路橋梁抗震設計細則（JTG/T B02-01-2008），對于某些重要的規范條文，輔以工程實例進行分析，從而幫助學生透徹了解條文的用意，達到靈活應用的目的。雖然《通則》不在大綱要求的范圍之內，但是這是結構抗震設計理論和設計方法的發展方向[3]。基于結構性態的地震工程包括與設計和建造有關的所有工程任務，其目的是使所設計的建筑結構在未來地震中具備預期的功能[4]。在授課過程中，適時地引導學生了解該通則的計算原則和方法，并對《通則》中的抗震設計方法與教材中的方法進行對比和討論，以加深對本課程的認識和理解。

2.重視抗震概念設計思想的培養。概念設計的目的是力求使設計方案更加經濟、合理，它不僅可以保證設計原則的正確性，同時也可以通過它來解決設計中出現的問題，從而提高設計水平[5]。不僅如此，其還可以借助概念性簡化計算來完成，雖然有一定誤差，但概念清楚，定性準確，手算簡便、快捷，能很快地選擇和確定最佳方案，同時也是施工圖設計階段判斷計算機計算結果可靠與否的主要依據[6]。

概念設計是一個優秀工程師必備的能力，需要在學習階段有意識地加以培養，達到促進學生了解和掌握建筑方案的結構特性與空間形式性能之間整體關系的目的。這就要求教師把概念設計的思想滲透到課程教學過程中。一方面通過多媒體教學展示震害實例，以此來說明、強化一些重要的設計概念；另一方面要指導學生能在提出結構的總體系之前做到概念化的方案選擇，并且能夠對主要結構分體系的設計方案進行比較選擇[9]。

3.提高教師專業素質，培養雙師型人才。教師是教學過程中的主導因素，其知識結構和業務水平直接影響學生的知識結構和業務能力。本門課程涉及結構動力學的許多相關知識，數學表達式較復雜，這就要求教師能夠將一些抽象的關鍵知識點盡可能用形象的比喻講清楚，同時要讓學生明白。理論若不能用數學表達式來描述，就如同沒有牙齒的老虎。而數學表達式能夠將理論進行拓展，使之如虎添翼。在注重啟蒙學生的同時更要點燃其智慧，培養高層次的應用型人才，教師必須從事過工程實踐工作，具有豐富的實踐經驗。只有教師貼近社會，學生才能貼近社會，才能更快地進入角色。因此，應采取各種形式，分期分批地派青年教師到設計或者施工單位工作一段時間，參加一些設計和施工項目，從而達到全面提高自身素質的目的。

4.采用先進的教學方式，建設網絡教學平臺。學生由于不能看到實際的工程結構，在進行模型簡化時會存在一定的困難，若在授課過程中采用一些工程結構模型并結合震災事例，則有助于解決此問題，也有助于學生克服“見木不見林”的弊端；對于較抽象概念的理解以及震害的現象，采用多媒體教學方法，有助于加深學生的理解和記憶。本課程中多媒體主要應用于：地震基礎知識，地震作用下建筑物倒塌的動態模擬，場地液化造成建筑物傾倒的震害以及其他震害現象等，實現將抽象的教學內容盡量具體化展現。在授課過程中同時采用板書的教學方式，板書教學主要應用于：加速度反應譜原理及應用，振型分解反應譜法與底部剪力法的算例講解。教學是一個復雜的過程，要多種形式相結合，各展所長，充分發揮各自不可取代的優勢，以達到更好的教學效果。

建設網絡教學平臺，制作網絡課件，并將教學大綱、教案、習題等同時在網上開放，激發學生的學習興趣，鼓勵學生自主學習，同時可以緩解課程信息量增加與壓縮授課學時之間的矛盾；通過布置內容豐富、形式多樣的習題作業，以方便學生理解和掌握所學知識；教師根據學生的具體情況，引導學生按照正確的思路與解題步驟完成習題和作業，從而提高教學效率；建立豐富完備的試題庫及合理有效的考試形式，準確了解學生的學習情況，提升學生的學習興趣，同時也減輕了教師的工作負擔。這些措施調動了學生的學習積極性和主動性，增強了學習效果，提高了學生處理實際工程的能力。

5.課程教學與實踐教學緊密結合。結合實際工程進行實踐教學，使學生逐步建立工程抗震意識。不僅如此，要結合工程結構抗震的教學內容，組織學生參觀實際工程的施工現場，了解整個工程結構抗震設防的要點，使學生建立起工程結構抗震的概念。考慮到多數教材及畢業設計參考書中的圖例大都是示意圖，無標準的結構施工圖，教師應向學生展示真實的結構施工圖，通過解讀工程圖紙，使學生了解工程結構抗震設防措施要點，縮短從理論到實踐的過程，同時對學生在畢業設計過程中繪制高質量的施工圖也有一定的幫助。

在學習專業知識的同時，要注重對學生的動手能力的培養，組織學生進行“抗震結構模型設計與制作”活動，旨在提高學生防災減災的意識，培養學生的動手能力和創新思維，讓學生能夠將所學的力學知識、抗震思想與實際應用相結合。在實踐過程中，一些同學設計的模型巧妙地采用力學知識減輕了結構總質量，體現了強柱弱梁，強剪弱彎，強節點弱構件的抗震思想，設計新穎，想法獨到；在平面布置上能夠做到簡單規整，豎向布置上均勻連續，剛度中心和質量中心盡可能一致，復雜體型的建筑物采取了加強措施，概念設計在模型設計中均有體現。還有一些同學對所建抗震模型進行了有限元軟件分析。通過動手制作模型使學生的學習能力與動手能力均得到了提高，對所學的專業課也有了更為深刻的理解，達到了夯實基礎，明確概念的目的。

四、結束語

工程結構抗震是土木工程專業一門重要的專業課程，也是土木工程領域研究成果不斷推陳出新的前沿學科。課程必須根據社會發展和科學技術的進步與時俱進，不斷賦予新的內涵。隨著目前就業競爭的日益激烈，社會對人才的要求也越來越高。為了適應社會發展的需要，在教學活動中應當及時發現問題，并進行教學改革，努力提高教學質量，加強實踐教學環節，從而培養出社會所需要的應用型人才。

參考文獻：

[1]柳炳康，沈小璞.工程結構抗震設計[M].武漢理工大學出版社，2012.

[2]尚守平，李崢.工程結構抗震課程教學改革研究[J].中國建設教育，2006，（8）：46-48.

[3]張耀軍，周翠玲，王新元.提高《建筑結構抗震設計》課程教學質量的教學改革探索[J].東南大學學報（哲學社會科學版），2012，（14）：199-121.

[4]謝禮立，馬玉宏，翟長海.基于性態的抗震設防與設計地震動[M].北京：科學出版社，2009.

[5]朱慈勉，尹小明.概念設計的意義和應用分析[J].建筑技術，2005，（8）：626-628.

[6]林同炎，S·D·斯多臺斯伯利.結構概念和體系[M].第二版.北京：中國建筑工業出版社，1999.