多高層房屋結構設計課程教學方法探討

楊佑發 黃音 譚曦 凌昊

摘要：多高層房屋結構設計是土木工程專業建筑工程方向的一門主干專業課程，其內容綜合性強、涉及知識面廣且偏重結構體系的整體設計。文章針對多高層房屋結構設計課程的背景及其特點，對課程教學方法作了探索與討論，提出了結合多高層房屋結構設計課程的聯合項目教學法，采用課程微信公眾號平臺課后教學模式，提高課程教學質量。

關鍵詞：多高層建筑；結構設計；課程項目；課程公眾號

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2018）01-0074-03

中國高等學校土木工程專業本科教育培養方案中提出[1]，各院要切實按照寬口徑專業規格進行專業建設和學生培養，其目標是讓學生具備土木工程知識基礎，掌握結構分析與設計方法，能夠初步進行工程設計，并應用到實際工程建設中。在結構專業課程中，多高層房屋結構設計是重要的必修課程之一，其教學內容包括多高層房屋建筑的結構體系選擇與布置、結構荷載及其效應組合、結構體系內力分析的近似計算方法、抗震概念設計和構造要求等[2]。該課程結合了材料力學、結構力學、混凝土基本設計原理等知識，從結構整體角度出發，介紹了多高層結構設計原理與方法，其任務是讓學生掌握基本的房屋結構設計原理，讓學生能夠根據結構受力特點進行結構體系的選擇與布置，最后通過概念設計、結構分析計算，并結合相關規范要求完成房屋結構設計。

近年來，隨著社會的不斷發展和人類需求的不斷提升，現代高層建筑在各個國家不斷涌現，已成為現代城市的點綴或地標。發展至今，高層建筑的功能和形式不斷多樣化，高度日益增加，其抗側力體系也不斷發展，這些都增加了多高層房屋結構設計課程教學內容和教學難度。在優化高等教育結構，重點擴大應用型、復合型、技能型人才培養規模的背景下，針對多高層課程綜合性強、知識點多的特點，筆者對該課程的教學方法改革進行了思考和實踐探索。

一、聯合項目教學法

近年來，結構設計軟件日益強大，其領域涉及地基基礎、混凝土結構、鋼結構、砌體結構等，學生對軟件分析結果的依賴程度也越來越高。例如：在結構設計中，學生通過中國建筑科學研究院研發的PMCAD、SATWE軟件進行建模和計算，最后通過梁柱施工圖模塊直接得出梁柱平法圖。這種設計方法讓學生誤以為結構設計很簡單，學生僅僅扮演著操作軟件者的角色。學生若缺乏概念設計理念，就無法用整體思想來設計結構總體方案，無法利用總體系與各基本分體系之間的力學特征對軟件計算結果進行準確判斷和校核，因此，教師應將概念設計融入教學中，讓學生對結構整體有著清晰的認識和理解，同時，針對學生生搬硬套專業規范的現象，在教學中注重將教學內容與專業規范結合。

項目教學法，即將課程項目貫穿于整個課程學習期間的教學方法，該方法已在許多課程教學中應用，既讓學生掌握了零碎的知識點又把握了整體的概念設計。在土木工程專業建筑方向，這種教學方法已應用于建筑結構抗震設計課程中，不僅讓學生對課程內容有了系統認識，而且能夠聯系實際地運用專業規范[3]。多高層結構設計等其他結構類課程也可以借鑒該方法，但勢必會加重學生的課程負擔。從課程內容來看，結構抗震設計的首要環節是選擇合理的結構體系，并從場地選擇、建筑體型、結構布置、結構體系、抗震防線、強度剛度均衡、連接與非結構構件等方面體現抗震概念設計內涵[4]。其中結構體系與布置正是多高層房屋結構設計課程的重點，課程教學大綱也要求從受力特征、近似計算方法、設計概念和構造要求等角度詳細介紹框架結構、抗震墻結構、框架-抗震墻結構、筒體結構等結構體系。針對多高層房屋結構設計課程與建筑結構抗震設計綜合性強、理論知識點多的特點，以及兩門課程在結構概念設計方面的緊密聯系，可采用聯合項目教學法，即按照兩門課程的教學大綱和教學安排，布置課程項目題目。這樣既可以將不同的課程聯合為一個整體，加深學生對所學課程的認識，又可以減輕學生的學習負擔。

與建筑抗震設計課程中的項目教學法類似，課程開始時，對學生進行分組并布置課程項目題目——“在XX地區的多高層房屋結構設計與抗震設計”。

（1）分析該地區地震活動的特點，了解三水準要求及兩階段設計的具體內涵。

（2）根據課程項目中的具體要求，確定抗震設計參數；考慮不同結構布置情況下的結構整體性能，確定結構方案、結構布置和抗震構造措施。

（3）確定結構計算簡圖、荷載和荷載效應組合。

（4）進行內力計算。

（5）截面設計和施工圖的繪制。

兩門課程教學結束后，分班分組展示課程項目成果，并提交課程項目報告。教師根據各自的教學內容和課程項目要求進行評分，其得分分別作為兩門課程的項目成績，最后按照一定的權重與出勤成績、卷面成績共同組成學生的期末總成績。

二、“互聯網+教學”法

近年來，隨著科技發展和社會進步，土木工程專業課程的教學方法日益更新。在傳統的教學模式下，教師在課程中加入了以文字、圖片、動畫、視頻等多種交流媒介，優化了教學過程、激發了學生的學習興趣。針對多高層房屋結構設計課程內容多、圖形和計算公式復雜的特點，在板書教學中也加入了豐富的多媒體元素。但是，在“互聯網+”新形勢下，除了豐富教學方法之外，還應注重課程以外的教學探索。為此，筆者提出一種新的“互聯網+教學”法——微信公眾號平臺課后教學模式。

微信公眾號是騰訊公司推出的線上互動平臺，用戶在注冊申請、提交認證賬號資料并通過驗證后即可依托文字、圖片、語音、視頻等與訂閱者之間進行溝通與互動。在“互聯網+教育”智慧校園的搭建進程中，已有高校實現通過微信公眾號進行對外宣傳、圖書借閱查詢、成績查詢、教師查詢、校園卡充值等服務。學術期刊界在實現數字化過程中也開始關注微信公眾號服務[5]，在微信中可以搜索到各個不同學科的學術期刊公眾號，例如《同濟大學（自然科學版）》《電子科技大學學報》《建筑結構學報》《食品科學技術學報》《海洋學報》《巖石學報》《力學學報》《中國教育學刊》等。絕大多數大學生也在使用微信公眾號關注校園資訊、新聞資訊以及專業學術信息。在多高層房屋結構設計課程教學中，筆者設想建立微信公眾號平臺——多高層教學公眾號，采用多級菜單模式，設三個模塊對課堂教學進行補充和拓展。

（一）“課后作業”模塊

按照教學安排慣例，在每一章或每一節教學后，教師會布置相應的課后思考題和練習題。學生在溫習所學章節后，完成課后作業并提交紙質版作業，最后由教師檢查評閱并在課堂上做統一講解。從形式上看，學生課堂聽講、課后思考是一種完善的教學方式。但考慮到課時的安排，教師往往不會花大量的時間在課堂上做統一講解，學生仍舊停留在自我思考的階段，而不能確定自己的思考成果是否正確。

為此，筆者建議在學生獨立思考完成課后作業后，通過課程公眾號將課后思考題和練習題的正確思路和方法完整地展現在互聯網平臺上。為充分調動學生學習的主動性，教師可以針對某些課后作業在公眾號平臺向學生征文，最后挑選出優秀作業推送到課程公眾號平臺，并作為課后學習加分項計入期末總成績。

（二）“溝通討論”模塊

相對高中階段的學習環境，大學教師對于學生的要求更具彈性，學生擁有較多自由支配的時間。在相對輕松的學習環境下，大學生雖然在一定程度上認識到自主學習的重要性，但是在行動上仍然欠主動。有的學生在課堂上學習積極性較高，但是在課后很少溫習，也很少思考學習中遇到的問題。教師對學生的課外學習生活知之甚少。

為此，教師可以充分利用課程公眾號平臺與學生進行溝通、互動。圍繞課程內容，在課程公眾號平臺上提出問題，激發學生主動思考，吸引學生在評論區討論。教師還可以通過激勵機制讓學生踴躍參與相關問題的討論，比如教師可對學生在評論區的回答打分，也可將學生回答的點贊數作為課后學習加分評判標準。同時，還可以鼓勵學生在公眾號上提問，教師針對學生提問較多的問題作回復，或在課堂上進行講解。通過以上互動，進一步拉近教師與學生之間的距離，增加師生之間的學術交流。

（三）“項目教學展示”模塊

針對多高層房屋結構設計課程的特點以及教學要求，筆者提出聯合項目教學法。按照常規的教學安排，分班分組展示課程項目成果，最后由教師對各組進行評分。盡管所有班級做的都是同一個課程項目，但最后只在本班作展示，無意識地將教學班“分隔”，使同一個專業的學生缺少了在學習上溝通和成果分享交流的機會。

多個教學班分班分組展示完課程項目報告后，教師可以將每個班級最優秀的課程項目成果推送到課程公眾號平臺，讓學生能夠欣賞到各個班級的課程項目，并促進學生在公眾號平臺上相互溝通交流。

課程公眾號平臺的運營還需在教學過程中不斷完善。首先，利用微信公眾號提供的分享、轉發、轉載等媒介傳播手段加大宣傳、傳播力度，讓更多的學生關注課程公眾號，參與課后討論與思考。其次，注重內容的質量與形式，對于課后習題或學生的提問，教師不僅可以以文字、圖片的方式，還可以通過語音、視頻等途徑解答學生的問題。這樣既帶動了學生討論的熱情，又節省了教師的編輯時間。最后，注重專業化與規范化。教師的主要工作是教學，并沒有充足的時間來維持課程公眾號的持續有效運營，因而可以組建教師團隊，實現課程公眾號的共同高效運營，為學生提供更加專業、規范的優質服務。

三、結語

多高層房屋結構設計課程主要是培養學生的專業素質，為學生的畢業設計和畢業后的專業發展打下堅實基礎，因此，教師在教學階段應積極探索采用多元化的教學方法，增加學生學習的興趣，培養學生的創造性思維，幫助學生掌握多高層房屋結構設計中的概念設計、計算以及構造要求。同時，在互聯網發展新形勢下，教師應多關注土木專業或其他專業課程的創新教學方法，將適合于課程的教學方法加以完善并應用于教學。需要強調的是，任何教學方式其根本目的都在于讓學生更好地理解并掌握課程內容，而不是為了“新”而新。

參考文獻：

[1]高等學校土木工程專業本科教育培養目標和培養方案及課程教學大綱[M].北京：中國建筑出版社，2002.

[2]方鄂華，錢稼茹，葉列平.高層建筑結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[3]李英民，伍云天，楊溥，劉立平.項目教學法在建筑結構抗震設計課程中的應用[J].高等建筑教育，2012，21（4）：94-96.

[4]李英民，楊溥.建筑結構抗震設計[M].重慶：重慶大學出版社，2011.

[5]謝文亮.移動互聯網時代學術期刊的微信公眾號服務模式創新[J].中國科技期刊研究，2015，26 （1）：65-72.