大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽校賽選拔制度探析

王永寶 楊會偉 張晉杰 李天娥

摘? 要：大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽已成為高校土木類專業(yè)學(xué)生廣泛參與的競賽活動，但校賽選拔機制單一，重結(jié)果、輕過程等現(xiàn)象違背了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的初衷，阻礙了競賽活動的健康發(fā)展。如何實現(xiàn)全面培養(yǎng)學(xué)生實踐能力與通過校賽公平選拔合適隊員的目標成為高校面臨的難題。文章指出了目前結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽校賽選拔制度存在的問題，提出了從課堂教學(xué)、社團活動兩個方面開展校賽全年選拔活動，通過校賽集中選拔制度選出合適人選的方法，并指出了上述選拔機制的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計;競賽;選拔制度;社團

中圖分類號：G640? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）10-0078-04

Abstract： National Structure Design Contest for College Students （NSDCCS） has become a competition activity widely participated by students major in civil engineering of Colleges. However， the single selection mechanism in school level， the phenomenon of emphasizing results and neglecting process violates the original intention of training students' innovative ability through competition. It hinders the healthy development of competition activities. How to achieve the purpose of training students' practical ability and selecting suitable students through school competition has become the difficult problems in Colleges. This paper found out the problems existing in current selection mechanism in school level for NSDCCS. The whole-year selection activities from the aspects of classroom and community activities are proposed. And the suitable students participating for NSDCCS through the selection mechanism of the NSDCCS are chosen. The advantages of the proposed mechanism are also discussed.

Keywords： structure design; competition; selection mechanism; community

大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽可提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、動手能力和團隊合作意識，因而得到高校土木學(xué)子的廣泛關(guān)注和參與[1]。按照全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽委員會要求，校級、省級的選拔賽是參加全國競賽的前提[2]，省賽和國賽的重要性不言而喻，但校賽與省賽和國賽不同，校賽是省賽和國賽的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，如何在校賽選拔中達到培養(yǎng)學(xué)生與選拔合適人選代表學(xué)校參賽是目前各大高校面臨的重要難題。

受社會浮躁風(fēng)氣影響，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽出現(xiàn)了以獲獎為目的導(dǎo)向的現(xiàn)象，從而涌現(xiàn)出指導(dǎo)老師提出理論方案，優(yōu)化模型，學(xué)生制作模型的情況。學(xué)生在競賽中僅完成了手工制作，結(jié)構(gòu)競賽的系統(tǒng)化訓(xùn)練過程難以實現(xiàn)[3]。也有高校僅通過一次校賽選拔幾組優(yōu)秀學(xué)生進行集中培訓(xùn)，這樣僅有少數(shù)學(xué)生得到訓(xùn)練，很多想?yún)⑴c的學(xué)生被拒之門外，違背了競賽為廣泛培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力的目的[4]。而新工科指南中要求工科專業(yè)的目標是實現(xiàn)50%以上的學(xué)生參與到“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”中[5]，現(xiàn)有的校賽選拔模式很難達到上述目標，究其原因是校賽選拔制度存在缺陷。

東南大學(xué)為避免單次選拔導(dǎo)致方案較好但比賽過程中模型制作失誤的學(xué)生不能被選中的問題，通過5輪校賽，選拔進入國賽的名額[6]。北京工業(yè)大學(xué)開展了分別培訓(xùn)（趣味組和專業(yè)組）和集中選拔兩種方式，開展創(chuàng)新選修課的方式教授結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽理論知識，成立了結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽興趣小組負責(zé)軟件、專業(yè)知識和模型實踐等任務(wù)[7]。青島理工大學(xué)琴海學(xué)院成立了以結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽為主體的社團活動，發(fā)揮其傳幫帶作用[8]，對促進結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的發(fā)展具有促進作用[9]，但并未進行基于社團活動的人才選拔。

為彌補現(xiàn)有校賽制度的不足，凸顯人才培養(yǎng)的目的，回歸結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的初心，為我國社會主義建設(shè)培養(yǎng)合格的土木工程人才，本文對目前結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽校賽選拔制度存在的問題進行分析，提出了基于課堂、社團活動及校賽選拔的多層次選拔制度，通過改革提高大學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽中的創(chuàng)新意識和實踐能力。

一、校賽選拔制度的缺陷

（一）為國賽進行突擊培訓(xùn)

從公布賽題（每年3月份）到進行校賽（每年5～6月份）之間的時間間隔較短，導(dǎo)致校賽前的競賽培訓(xùn)嚴重不足。而學(xué)生對學(xué)科競賽的專業(yè)基礎(chǔ)知識薄弱，突擊培訓(xùn)導(dǎo)致學(xué)生在進行繁忙學(xué)業(yè)的同時要花大量時間學(xué)習(xí)競賽知識和模型制作經(jīng)驗等[8]。另外，突擊培訓(xùn)針對的學(xué)生面較少，僅有部分學(xué)生受益。現(xiàn)有制度對指導(dǎo)老師的激勵不夠，老師的參與積極性較低;且由于設(shè)計競賽宣傳力度不夠，多數(shù)學(xué)生不知道競賽的益處而不能參加培訓(xùn)，起不到全面培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

（二）校賽一次性選拔制度

全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽通過一次性比賽檢驗高校學(xué)生的實踐水平并無不合理之處，但因校賽需兼顧人才培養(yǎng)的目的，將該選拔制度用于校賽則存在一定缺陷。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽以加載成績?yōu)橹鳎夷Ｐ偷募虞d成績受手工制作水平影響，因此僅根據(jù)一次校賽結(jié)果選拔學(xué)生，在學(xué)生手工操作和技術(shù)不成熟的前提下存在較大隨機性。而多輪加載可給學(xué)生提供更多改進機會，從而重點考察學(xué)生的模型優(yōu)化能力。校賽采用一次加載定勝負的方式會導(dǎo)致學(xué)生因害怕失敗而不愿參賽。當(dāng)前大學(xué)生多數(shù)是獨生子女，在入學(xué)前較少有挫敗感，他們雖愿意接受挑戰(zhàn)，但又害怕模型加載過程中的失敗。由于校賽準備時間短，他們雖然付出了大量的時間和精力，但由于各種原因，在加載過程中模型垮塌而失去拿獎的機會，會導(dǎo)致部分學(xué)生會對自身能力產(chǎn)生懷疑，喪失信心。

二、多層次的校賽選拔制度

為克服現(xiàn)有校賽選拔制度的不足，需從本科培養(yǎng)方案上改革，增加創(chuàng)新實踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)分，即開設(shè)針對結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽的課程。同時充分利用社團活動的傳幫帶優(yōu)勢，將結(jié)構(gòu)競賽理論知識和手工訓(xùn)練放在平時，減少突擊培訓(xùn)大量占用學(xué)生學(xué)習(xí)時間的弊端。

多層次的校賽選拔制度指以課堂和社團選拔夯實學(xué)生的學(xué)科競賽基礎(chǔ)知識，以校賽選拔進一步提高學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽中競技水平的選拔機制，見圖1。課堂教學(xué)主要培訓(xùn)與學(xué)科競賽相關(guān)的力學(xué)、軟件和創(chuàng)新思維等能力;社團選拔主要訓(xùn)練學(xué)生結(jié)構(gòu)制作技巧、軟件應(yīng)用、答辯技巧、計算書撰寫和團隊合作等方面能力;校賽選拔進一步培養(yǎng)建模、手工制作等學(xué)科競賽綜合知識等方面能力。該多層次校賽選拔機制可提高土木工程學(xué)科學(xué)生的學(xué)科競賽能力，為選拔優(yōu)秀學(xué)子代表學(xué)校參加省賽和國賽奠定基礎(chǔ)，以下三節(jié)重點闡述不同選拔制度的具體實施和優(yōu)點。

三、基于課堂的選拔

（一）課堂選拔活動

將結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽納入本科生培養(yǎng)方案，開設(shè)“學(xué)科競賽實踐”選修課程，全校范圍內(nèi)選課，鼓勵不同年級、不同專業(yè)的本科生選課。并將該選修課納入本科畢業(yè)的實踐學(xué)分。課堂選拔是結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的首要環(huán)節(jié)，課堂內(nèi)，老師主要講授結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的理論知識和競賽技巧等，建議授課學(xué)時為16，其中理論環(huán)節(jié)10學(xué)時，實踐環(huán)節(jié)6學(xué)時（模型手工制作）。10學(xué)時的課堂授課包括：結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽的基本概況、技巧;理論構(gòu)思及力學(xué)計算;模型制作技巧;軟件學(xué)習(xí);計算書書寫;賽題訓(xùn)練。6學(xué)時的實踐包括：拉、壓桿件制作、節(jié)點連接;整體模型制作;模型加載及反思;模型方案改進等。考試以實踐環(huán)節(jié)為主，根據(jù)課堂講述的競賽理論基礎(chǔ)及相關(guān)制作流程，以往屆國賽賽題為依據(jù)設(shè)計理論方案，制作模型并加載，根據(jù)加載結(jié)果提出改進措施和優(yōu)化方案。課堂選拔的目的在于無論是否真正參加結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽，都讓廣大學(xué)生體會設(shè)計大賽的過程，達到廣泛培養(yǎng)學(xué)生的目的，也可讓參加結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的學(xué)生提前熟悉整個設(shè)計流程。另外，授課老師還應(yīng)認真記錄上課環(huán)節(jié)學(xué)生的表現(xiàn)。

（二）課堂教學(xué)選拔的優(yōu)點

1. 通過課堂教學(xué)讓學(xué)生廣泛參與結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽培訓(xùn)，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和動手實踐能力，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的相關(guān)專業(yè)技能，使學(xué)生有更大的信心參與到競賽活動中。可避免每年校賽選拔時間緊張，學(xué)生還沒有較好理解賽題的情況下即開展了相關(guān)比賽，實踐效果差的問題。

2. 可促進不同年級和專業(yè)的學(xué)生交流，為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽跨年級和專業(yè)組隊創(chuàng)造條件[8]。不同年級和專業(yè)的學(xué)生會根據(jù)其學(xué)習(xí)階段的特點，發(fā)揮不同優(yōu)勢。

3. 通過設(shè)置課程，指導(dǎo)老師有教學(xué)工作量，能夠充分調(diào)動指導(dǎo)老師的參與積極性。

4. 上課過程中，老師可了解每名學(xué)生在學(xué)科競賽方面的特點，課堂成績還可作為校賽選拔的依據(jù)。

四、基于社團的選拔

（一）社團選拔活動

結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽可充分利用社團活動的優(yōu)勢，培養(yǎng)創(chuàng)新人才[9]，基于社團活動的校賽選拔主要從以下五個方面進行。

1. 有限元建模能力選拔

結(jié)構(gòu)受力分析是設(shè)計與優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)，通過有限元模型的優(yōu)化分析，可用設(shè)計方案指導(dǎo)模型的制作，從而減少實際制作模型的工作量。本環(huán)節(jié)以往屆國賽賽題為例，要求學(xué)生為其設(shè)計的結(jié)構(gòu)建立有限元模型，并基于受力分析結(jié)果對模型進行優(yōu)化。該項選拔主要考察學(xué)生對有限元軟件的掌握，并能對模型進行優(yōu)化分析，選拔熟悉有限元建模的同學(xué)在團隊中承擔(dān)前期建模優(yōu)化任務(wù)。

2. 構(gòu)件制作工藝選拔

精細化的模型制作和結(jié)構(gòu)安裝是決定結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽成敗的關(guān)鍵，只有將合理的設(shè)計模型精確地制作出來并精準地安裝到加載臺上，才能取得較好的加載成績。在國賽中，輕質(zhì)優(yōu)秀的模型很少出現(xiàn)加載失敗的現(xiàn)象，是因為他們有著過硬的制作工藝。只有良好的制作水平，才能將材料強度發(fā)揮到極致，把設(shè)計方案落實到加載臺上。此項選拔主要考察學(xué)生對具體結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的制作精細水平和對節(jié)點的合理處理等基本能力。同時還對學(xué)生能制作刨子等工具給以鼓勵探索，若能制作較好的工具并能實際應(yīng)用，可作為加分項。

3. 答辯環(huán)節(jié)綜合能力選拔

答辯環(huán)節(jié)作為競賽的主觀評分環(huán)節(jié)，考察學(xué)生專業(yè)知識和語言表達能力，此項考察需要學(xué)生對理論知識有較為深入的掌握，同時對自己結(jié)構(gòu)的特點有深刻認識。此方面的專業(yè)技能也應(yīng)進行專門培訓(xùn)和選拔。通過設(shè)置答辯選拔環(huán)節(jié)，選拔語言表達能力強的隊員作為小組代表在比賽中進行答辯發(fā)言。

4. 計算書撰寫選拔

賽題對計算書設(shè)有專項評分，這要求參賽隊員提供合理、完整的計算書，對參賽學(xué)生的寫作能力提出了較高要求。需要學(xué)生具備專業(yè)文獻寫作能力，對辦公軟件的熟練掌握，能夠掌握文章排版、基本圖表的繪制，并能完成整篇計算書的架構(gòu)和寫作。該環(huán)節(jié)主要選拔思路清晰，辦公軟件操作熟練，文筆好的學(xué)生，在團隊中承擔(dān)完成計算書的任務(wù)。

5. 團隊合作能力選拔

較強的團隊合作意識是結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽取得優(yōu)異成績的關(guān)鍵，通過在規(guī)定時間內(nèi)進行模型制作，可考察團隊內(nèi)部成員的分工協(xié)作能力，溝通交流能力等。該環(huán)節(jié)可保證團隊成員通力合作，在規(guī)定時間內(nèi)快捷高效的完成結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽模型。

（二）社團選拔的優(yōu)點

1. 社團是課堂講授環(huán)節(jié)的重要補充，可彌補課堂教學(xué)時間緊任務(wù)重的不足，通過社團傳幫帶機制傳授模型手工制作技巧。社團內(nèi)部開展不同形式的競賽，通過交流可促進技術(shù)進步，還能為校賽選拔提供幫助。

2. 通過社團活動的競賽過程，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)意識由被動轉(zhuǎn)化為主動，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽涉及力學(xué)、OFFICE軟件、有限元、手工制作、語言和文字表達等多方面的知識，其綜合性和應(yīng)用性較強，單靠課堂教學(xué)難以達到學(xué)習(xí)效果，這需要參賽學(xué)生根據(jù)自身特點，積極主動的在課堂外不斷自我學(xué)習(xí)，找準自身不足，提高自主學(xué)習(xí)能力，以主人翁的精神投入到學(xué)科競賽中。

3. 社團競賽活動進一步增加團隊成員之間的交流與合作，先進帶動后進，不同專業(yè)知識的學(xué)生發(fā)揮自己的優(yōu)勢，相互學(xué)習(xí)，相互促進，不同團隊之間形成競爭與合作的良好循環(huán)。通過不同形式的競賽，培養(yǎng)競爭意識和團隊協(xié)作精神。

4. 社團活動每年的納新和競技活動達到了結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽廣泛宣傳的目的。

五、校賽選拔制度

課堂教學(xué)和社團活動選拔是校賽選拔的前提，通過此選拔，指導(dǎo)老師已對思維活躍，創(chuàng)新和動手能力強，勤奮努力的學(xué)生有了初步人選。在國賽賽題公布后，針對賽題要求進一步開展具有針對性的結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽選拔。

校賽選拔需根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽的實踐環(huán)節(jié)步驟，設(shè)置理論方案初賽和加載實踐比賽兩種形式，理論方案選拔思維活躍，基礎(chǔ)理論知識扎實的合適人選;實踐環(huán)節(jié)選拔動手能力強的合適人選。

（一）理論方案初賽

每年賽題公布后，組織學(xué)生在全校范圍內(nèi)報名，并以當(dāng)年國賽賽題為訓(xùn)練題目進行校賽初選。為節(jié)省竹材并避免明顯不合理的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)而浪費時間，首先進行理論方案初賽，初賽包括三維視圖模型，有限元理論分析和優(yōu)化方案等。通過理論方案初賽，可選擇結(jié)構(gòu)簡單、傳力機制明確，質(zhì)量輕，創(chuàng)新性強的模型作為校賽主選方案，后期實踐環(huán)節(jié)應(yīng)以該理論模型為基準。

模型制作前，進行理論方案初選，不僅可節(jié)省材料，還能促進學(xué)生創(chuàng)新思維的形成。還可以敦促學(xué)生進行相關(guān)理論設(shè)計，避免先制作模型后進行理論模型建模現(xiàn)象的發(fā)生，這明顯違背了土木工程結(jié)構(gòu)先建理論模型后進行施工的設(shè)計順序。

（二）實踐比賽

為克服一次選拔制度的缺點，校賽實踐環(huán)節(jié)比賽采用多輪淘汰制，首輪自由報名，根據(jù)前期理論分析成果和優(yōu)化模型，進行結(jié)構(gòu)模型制作。由于校賽報名時多數(shù)參賽學(xué)生已經(jīng)過課堂和社團活動的手工制作培訓(xùn)，對桿件和節(jié)點處理較為熟練，能夠快速完成模型制作。考慮到學(xué)生僅在課后時間制作，首輪比賽時間為1周，并主要以加載成績?yōu)闇省?/p>

比賽輪數(shù)的設(shè)置根據(jù)前輪比賽結(jié)果和省賽時間等因素綜合確定，后輪仍采用自由報名形式參加，該輪主要針對前一輪模型構(gòu)思好，但由于手工制作失誤等原因?qū)е鲁煽冚^差，后輪比賽時間1周，以多輪比賽成績的最優(yōu)成績作為選拔依據(jù)。

采用多輪校賽選拔，可讓想?yún)⑴c的學(xué)生多次進行試驗，在失敗中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的科研精神。還能通過多次訓(xùn)練提高模型的精細化制作水平，為更好的參加省賽和國賽奠定基礎(chǔ)。

六、結(jié)束語

針對現(xiàn)有大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽校賽選拔制度的缺陷，本文提出了以課堂教學(xué)和社團活動為基礎(chǔ)，進一步開展校賽選拔的結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽選拔制度，通過前期的課堂教學(xué)讓廣大學(xué)生參與到學(xué)科競賽活動中來，達到了廣泛培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及動手實踐能力的目的;通過社團活動，進一步提高學(xué)生各方面競賽能力，避免學(xué)科競賽時間緊與學(xué)生的學(xué)科競賽基礎(chǔ)知識薄弱之間矛盾問題的出現(xiàn)，同時為選拔合適的人選參加結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽提供依據(jù);通過校賽的多輪選拔，促進優(yōu)化設(shè)計模型，達到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性學(xué)術(shù)思維的目的。另外，本文提出的校賽選拔制度也可為土木工程的其他學(xué)科競賽選拔提供參考。

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