建筑抗震設計課程模塊化教學方法探索

秦士穎

摘 要 基于建筑抗震設計課程特點和課程教學中存在的問題，提出模塊化教學方法，優化教學內容，將教學內容分為四個模塊，針對不同的模塊內容，采用理論與工程相結合的教學方法，使學生深入理解建筑抗震設計理論與設計方法，具備獨立分析建筑結構工程抗震問題的能力，對應用型本科院校的抗震教學有借鑒意義。

關鍵詞 建筑抗震設計課程；模塊化教學方法；應用型本科院校；微課

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）12-0072-03

1 課堂特點和教學存在的問題

課程特點 建筑抗震設計是一門理論性、實踐性、綜合性較強的學科，是土木工程專業重要的專業課之一，主要有以下幾個方面特征。

1）公式、規范條文多，內容較抽象[2]。課程中存在較多抽象、難懂的知識點，如單自由度、多自由度結構動力反應分析和相關的動力反應方程的建立等。教材中引用大量規范條文，而學生不知從何而來，如鋼筋混凝土結構設計中抗震構造措施及抗震設計內力調整等。有些教材中規范條文抄錄不完整，而學生不知道如何查閱《混凝土結構設計規范》《高層建筑混凝土結構技術規程》等，束手無策。

2）涉及學科廣泛，理論基礎知識要求高[3]。課程設置在大三下學期，其先修課程主要有高等數學、材料力學、結構動力學、混凝土結構設計原理、混凝土結構設計、砌體結構、鋼結構、理論力學、建筑工程材料、土木工程施工技術、土力學、基礎工程等一系列專業基礎課程，理論知識的綜合運用要求較高。

3）缺少課程設計、課程實驗等實踐環節。課程開設在畢業設計前，一般不安排抗震小課題。實踐環節缺失，而學生后期畢業設計涉及很多抗震設計知識，這無疑會影響學生畢業設計的開展。

教學存在的問題

1）課程設置內容多，學時少。對于抽象、難懂的抗震理論知識，教師大多還是采用傳統“填鴨式”教學方法，學生感覺枯燥、乏味，缺少學習積極性。

2）涉及專業基礎課程較多。對于應用型本科院校學生來說，大部分學生對于所學專業基礎知識掌握不扎實，缺乏對知識的系統梳理，來不及消化這么多基礎知識，在課程開始就可能失去學習興趣。

3）學生現狀。應用型本科院校學生就業相對較難，部分學生選擇考研，很多學生忙于找工作、找實習單位，無心學習；課程講授以課堂教學為主，缺少相關的時間練習，學生在實際工作中不知如何應用，很難激發學習興趣。

針對建筑抗震設計課程特點以及存在的教學問題，教師應該思考如何將枯燥的課程內容化繁為簡，如何一改傳統“填鴨式”教學，采用多樣化的教學手段，將知識講解的通俗易懂。本文對以下教學內容、方法進行了探索。

2 優化教學內容，化繁為簡

建筑抗震設計課程涉及學科知識多，內容又與其他學科存在交叉點，加強與各學科教師間的聯系與溝通，壓縮重復性的教學內容，突出重點講解內容。將課程內容分為四個模塊，模塊之間以承接的百分制考核方式為一條主線，內容模塊分配如圖1所示。

3 基于模塊化教學方法探討

模塊1：地震與建筑抗震基本知識

1）展現歷史震害，增強學生抗震意識，激發學習興趣。課程開始就要激發學生的學習興趣，列舉國內1950年以來發生的地震，統計7.0級以上地震震害情況，如表1、圖2所示，讓學生很清晰地看出我國地震災害比例以及地震所帶來的巨大經濟、生命損失。搜集典型的一些結構、橋梁、道路、次生地質破壞圖片，帶給學生心理、視覺上的震撼，讓學生意識到建筑工程抗震的重要性，學習這門課程的必要性。

2）微課視頻生動解讀地震基本概念。地震形成、特性及抗震設防等概念知識較零碎，學生一味地從文字上去死記硬背，會導致概念不清、思緒混亂。對基本概念的講解，制作微課視頻，通過生動的動畫、活潑的圖形以及地震形成視頻，解讀難懂的地震基本概念，擺脫枯燥的理論講解，學生也較容易入門，更適應于應用型本科院校學生。

3）搜集地震結構破壞圖片，直觀講解建筑抗震設防。如在講解建筑抗震設防目標“小震不壞、中震可修、大震不倒”概念時，分別搜集地震中遇到的小震不壞、中震可修、大震不倒的房屋圖片，分析采用了哪些抗震措施實現三水準設防目標，引出建筑抗震兩階段設計方法，知識自然過渡。用語言描述抗震設防的概念顯然空洞而枯燥。

模塊2：建筑結構抗震理論及計算

1）引入數值模擬，借助多媒體技術分析地震反應譜。地震反應譜是建筑抗震理論的核心內容，正確理解反應譜的概念、區分地震反應譜與結構設計反應譜的概念是重點，是計算結構水平地震作用的前提與基礎。學習思路如圖3所示。

2）結合SAP2000模擬，講解地震作用復雜計算機理。結構抗震計算是學生運用基本理論進行一定的實際運算，這點恰恰是應用型本科院校學生所欠缺的。尤其是彈性時程法理論計算較難懂，如何將理論難、計算難的知識直觀、簡單地講解？運用SAP2000彈性時程計算，以多媒體流程圖形式進行講解，如圖4所示。運用SAP2000彈性時程法計算中，重點練習地震波的選取，并將計算結果與底部剪力法、陣型分解反應譜法計算結果進行對比分析，幫助學生透徹地理解規范中5.1.2節第3條的條文，避免死記硬背。

模塊3：引入工程案例分析，結合PKPM建模加強實踐教學 結合PKPM電算演練框架結構抗震設計流程，加強實踐教學。以一個實際的工程結構抗震設計案例，運用PKPM從建模、計算、抗震措施到構造措施的設計，通過教師演練、學生實際操作，借助軟件簡化復雜的計算步驟，教學思路如圖5所示。節省的板書時間對重點內容講深講透，便于學生較系統地梳理知識，較直觀理清思路、掌握重點，從思想上不再懼怕難題，從而很好地過渡到畢業設計。

模塊4：建筑結構隔震、減震技術 隔震與消能減震是減輕地震災害所采用的新技術，對于這一模塊的知識，學生主要側重了解最新、最前沿的抗震技術，了解隔震、消能減震的基本思想，邀請高校對于這一塊有著較新、較深入研究的專家來校講座，組織學生聽講座。最后，學生選定一定的主題，查閱、搜索這方面的資料，提交講座感想或是見解。

4 結語

本文結合建筑抗震設計課程特點，總結課程教學中存在的問題，優化教學內容，進行模塊劃分，以一條主線百分制的考核方式串聯各模塊的教學內容，學生得以連貫性地學習。針對各教學模塊，采用微課視頻、震害圖片、案例分析、數值模擬等多種教學手段，有效解決該課程概念抽象、理論復雜的教學難題。

以一個實際框架結構抗震設計案例的軟件建模、計算、分析實際操作小課題，更好地讓學生過渡到畢業設計內容，有效地解決了實踐與理論脫節的問題，使學生深入理解建筑抗震設計理論與設計方法，具備獨立分析建筑結構工程抗震問題的能力，為學生以后從事設計工作打下一定的基礎。同時提高了教師的業務水平，對于應用型本科院校學生知識講授具有一定的參考價值。

參考文獻

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[3]袁康，夏多田，何明勝.基于震害分析的“建筑抗震設計”研究型教學方法探索[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2015（9）：9-10.

[4]孫建琴，張家瑋.建筑抗震設計課程教學探索與實踐[J].教學研究，2014（1）：69-72.

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[6]GB50011-2010建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.