基于新工科人才培養(yǎng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)改革

林 芹

(鹽城工學(xué)院 土木工程學(xué)院， 江蘇 鹽城 224000)

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計[1]課程是本科階段學(xué)生所學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心內(nèi)容，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程主要講授單層門式剛架、重型廠房、多高層鋼結(jié)構(gòu)和大跨度鋼結(jié)構(gòu)這四種結(jié)構(gòu)的材料、結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計理論和設(shè)計方法等內(nèi)容。課程內(nèi)容涉及面廣泛、深入，且具有較大的實踐性，授課難度較大。為了讓學(xué)生能更好地掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程知識，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、工程實踐能力強，且具有解決工程實際問題的應(yīng)用型人才，本文對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程進行了教學(xué)探索與實踐，取得了一定的成效。

2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程與其他專業(yè)必修課程的關(guān)系

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程與其他專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)是相互滲透、相互作用的，在教學(xué)過程中應(yīng)掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程與相關(guān)課程之間的聯(lián)系。在開設(shè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程之前，學(xué)生已經(jīng)修完結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和建筑結(jié)構(gòu)抗震等課程，而這些課程中的部分內(nèi)容在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中均有體現(xiàn)。因此，在教學(xué)過程中，不能僅僅重復(fù)講解，或者簡化不講，而應(yīng)在以前專業(yè)課的基礎(chǔ)上將內(nèi)容重新提煉并整合成一個系統(tǒng)進行講解，例如，在講解單層門式剛架設(shè)計時用到結(jié)構(gòu)力學(xué)中剛架內(nèi)力計算；講解重型廠房設(shè)計時用到結(jié)構(gòu)力學(xué)中的桁架計算；講解大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)時，可將結(jié)構(gòu)力學(xué)所學(xué)的平面桁架知識向空間桁架知識轉(zhuǎn)化；在講解鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以將授課內(nèi)容分成整體設(shè)計、構(gòu)件設(shè)計和連接設(shè)計三個層次，用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識來解決豎向荷載和水平荷載作用下的整體結(jié)構(gòu)受力，荷載組合下構(gòu)件的受力性能要考慮抗震設(shè)計知識，用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理知識來解決焊縫和高強螺栓設(shè)計，在每個層次講解中，都將相關(guān)的專業(yè)課的知識進行梳理總結(jié)，并將本科階段所學(xué)的知識串聯(lián)起來，形成了一個比較完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計概念，避免學(xué)生在掌握相關(guān)知識點時出現(xiàn)相互孤立的現(xiàn)象[2～5]。

3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀

3.1 重理論輕實踐

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是一門實踐性很強的課程，學(xué)生要參與到具體的工程實踐中，并與結(jié)構(gòu)力學(xué)等課程結(jié)合學(xué)習(xí)才能取得較好的學(xué)習(xí)效果。受傳統(tǒng)教學(xué)思想的影響，在實際教學(xué)過程中，教師只注重系統(tǒng)理論知識講授，并按照課本舉例進行工程設(shè)計講解，學(xué)生沒有直接的感性認知，影響教學(xué)效果[6]。

3.2 無法滿足市場需求

目前鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)對人才的需要是能熟練進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)施工管理、鋼結(jié)構(gòu)的加工制作和防護等專業(yè)方面人才，而學(xué)校的培養(yǎng)方案無法滿足這些要求[7]。

3.3 教學(xué)內(nèi)容和模式單一

鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)過程中新技術(shù)、新體系和新材料等前沿性技術(shù)很少引入課堂。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計目前的教學(xué)模式是學(xué)生被動的接收知識，缺乏主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，未給學(xué)生提供創(chuàng)新的環(huán)境。

3.4 考核方式單一

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計考核主要是期末考試考核，這種考核方式單一，不能全面考核學(xué)生對知識的掌握程度，不能準確地反應(yīng)出學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和教學(xué)過程中存在的問題。

4 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)改革的思路和方案

4.1 滿足現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展需求的教學(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)內(nèi)容作為課堂教學(xué)的主導(dǎo)，必須成為改革研究的重點[8]。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)中將課程內(nèi)容與行業(yè)需求和發(fā)展緊密貼合，一方面，利用網(wǎng)絡(luò)與文獻信息，搜集國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)素材，如視頻和動畫等，以實際案例為依托，將各種類型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計流程進行分步說明，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)具有實用性和針對性；另一方面，把鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢作為補充教學(xué)內(nèi)容，將目前鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)過程中新技術(shù)、新體系和新材料等前沿知識引入課堂，以此拓展學(xué)生視野，增加學(xué)生學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的興趣。

4.2 促進學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的教學(xué)方式和方法改革

將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程與大學(xué)生創(chuàng)新實踐項目相結(jié)合[9～11]，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，提高學(xué)生綜合解決問題的能力。例如，目前國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)墻體材料及其連接節(jié)點技術(shù)還不成熟，可以借助大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目指導(dǎo)大學(xué)生進行節(jié)點設(shè)計這一方面的研究。

以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)為平臺，指導(dǎo)大學(xué)生參加結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新大賽，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽主要是指新結(jié)構(gòu)體系、新結(jié)構(gòu)材料、新的結(jié)構(gòu)施工方法等方面的設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計這門課程適合大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計，例如講解大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新新結(jié)構(gòu)體系，包括組合網(wǎng)架、多面體剛架、拱結(jié)構(gòu)和張弦桁架等。這一系列的創(chuàng)新活動鍛煉了學(xué)生的動手能力，實現(xiàn)理論知識與實踐的結(jié)合，深化了學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)知識理解。

4.3 專業(yè)認證下鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程考核方式的改革

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程考核方式改革最重要的內(nèi)容是根據(jù)專業(yè)認證要求[12]，對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程進行達成度量化分析。達成度評價標準主要通過分析學(xué)生課堂表現(xiàn)(課堂教學(xué)、在線學(xué)習(xí)、在線練習(xí)和課堂討論)、平時作業(yè)和期末考試等，其中平時成績占50%、期末考試占50%。達成度分析可以及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和薄弱環(huán)節(jié)，通過對2017級學(xué)生達成度分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在應(yīng)用所學(xué)力學(xué)知識和鋼結(jié)構(gòu)知識來解決復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)工程問題的能力還有待提高。

4.4 加強校企合作

在校企合作背景下，學(xué)生和教師都應(yīng)到企業(yè)中實習(xí)鍛煉，學(xué)生要充分了解企業(yè)的崗位需求，教師應(yīng)將企業(yè)建設(shè)過程中具有代表性的實際工程案例引入課程教學(xué)中，豐富課程教學(xué)資源，同時幫助學(xué)生將課程知識與崗位實踐聯(lián)系起來，使課堂教學(xué)變得生動而形象。

5 結(jié)論

本文主要從鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀等問題入手，提出利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)信息，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，采用專業(yè)認證下考核方式和加強校企合作等多種措施和手段來提高學(xué)生學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動思考和探索，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，達到提高教育質(zhì)量的最終目的。