《鋼結構設計》課程教學改革探討與實踐

肖時杰　唐安燁

摘 要： 本文以培養土木工程應用型人才為出發點，剖析了目前鋼結構設計教學中存在的一些問題，從教學內容、與其他課程之間的聯系、理論與工程相結合、課程設計和課程考核等方面進行了前期的改革探討。

關鍵詞： 鋼結構設計 課程教學 教學改革

中國鋼結構產業通過近幾年的飛速發展，已成為鋼結構大國。2016年兩會期間，政府的工作報告中明確提出了要積極推廣綠色建筑和建材，大力發展鋼結構和裝配式建筑。鋼結構特點是抗震性能好、綠色環保、便于機械加工、便于裝配，“十二五”期間，在住宅和中小跨度橋梁結構中，鋼結構用鋼量占鋼產量的比例不到1%，遠低于歐美發達國家的水平。所以，鋼結構產業在我國發展的空間巨大。為滿足鋼結構產業發展，需要培養更多的鋼結構專業人才。

一、鋼結構教學面臨的主要問題

1.教學學時不足。

近幾年，隨著鋼結構工程規模的不斷擴大、結構形式在不斷創新，例如現在工程上應用比較多的索膜結構，對鋼結構的教學內容提出了更高的要求，專業教學改革的方向是要進一步縮減理論課程教學學時。

2.教學內容難度增加。

鋼結構工程引入新技術、新材料后變得越來越復雜。要學好這門課程，對學生的專業基礎知識的要求提高了，例如結構的抗風抗震設計，需要結構動力學的知識，但現在專業基礎理論課的課時一直在壓縮，教學內容減少，學生的基礎明顯不佳。

3.學生對鋼結構陌生、學習興趣低。

學生普遍反映鋼結構難學，主要原因是對鋼結構陌生，在日常生活中，即使看到一個鋼結構建筑，也難見到鋼結構實體，尤其是鋼結構節點構造，因大部分情況下鋼結構都是外包裝修的，不像鋼筋混凝土結構，天天能接觸，很熟悉。這降低了學生對鋼結構的學習興趣。

4.實踐機會少，動手能力差。

因為鋼結構建筑少，學生在整個實習過程中能夠接觸到鋼結構工程的機會更少，不能把理論知識與工程實踐有效結合起來，出現了學生能做課本上的習題，但和實際工程相結合后就沒有頭緒的現象，不能解決實際工程問題。

二、教學改革的主要內容

1.教學內容。

《鋼結構設計》是土木工程專業建筑工程方向的學生學完《鋼結構基本原理》課程后，對鋼結構更深層次學習的課程，有些高校是以選修課的形式開設這門課程。教學內容主要包括鋼屋蓋結構設計、單層工業廠房結構設計、多高層鋼框架結構設計、大跨度結構設計。教學過程中要注重以《鋼結構設計規范》、《建筑抗震設計規范》、《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》、《高層民用建筑鋼結構技術規程》和《空間網格結構技術規程》為指導，重點講解各類結構設計理論和計算方法的概念，解釋規范條文，以及如何應用，具體的計算過程由學生自學。

2.加強與其他課程的聯系。

《鋼結構設計》與其他設計類課程有相近的地方，也有獨自的特性。例如《混凝土結構設計》中也有單層廠房結構設計，其中結構體系、結構布置、結構組成和荷載傳遞方面的內容與《鋼結構設計》相近，現在工業廠房中的吊車梁基本采用鋼結構，吊車梁設計這部分內容安排到《鋼結構設計》這門課程中重點講解。另外，鋼結構設計的特點就是穩定驗算，包括整體穩定和局部穩定，這是鋼結構學習的重點也是難點。同時要引導學生比較鋼結構與混凝土結構的優缺點，通過對比加深對鋼結構的認識。

3.理論與工程相結合。

在每種結構類型中引入一個案例，以工程實際為依托，介紹相應的鋼結構設計軟件與操作方法和施工圖表達方式，通過實際工程的施工圖教學生如何識圖。鋼屋蓋結構、廠房結構和框架結構介紹PKPM軟件，鋼管結構介紹3D3S軟件，網架結構介紹SFCAD軟件。把實際工程引入課程后，不但豐富了教學內容，更指導學生如何把理論知識與工程應用聯系起來，提高了學生對鋼結構的學習興趣。

4.課程設計。

課程設計是《鋼結構設計》課程的一個關鍵環節，也是理論聯系實際的一個重要途徑，設計題目采用傳統的鋼屋架設計，但設計要求做了調整，提高了學生對軟件操作的要求。例如計算書采用手算和電算相結合的方式，內力計算采用電算，桿件截面和節點的設計與驗算采用手算，施工圖采用軟件繪制。教師在整個課程設計過程中要做好指導工作，培養學生發現問題、剖析問題和處理問題的能力。

5.課程考核。

一般本科院校土木工程專業主要是培養具有良好基礎理論和系統專業知識，實踐能力強，并有創新意識的應用型人才。對于《鋼結構設計》這類實踐性很強的課程，沿用傳統的考試方式進行考核已經不適用，應采用考評的方式評價學生的學習效果。學生的課程成績包括平時成績和期末成績，各占50%。平時成績主要根據學生出勤、作業、回答問題和參與討論的情況確定；期末成績以大作業的形式考核，大作業是常規的設計題目，每位同學的數據不一樣，例如跨度、檐口高度、柱距、吊車噸位等參數不全相同，最后抽20%的學生進行軟件操作考核。采用這種考核方式，既能提高學生對課程的重視程度，又能注重平時知識的積累。

筆者近幾年從以上幾個方面對鋼結構教學進行了初期的探討與實踐，發現學生學習鋼結構的積極性明顯提高，渴望獲得專業知識和技能的意識明顯增強，達到了良好的教學效果。

三、結語

《鋼結構設計》這門課程是實踐性很強的專業課程，對學生的要求非常高。希望通過不斷優化教學內容、改進教學方法，從而激發學生學習的動力和興趣，更好地培養學生的工程素質，以滿足鋼結構產業發展的需要。

項目基金：2015年吉首大學教學改革研究項目“土木工程專業鋼結構課程教學方法的研究與實踐”。