土建專業電算類課程考核方法研究

張鍇

摘 要：電算類課程在各高校土建專業中已成為必修課程，但其教學效果并不太好，很多學生在進行畢業設計時需重新學習。文章從分析電算類課程的教學特點和常見的電算類課程考核方法出發，提出了一種新的電算類課程考核方法。在高校現有條件下，這種考核方法符合電算類課程集（理論+操作+實踐）于一身的特點，適應現代化教學需求，符合土木工程專業學生的教學要求，為學生的畢業設計及就業打下堅實的基礎。

關鍵詞：電算類課程；土建專業；課程考核方法

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）22-0092-03

Abstract： The computerized courses in universities have become compulsory courses in the civil engineering professions of various universities， but their teaching effects are not very good. A lot of students need to relearn when they graduate. Based on the analysis of the teaching characteristics of computer courses and common methods of computerized courses， this paper proposes a new method for the assessment of computer courses. Under the existing conditions of universities， the examination method conforms to the computer courses' characteristics of setting （theory + operation + practice ） in one， meet the needs of modern teaching， meet the demands of teaching for students majoring in civil engineering， and lay a solid foundation for students' graduation design and employment.

Keywords： computerized courses； Civil Engineering； curriculum examination methods

引言

隨著計算機科學和技術的飛速發展，“電算”已成為土建專業進行結構計算和設計的主要方法。相對于“手算”而言，“電算”具有計算成本低，計算速度快，可以模擬復雜的結構和荷載等優點。在各高校土建專業的畢業設計中，隨著設計難度的增加，設計結構的日趨復雜，“電算”也已經成為畢業設計中的主要計算手段。因此，電算類課程在各高校土建專業中已成為必修課程[1]。

但是，從各方面反饋的信息來看，電算類課程的教學效果并不太好，很多學生在進行畢業設計時需重新學習，導致進度緩慢、設計質量不高。這除了與學生先修課程不足以及學生整體學習熱情不高有關外，也對電算類課程的建設提出了更高的要求，迫切需要研究適合目前形勢發展的教學模式和考核方法[2，3]。

一、電算類課程的教學特點

電算類課程具有與一般課程不同的特點，主要有以下幾點：

1. 電算類課程首先是一門專業課程。電算類課程要求同學們以一種有限元軟件為工具，對特定結構進行內力計算或結構安全性驗算。這就不僅要求掌握一種有限元軟件的使用方法，更要把握好結構的特點并熟悉相關的規范。因此，電算類課程的先修課程是較多的。以“橋梁電算”為例，先修課程包括理論力學、材料力學、結構力學、混凝土結構設計原理、橋梁工程等等。因此，電算類課程的開課時間一般只能在大三甚至大四。這一點不同于“計算機基礎應用”“計算機輔助設計”等通用性計算機類課程。

2. 其次，電算類課程也是一門以計算機為工具的實踐類課程。隨著有限元計算軟件的發展，目前常見的應用類有限元軟件都已經告別了編程式的命令流輸入，變成以圖形界面輸入為主，傳統的（黑板+粉筆）的教學模式無法滿足電算類課程教學的需要。目前，電算類課程開課一般采用（2+4）模式：即2個小時的理論教學+4小時的上機教學。即使如此，在實踐教學過程中，仍然感到上機教學時間明顯不足[4]。

電算類課程教學即需要扎實的理論基礎知識，又需要較長時間的實踐操作訓練，但受制于總體教學計劃和硬件條件（如機房、電腦、軟件等），電算類課程可安排課時較少（一般少于32課時），如何在有限的教學時間內達到教學目標，一直是電算教學中值得研究的問題[5]。

二、目前常見的電算類課程考核方法

對于任何一門課程，課程考核一直是教學中必不可少的關鍵環節。就電算類課程而言，常見的考核方法主要有以下幾種：

（一）注重理論的（試卷+筆試）考試

（試卷+筆試）考試因其對場地要求低（有教室即可）、考核方式公平（同一套試卷）、評價標準統一（有標準答案），目前仍然是高校一般課程考核最基本的方式。但是這種考核方式通常不適用于計算機類課程。除了程序設計語言等理論性較強的計算機課程外，應用類計算機課程一般是以某種商業軟件為教學對象，如“計算機基礎應用”主要學習windows和office套裝軟件，“計算機輔助設計” 主要學習Autocad2010。同理，電算類課程一般以某種有限元程序（如橋梁博士、Midas、Sap等）為教學對象。這些商業軟件為方便用戶使用，普遍采用圖形界面和交互式輸入方法，單純的命令流輸入比重越來越小。傳統的（試卷+筆試）考核方式已經不能正確評價學生對電算類課程的掌握情況了。

（二）注重操作的上機考試

由于傳統的（試卷+筆試）考核方式的局限性，計算機類課程考核已經大量采用上機考試的方式。普遍采用的考試方式為：教師現場布置考題，由學生在規定時間內完成，然后由教師現場檢查學生的完成情況并即時給出分數。這種考核方式注重了學生的現場操作能力，能較好的評價學生對軟件的掌握情況，特別適用于通用性計算機類課程，但對于電算類課程并不完全適用。

電算類課程強調“算”，雖然正確的電腦操作是計算正確的前提條件，但并非充分條件。而且通用性計算機類課程最后的考試成果一般是一張圖或者一段文字，只要在考場封閉u盤和網絡，一般不易抄襲，但電算類課程的考試成果僅僅是一個計算結果，在機房相對擁擠的環境下很難避免相互抄襲的情況發生。

（三）注重實踐的分散性課程考核

由于高校的機房數量和上機時間有限，因此有些電算類課程參考實踐類課程考核的經驗，采用分散性實踐的方法進行考核。具體方式為：教師布置結構計算課題（一人一題或者一組一題），由學生在規定的時間內（一般是1個月左右）完成計算并提交計算書，教師根據計算書的完成情況計分。這種方法理論上最能考核學生對電算類課程的掌握情況，有利于引導學生的課程學習，但在實踐中也出現了一些問題。

首要問題是普遍的抄襲。電算類課程畢竟不同于施工類實踐課程，基本的操作都是由有限元軟件完成的。一般的商業有限元軟件都有報告生成功能，很多同學只需要修改幾個參數，就能生成一份計算書，有些班級抄襲率甚至超過50%，嚴重影響了考核的公平性，敗壞了學風。要避免抄襲只能增加題目的類型（僅僅修改參數是無用的），最理想的方式是一人一類題，但一個教學班有60-80人，一味的增加題目類型是不現實的。

其次是考核時間的限制。普通的實踐類課程一般安排了專門的課程實踐時間（如施工實習一般3-4周，課程設計一般1-2周），但電算類課程歸類于理論教學，有些課程結束已經是期末了，課程結束后1-2周就必須給出課程成績，使得分散性實踐課程考核方式無法進行。

三、電算類課程考核方法探索

電算類課程由于其自身特點，集（理論+操作+實踐）于一身，傳統的考核方式僅強調某一個各方面，不能滿足其課程考核的要求。經過一段時間的教學實踐，結合電算類課程的教學要求和目前大學的實際情況，摸索出一套電算類課程教學考核的方法，大致要點如下：

（一）筆試+電腦

電算類課程考核必須使用上機考試的方式，只有這樣才能考核學生的實際操作能力，因此，電算類課程考核應該在機房集中進行考試?？碱}則采用傳統考試方式，統一發放試卷，學生根據自己對考題的理解，使用特定的有限元軟件完成結構的計算，計算結果則謄寫在試卷答題紙上，統一上交。

（二）一人一題：一種類型+不同參數

目前高校的機房空間有限，單個機房40-60臺電腦需要緊密排列。電腦教學的時候問題不大，但上機考試則因為空間有限，很難防止舞弊現象的發生。對于操作類上機考試這種舞弊現象一般影響不大，但電算類考試的最終成果為統一上交的試卷，因此要避免這種舞弊現象，只能采用一人一題的方式。譬如梁長，采用L=（20+N/3）m，其中N=學號。這樣在保證試題難易度一致的基礎上，確保每位同學的計算結果不雷同。

（三）現場檢查+試卷評分

電算類試題的特點是：計算模型如果是錯誤的，則結果必然是錯誤的，正確的軟件操作是計算結果正確的前提條件。因此，電算類課程的考核成績應結合現場的模型檢查和最終的試卷成績。

現場的模型檢查因為時間有限，通?？梢苑謨纱芜M行：第一次初步檢查在考試過程中，第二次最終檢查在考試結束之后。模型檢查完成后可以給出一個現場的操作成績：成績A表示無明顯錯誤，現場操作成績為優秀，試卷成績有效；成績B表示有次要性錯誤，但對最終計算結果無重大影響，現場操作成績為良好，試卷成績有效；成績C表示有較大錯誤，對最終計算結果有較大影響，現場操作成績為及格，試卷成績是否有效待定；成績D表示有嚴重錯誤，無法得到正確的計算結果，現場操作成績為不及格，試卷成績無效。教學實踐表明（表1），現場操作成績為C和D的同學，最終成績均不及格；而現場操作成績為A和B的同學，部分最終成績也不及格。這說明正確的軟件操作僅僅是電算類課程考核的一個方面，部分同學軟件操作雖然熟練，但對結構的分析不到位，對基本概念的掌握不清楚，最終也得不到正確的結果。

（四）綜合評分

電算類課程考核的最終成績一般由三部分組成：平時成績、現場檢查成績和試卷成績。

平時成績：一般占30%的比重，主要考察學生的上課到課情況和作業完成情況。日常上機過程中也可以布置一些結構計算作業并把這些作業的完成情況作為平時成績的重要組成部分。

現場檢查成績：一般占30%的比重，主要考察學生的有限元軟件操作。成績A和B的學生轉化為百分制后計入總分；成績為D的學生則采用一票否決制，不僅現場檢查成績不及格，試卷成績也不及格；成績為C的學生則應保存其計算模型，對照試卷來確定其最終成績。

試卷成績：一般占40%的比重。試卷成績反映的是最終的計算成果，其閱卷方式與一般的筆試基本相似，但也有其顯著地特點：1. 試卷上只有結果，沒有計算過程。因此沒有分步驟給分的概念，對則全對，錯則全錯；2. 一個模型，多個題目。有限元建模需要一定的時間，而考試時間有限，一般只能建立一個模型，如果這個模型建立過程中發生基礎性錯誤，則所有的題目答案都將是錯誤的，因此很多同學試卷成績為100分，也有部分學生試卷成績為0分。

四、存在的問題

電算類課程考核方法目前還在不斷摸索的階段，隨著教學實踐的開展，也出現了一些意料不到的問題。

問題一：漏題。由于電算類課程考核采用（一種題目類型+不同參數）的出題方式，最理想狀態是所有教學班級同一時間完成上機考試。但由于教學人數較多而機房數量有限，目前一般只能采取分批上機考試的方式，這就為漏題提供了可能。如表2為近3年“橋梁電算”課程的及格情況統計。

由表2可知，在其他因素不變的情況下，上午8：00-10：00第1批考試的及格率是最低的，上午第2批考試的及格率比第1批高2.9%-4.3%，說明存在一定程度的漏題。下午第3批考試的及格率比第2批高了8.1%-15.5%，說明漏題情況更加嚴重（中午有更多的時間）。

在機房數量有限的情況下，分批上機考試在目前高校是不可避免的，為防止漏題對考試公平性的影響，一般采取以下措施：1. 改變不同批次考試的題目類型。但這一方面會增加出卷和閱卷的難度，更重要的是不同批次學生的考試題目不一致會影響考核分數的公平性；2. 與機房和教學部門協調，調整考試時間，盡可能在半天內完成所有考試。

問題二：現場檢查成績的不公平性。現場檢查成績需要消耗一定的時間，以一個40人的教學班為例，每人檢查1分鐘，40個人就需要40分鐘。也就是說，最先檢查的同學比最后檢查的同學整整少了約1個小時的考試時間。為避免這種不公平，一般采取以下措施：1. 現場檢查成績分兩次進行，初次檢查從左檢查到右，判定初步成績，最終檢查從右檢查到左，確定最終成績；2. 實行三人監考，現場檢查成績時，一人維持考場秩序，兩人分別從左右一起開始檢查，可以節約一半的時間；3. 考試時間結束后，讓所有學生停止答題，然后開始現場檢查，但這只適用于機房后續無教學任務的情況下。

五、結束語

課程考核是教學中必不可少的關鍵環節，電算類課程由于集（理論+操作+實踐）于一身，決定了其課程考核的復雜性。電算是聯系基礎理論知識和專業知識、技能的紐帶，為提高電算類課程的教學效果，促進課程建設的發展，有必要在高?，F有條件下，堅持理論與實踐并重的教學理念，不斷優化教學內容，探索一種適合目前形勢發展的教學模式和考核方法，為畢業設計及就業打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]王達，劉揚.“橋梁電算”課程建設與教學研究[J].中國電力教育，2014（15）：67-68.

[2]熊文，葉見曙.基于結構算例專題的橋梁電算課堂教學方法[J].教育教學論壇，2018，04（14）：168-170.

[3]趙宏，王愷.我國大學計算機課程現狀及改革探索[J].中國大學教學，2015（2）：50-54.

[4]徐略勤.橋梁結構電算課程理論與實踐一體化教學模式探索[J].高等建筑教育，2015，24（1）：75-78.

[5]韓艷，李悅.橋梁電算課程教學研究[J].教育教學論壇，2018，03（13）：142-143.