荷載與結構設計原理課程的教學改革探討

白曉紅 郭二偉 趙果 焦燏烽 陳茜

摘要：荷載與結構設計原理課程是土木工程專業基礎課，由于課程特點給實際教、學的過程都帶來了困難。筆者在自身教學實踐的基礎上提出了提高教學質量的幾項具體措施，通過對教學內容、教學方法、教學手段的調整、優化，并將改革措施落實到教材建設中，可有效提高教學效果，激發學生的積極性和創造性。

關鍵詞：荷載與結構設計原理；課程特點；教學改革；教材建設

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）28-0095-02

一、引言

“荷載與結構設計原理”是土木工程專業基礎課。在課程學時數較少，學生缺乏基礎知識支撐，課程涵蓋內容繁雜的不利條件下，如何上好這門重要的專業基礎課，提高課程的教學效果，是筆者在近十年的授課過程中一直努力探尋的目標。

二、課程設置現狀

荷載與結構設計原理是土木工程專業的一門專業基礎課，講授的是土木工程專業學生將來在實際工作中可能會遇到的主要工程荷載的計算方法和基于結構可靠度要求的結構設計方法。第一部分荷載計算是進行結構設計的基礎，所涉及的相關學科較多，各類荷載又相互獨立；第二部分是有關結構設計方法的介紹，是后續專業課程的理論基礎。通過本課程的學習，使學生能夠掌握常見荷載的計算及荷載內力組合方法，建立一般工程設計概念。

三、課程特點及課程設置矛盾

根據學校所制訂的“荷載與結構設計原理”培養計劃要求，課時數為24學時，在第4學期開課，教學課時安排不足，且開課時間早，學生缺乏基礎知識支撐，勢必影響教學效果。

“荷載與結構設計原理”課程內容涉及的知識面廣，橫跨多個學科，且概念、公式較多。由于有限課時的限制，每個知識點又不能有充分時間進行系統、完整的講述，這就給課程講授帶來了難度，造成教師教學難度大，學生抓不住重點，加之學生對于考查課的不重視，容易引發厭學情緒，最終影響到課程的學習和考核效果。

“荷載與結構設計原理”課程的綜合性和規范性較強，內容不僅涉及高等數學、概率論、理論力學、材料力學等課程的相關知識，而且是混凝土、建筑抗震、土力學、鋼結構等專業課的基礎，同時還是學生畢業設計中應用的內容，因而，此課程的重要性不容忽視。

四、課程改革實踐

（一）教材及教學內容的優化選擇

“荷載與結構設計原理”課程知識點繁雜，橫跨多個學科體系，因而對授課教師提出了較高的要求，要求教師必須對課程的整體內容和重點、難點內容清楚把握，認真鉆研教材，尋求一種學生易于理解、掌握知識點的授課手段。

要想較好地掌握課程內容，首先，教材的選擇至關重要。目前正式出版的教材數量不少，但大多內容雷同，有的知識點內容不全面，有的知識點內容深度較大，不利于本專業學生對課程內容的統籌掌握。針對目前教材的使用不便，筆者在多年課程教學經驗與體會的基礎上自編教材，于2017年11月作為普通高等院校土木工程專業“十三五”規劃教材，由中國建材工業出版社正式出版，目前已應用到我校2016級學生的課程教學中，學生反映良好。

（二）教學改革實踐

1.提高學習興趣。不論任何時候，“興趣”都是學習最好的老師，所以要將興趣貫穿始終。在課程講授過程中，盡量將每個知識點在工程實際中予以體現，激發學生的探索意識，布置課后思考題目，鼓勵學生查閱資料，通過自主學習來加深學生對知識點的掌握和記憶[1]。

2.教學手段。在現代大學生課堂教學中，多媒體的應用必不可少。多媒體教學以其圖、文、聲并茂和活動影像的特點為學生提供了理想的教學環境。多媒體課堂教學中涵蓋的信息量大，因而能夠節約時間、提高教學效率；通過工程荷載圖片展示的方式可以提供給學生一個直觀印象，能極大地突破視覺限制，多方位、多角度地進行展現，突出重點，有助于概念的深刻理解；對于地震作用這種具有動力特性的荷載形式，利用多媒體的動態性能較好地反映相關概念及地震作用過程、震害情況，可有效地突破教學難點，通過深刻的視覺效果，吸引學生注意力，提高授課及學習效果。

3.教學互動。教學中增加工程實例的介紹，鼓勵學生進行探索性學習。課堂上的一些問題可以留給學生自己思考，通過課下查閱資料、相互討論而獲得自己的結論，在隨后的課堂上，課堂內容介紹完畢之后，利用下課前的十分鐘給予定論，可以此作為課程附加成績予以肯定，激發學生的主動性。為了吸引學生關注，可以選擇一些大家熟悉的熱點問題進行互動討論，學生的求知欲相對較強，以前對于相關知識點的認識只是片面的、表層的，停留在感性認識階段，通過自己的探尋以及和同學、老師的討論，能夠從問題的深層次進行理解和把握，抓住問題的本質，上升到理性認識階段。例如，筆者在講授地震作用這一章節的時候，調動學生回憶汶川大地震發生時自己在做什么，聽到地震的消息有何感受。學生熱情高漲，爭先恐后講述地震發生時自己狀況及感受。結合課本上的內容，提出問題：“為什么震中區附近的人首先感受到的是上下顛簸，而與震中相隔甚遠的我們感受得就比較復雜，有上下顛簸，也有水平晃動？”學生回憶課堂上老師剛講解的關于地震波的分類問題及地震波在地球內部經過反射、折射，最終在地表如何表現，感受到所學知識在現實生活中的真切反映后，學習熱情被調動起來，課堂氣氛活躍，真正做到教與學的緊密結合。

4.重視實踐。土木工程專業是實踐性較強的專業，對于“荷載與結構設計原理”這門課，同樣不能只重理論而輕實踐，因為實踐教學才是能真正培養學生動手能力和科研能力的環節[2]。

筆者在對本專業本科生講授“荷載與結構設計原理”這門課的同時還承擔“建筑結構抗震設計”這門課的講授工作。“建筑結構抗震設計”是土木工程專業的必修專業課程，除了40學時的授課計劃外還有相對應的2周課程設計。課程設計能夠使學生掌握建筑結構抗震設計的基本原理和方法，培養學生具有一定工程結構抗震設計計算能力。本專業每學期需要參加此課程設計的學生人數超過100人次，為了培養學生的獨立思考能力，減少學生間相互抄襲的可能性，達到獨立完成設計任務的目的，在課程設計中采用分組設計、一人一題的方法。從荷載統計開始，每個學生給出的初始條件都不相同，通過水平荷載及豎向荷載下的內力計算，找出最不利組合內力，然后進行截面配筋。結合課程重點，延性框架內力調整及框架結構抗震構造措施是要求學生重點掌握的內容。筆者通過幾屆課程設計的實踐發現，為時2周的設計任務過于繁重，學生通常是專注于前面荷載計算，而到后面的內力調整和抗震構造措施的應用部分時，時間已經所剩無幾，通常為了完成任務而消極對待，應付交差，實踐效果較差，達不到預期目的。

筆者將“荷載與結構設計原理”課程開設對應的課程設計，要求學生的設計內容主要包括：荷載統計、豎向荷載下的內力計算，為期1周，一人一題，互不相同。學生完成設計任務后，將計算書上交，經指導教師評分后統一由授課教師保存，在學生第7學期進行“建筑結構抗震設計”課程設計時，再下發到學生手上，按照之前計算的結果繼續進行計算，主要包括：水平地震作用及其內力的計算、內力組合、內力調整、截面配筋、電腦繪制框架配筋圖，每個學生有一套計算書和一張圖紙，設計時間為2周。通過對這兩門課的課程設計內容相應的增減，做到有的放矢，分別在各自對應的課程設計中著重進行相關內容的訓練，設計重點突出，設計時間充裕，學生易于掌握，效果較好。

五、結語

“荷載與結構設計原理”課程的內容特點決定了教與學的難度，筆者結合自身多年教學實踐工作，對目前教學中所存在的問題提出了一些改進意見：科學安排開課時間；優化調整課程內容；在教學內容上突出重點，強化難點；多媒體教學和板書教學相結合；緊密結合工程實例，鼓勵學生參與工程實踐及科研實踐，全面實現課堂教學和實踐教學的良好銜接，大力培養學生的實踐能力和創新意識。筆者還將課程改革成果落實到教材建設中，以全面提高課程教學質量，真正適應“大土木”的培養理念。

參考文獻：

[1]張經雙，吳金榮.培養應用型人才，加快荷載與結構設計方法課程的教學改革[J].科技信息，2008，（34）：16-19.

[2]蔣友寶，楊偉軍.注重實踐能力的“荷載與結構設計方法”教學改革探索[J].中國電力教育，2013，（14）：111-112.