“項目化”與“數值模擬技術”相結合《鋼結構設計原理》教學改革

徐桂弘，任 旭

(貴州理工學院土木工程學院，貴州貴陽 550003)

0 引言

《鋼結構設計原理》理論推導和規范條文占據主導地位，理論性強，學習起來枯燥無味。由于其先修課程設計到：高等數學、材料力學、理論力學、彈性力學等課程，此外該課程還設計到了工程設計和工程施工內容。學生普遍放映該課程的難度較大，因此，教學效果一直不理想。

為緩解這種不利的局面，有一些高校配備了實驗課程，但實驗課程基本都是一些觀賞性實驗，學生很難有實際操作的機會。部分高校開展了技能訓練課程和大學生創新創業項目，鼓勵學生參與，但是該采用此種方式，畢竟參與的學生人數是有限制的，一般不會全員參與同一個創新創業項目。此外還有一些高校，通過實驗平臺或者基于BIM軟件教學方式，訓練學生對鋼結構基本構件鏈接能力和工程現場的操作能力，但是對培養學生的創新意識和創新能力方面沒有明顯的提高[1-3]。

還有一些不具備實驗條件的高校，為了達到培養應用型人才的目的，同時也為增強學生對鋼結構設計原理這門課程的深層次理解，在教學過程中會組織到施工工地或大型工業廠房進行參觀、觀看視頻資料措施。這種教學方法，在某種程度上起到了積極的作用，但是對于學生更全面的理解鋼結構設計原理的基礎性問題及我國鋼結構所面臨的問題、培養學生認識問題、解決問題的能力是有限的[4-6]。

1 《鋼結構設計原理》課程改革思路

1.1 基本概念體系教學

“項目化”教學的第一步是要給學生首先建立一些基本的概念及原理框架。這個過程大概需要6個學時左右。

1.2 發現問題

在通過課堂教學建立起基本概念體系后，任課教師可根據具體的情況安排學生分組，教師根據鋼結構設計原理的具體章節一一與學生分組配對選擇。作為高校的教師，對申請國家自然基金或者省自然基金的格式都非常熟悉，任課教師可以按照這種方式(項目意義、項目研究現狀、項目研究內容、項目可行性、創新性等)，讓學生在鋼結構設計原理教材范疇內，尋找自己感興趣的問題，組員發揮自己的特長，寫一份項目的申請書。這個過程大概需要2個學時即可完成。

將學生的分組問題完成后，由于本科學生的基礎較弱，任課教師需要挑選重要的章節，進行講解，如：梁的扭轉、梁腹板的屈曲后強度、格構式構件軸心受力特性、實腹式壓彎構件截面受力特性等。在這個講解過程中，為了增強學生更直觀的對鋼結構構件破壞的理解，可以將引入數值模擬的教學方法。這樣可以生動的模擬一些學生不容易想象的鋼結構的構造方式、破壞方式，如：彎曲失穩、彎扭失穩和扭轉失穩等這個過程至少要30個學時。

1.3 解決問題

學生選定題目后，在教師的指導下下載和閱讀文獻。學生在這個過程培養總結問題的能力，特別是在撰寫開題報告的過程中，學生通過閱讀大量的文獻，歸納出其所涉及的問題的前沿性問題及尚待解決的問題。然后，根據項目組的條件，制定自己的項目研究方案。這個過程可以培養學生認識問題、發現問題的能力。

當學生本組的課題，并撰寫了開題報告后，教師可以組織開題答辯活動。在這個過程中，教師可對各個項目組選定題目的可行性、可操作性能進行評價。

1.4 完成課題

完成課題是一個復雜的過程，其中涉及到理論學習、數值模擬、模型試驗甚至是現場試驗等環節。在這個過程中，學生難免遇到困惑。針對這種現象，任課教師設置“問題課堂”，在這堂課中，專門針對學生所面臨的問題，進行講解或者尋找解決方法。完成課題，是一個非常關鍵的環節，任課教師及所在的教學單位應互相協調溝通，為學生創造良好的實驗條件和學習條件。

1.5 課程考核

課程考核的意義在于對學生各個項目對課題的完成情況進行評價。由于是“項目式”教學的方法，課程考核的成績也是根據項目的程序進行評定。其具體的考核指標如表1所示。

表1 考核指標(總分100分)

2 結語

本文提出“項目化”教學與“數值模擬技術”相結合《鋼結構設計原理》教學改革方法，改變了以往教師出題，學生解題的千篇一律的方法，讓同學們帶著自己的需求和興趣去尋找自己要解決的問題。在解決問題的過程中，學生需要閱讀大量的參考文獻、制定個人的研究內容、研究路線及研究方案、學習數值模擬的方法。這個過程培養了學生發現問題、解決問題的能力，在答辯過程中鍛煉了學生在有限時間內精準簡練地表達能力。通過撰寫開題報告和結題報告，培養了學生的文整技能。

數值模擬輔助課程教學的新模式突破了傳統的板書或多媒體教學方式，豐富了教學手段，同時也使課堂教學更生動，有助于調動學生的學習積極性。

本文提出“項目化”教學與“數值模擬技術”相結合《鋼結構設計原理》教學改革方法，本課題的研究成果可推廣到其他專業的教學中，也可根據教學需要，靈活添加多媒體動畫、實驗器材和典型教學情境。對于探索鋼結構課程實踐教學新模式、探索切實可行的實踐教學實施方案具有十分重要的現實意義。