新形勢下土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在的問題及對策

（湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院 湖南·湘潭 411201）

隨著科技水平的提升和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，我國的鋼材產(chǎn)量增長迅速，鋼結(jié)構(gòu)制作安裝水平日益提高，鋼結(jié)構(gòu)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用得到了長足的發(fā)展。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、強(qiáng)度高、延性好、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于超高、大跨以及具有復(fù)雜外形的土木工程結(jié)構(gòu)。土木工程專業(yè)的畢業(yè)生，尤其是建筑工程方向和橋梁工程方向，未來將有更多的機(jī)會從事鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐工程項目，這對鋼結(jié)構(gòu)的課堂教學(xué)提出了更高的要求。

目前，大多數(shù)高校對鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)重視不足，尤其在“大土木”專業(yè)背景下，鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)時被大幅壓縮，相關(guān)實(shí)踐內(nèi)容相應(yīng)減少，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容沒有與鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展同步，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才培養(yǎng)滯后。近年來，隨著國內(nèi)外高等教育形勢的發(fā)展，教育部先后對高等教育教學(xué)工作提出了新的指導(dǎo)意見。2018年6月，教育部提出了高等學(xué)校本科教育的“金課”定義和評價標(biāo)準(zhǔn)。2020年6月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，要求深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會精神，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)。

結(jié)合新形勢下教育部對高校本科教學(xué)工作的指導(dǎo)方案和改革要求以及筆者多年以來的鋼結(jié)構(gòu)課程授課經(jīng)驗(yàn)，圍繞全面提高人才培養(yǎng)能力這一核心點(diǎn)，以提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量為導(dǎo)向，本文將首先闡述現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在的問題，進(jìn)而對各個問題提出相應(yīng)的教學(xué)改革方案，以期對我國相關(guān)土木工程院校開展鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革提供參考。

1 現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)存在的問題

1.1 教材內(nèi)容陳舊

以筆者所在高校為例，鋼結(jié)構(gòu)課程選用教材為武漢理工大學(xué)出版社出版的《鋼結(jié)構(gòu)》第五版教材。該教材系“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，在土木工程院校具有一定的影響力。近十年來，我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論和試驗(yàn)技術(shù)不斷發(fā)展，許多規(guī)范都已經(jīng)更新，包括《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50017-2017）、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）、《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068-2018）等。雖然《鋼結(jié)構(gòu)》教材在相關(guān)理論公式方面做了調(diào)整，但仍有許多最新規(guī)范成果未能更新，比如風(fēng)荷載計算公式、荷載效應(yīng)的組合等。現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)教材內(nèi)容授課顯然不能將最新的鋼結(jié)構(gòu)前沿設(shè)計理論傳授給學(xué)生，也必將導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)后無法直接從事鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工等工作。

1.2 概念抽象、知識生硬

日常生活中的實(shí)踐工程大多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)工程項目有限，學(xué)生難以對鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)形成具體的思維框架。另外，鋼結(jié)構(gòu)課程的知識面廣、內(nèi)容多，部分設(shè)計公式為復(fù)雜的經(jīng)驗(yàn)公式，參數(shù)繁多且不易理解。若學(xué)生對前續(xù)的力學(xué)基礎(chǔ)知識掌握不牢，很容易在學(xué)習(xí)過程中犯畏難心理。許多高校土木專業(yè)青年教師博士畢業(yè)后直接進(jìn)入高校教學(xué)，缺乏相應(yīng)的工程經(jīng)驗(yàn)，在有限的學(xué)時內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)的課堂教學(xué)只能對理論知識進(jìn)行簡單的講解，不能結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行教學(xué)。這些內(nèi)外因素都將不利于學(xué)生有效地接受鋼結(jié)構(gòu)的知識學(xué)習(xí)。

1.3 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容偏少

土木工程是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括認(rèn)知實(shí)習(xí)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。從筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來看，所在高校的三個實(shí)踐教學(xué)部分大多以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。認(rèn)知實(shí)習(xí)參觀的結(jié)構(gòu)形式以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)居多，即使選取了高鐵站房作為鋼結(jié)構(gòu)實(shí)例，相關(guān)帶隊老師的講解也過于淺顯，學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識不深。鋼結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計安排在大三下學(xué)期學(xué)完鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程后，利用一周的時間完成一個鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的課程設(shè)計，課程設(shè)計的內(nèi)容僅為鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，形式較為單一。從歷年畢業(yè)設(shè)計選題來看，即使不限定畢業(yè)設(shè)計的結(jié)構(gòu)形式和建筑功能，絕大部分同學(xué)也選擇鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)作為畢業(yè)設(shè)計題目，很少有選擇鋼結(jié)構(gòu)形式作為畢業(yè)設(shè)計題目。雖然有少部分同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師的要求下選擇鋼框架結(jié)構(gòu)辦公樓或鋼結(jié)構(gòu)廠房作為畢業(yè)設(shè)計選題，但基本是“照貓畫虎”，完全參考相關(guān)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教材，完成質(zhì)量不高。

1.4 課程思政匱乏

課程思政是指以構(gòu)建全員、全程、全課程育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念。對于鋼結(jié)構(gòu)這樣一門專業(yè)主干課，原有的教學(xué)內(nèi)容過多關(guān)注專業(yè)知識的講授，很少對課程思政化進(jìn)行探索，忽略了對學(xué)生理想信念的教育。

2 教學(xué)改革對策

2.1 更新最新規(guī)范修訂成果

最新的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、荷載規(guī)范和可靠度規(guī)范全面總結(jié)了我國近年來在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究成果，內(nèi)容先進(jìn)且更加國際化。在現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)教材未能反應(yīng)最新的相關(guān)規(guī)范成果時，授課教師應(yīng)積極主動備課，將最新的規(guī)范修訂成果引入到教學(xué)內(nèi)容中，同時通過課堂習(xí)題教學(xué)對比分析新舊規(guī)范的差異和改進(jìn)，既可以加深學(xué)生對新的規(guī)范成果的理解，又可為學(xué)生畢業(yè)直接從事鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)工作提供參考。

2.2 加強(qiáng)案例和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

為提升學(xué)生學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)的熱情，避免課堂授課的枯燥乏味，可在教學(xué)工程中引入工程實(shí)際案例和開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過收集和整理與鋼結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的國內(nèi)外重要工程案例，比如美國9·11世貿(mào)大廈恐怖襲擊事件，3·7泉州鋼結(jié)構(gòu)酒店坍塌事件等，發(fā)掘和提煉工程案例中的課程知識點(diǎn)，做好教學(xué)設(shè)計，在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生思考課堂知識點(diǎn)與工程案例的契合點(diǎn)。對于鋼結(jié)構(gòu)的軸壓失穩(wěn)和彎曲失穩(wěn)等重要知識點(diǎn)，可在結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室開展相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。要求學(xué)生全過程地參與實(shí)驗(yàn)構(gòu)件的制作、安裝、加載和破壞過程，可以使學(xué)生更加直觀地觀察到鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的失穩(wěn)破壞模型，加深對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)概念和理論的理解。

2.3 提升實(shí)踐教學(xué)和考核比例

全過程地提升鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)踐教學(xué)和考核比例。在認(rèn)知實(shí)習(xí)階段，組織鋼結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)內(nèi)容，對不同的鋼結(jié)構(gòu)形式包括框架、廠房和空間網(wǎng)架等均需要加以參觀和學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識。在課程設(shè)計階段，增加課程設(shè)計的時間，拓展課程設(shè)計的深度，要求學(xué)生手動完成結(jié)構(gòu)布置、荷載計算以及內(nèi)力計算，并通過手工繪圖增強(qiáng)其對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)施工圖的理解。同時，可要求學(xué)生應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件完成課程設(shè)計的電算，對比研究手算和電算結(jié)果的差異。在畢業(yè)設(shè)計階段，可通過校企合作，將設(shè)計院的實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)工程項目作為畢業(yè)設(shè)計的題目，綜合訓(xùn)練學(xué)生的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本能力。

2.4 發(fā)掘課程的思想政治背景

深度挖掘提煉鋼結(jié)構(gòu)課程知識體系中所蘊(yùn)含的思想價值和精神內(nèi)涵，拓展專業(yè)課程的廣度、深度和溫度，從課程所涉及專業(yè)、行業(yè)、國家、國際、文化、歷史等角度，增加課程的知識性、人文性，提升引領(lǐng)性、時代性和開放性。在鋼結(jié)構(gòu)課程的概論中，介紹我國典型的鋼結(jié)構(gòu)建筑（鳥巢和央視大樓），引出改革開放經(jīng)濟(jì)建設(shè)成果。在鋼結(jié)構(gòu)材料這一章節(jié)，可以對比分析我國鋼材的產(chǎn)量和質(zhì)量在改革開放前后的變化，體現(xiàn)中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)的重要性。

3 結(jié)束語

新時代下我國高等教育事業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)。面對日益復(fù)雜的國內(nèi)外政治形勢和高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)水平，土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的課程教學(xué)和人才培養(yǎng)模式亟需改革。通過及時更新最新規(guī)范修訂成果，引入案例教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升實(shí)踐教學(xué)和考核比重，發(fā)掘?qū)I(yè)課程的思想政治背景，可為培養(yǎng)新形勢下“基礎(chǔ)扎實(shí)，實(shí)踐能力強(qiáng)”的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工人才奠定基礎(chǔ)。