“水工建筑物課程設計”改革探索

［摘 要］ “水工建筑物課程設計”是水利水電工程專業一門非常重要的實踐課程，當前該門課程進行過程中存在一些問題，如時間緊，任務重，學生對規范規程不熟悉，提交的設計成果敷衍及質量差等問題。為了調動學生的學習積極性、提高學生的獨立思考能力，提出把課程設計融入課堂中，分步提交課程設計成果，以及提交最終設計成果時進行簡單的答辯等改革方式，以期提高學生課程設計成果的質量，并讓學生盡早接觸實際工程，以培養高素質的應用型人才。

［關鍵詞］ 水工建筑物；課程設計；教學改革

［基金項目］ 2017年度貴州省土木工程一流學科建設項目（QYNYL〔2017〕0013）

［作者簡介］ 鄒 爽（1975—），女，貴州貴陽人，碩士，貴州大學土木工程學院副教授，主要從事水利水電工程及水工結構研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）29-0053-04 ［收稿日期］ 2023-03-29

一、概述

“水工建筑物課程設計”是水利水電工程專業一門非常重要的實踐課程，在水利水電工程專業人才的培養過程中起到了非常重要的作用［1］。本課程的任務是：根據教師提供的實際工程資料，學生要完成水工建筑物的設計計算過程，使學生完成理論到實踐的轉換，讓學生掌握水工建筑物的設計計算理論和方法，能獨立完成工程設計，并學會使用相關的設計規范規程，學會運用所學理論知識解決實際工程問題，再配合其他相關專業課程的學習，為今后從事水工建筑物的設計、施工、管理及運行等工作打下扎實的基礎［2］。

在多年指導課程設計的過程中，筆者發現了一些問題，“水工建筑物課程設計”是學生在大學時期接觸的第一門設計課，涉及知識面很廣，需要與“水力學”“工程水文”“材料力學”等基礎課程緊密結合，是大學所學基礎課程及專業基礎課程的一次綜合運用。因此這對于剛接觸的學生來說很難，他們不知道如何把所學的理論知識融會貫通，很難找準方向。同時，課程設計學時短，學生對工程概念不清晰，思路混亂，規范意識不強，不知道該查找哪些規范，加上設計成果中繪圖不規范及CAD操作不熟練等問題，導致學生沒法高質量地完成設計。針對教學中出現的這些問題，筆者提出了一些改革方法，首先，提前布置課程設計任務，上課期間就先布置課程設計，課程上到哪兒，課程設計就做到哪兒，及時地把課堂上的理論知識應用到設計中，既鞏固了理論知識，也提高了學生對理論知識的實際運用能力。其次，根據學生的課程設計進度分步提交設計成果，根據中間成果發現問題并及時解決問題，優化設計成果。最后，提交課程設計成果時，每個學生進行5分鐘的簡短答辯，答辯過程中及時解決他們的疑惑，對存在較嚴重問題的設計成果打回重做，并重新答辯，以提高學生的課程設計效果，讓學生交出更好的設計成果。

二、課程設計當前存在的問題

（一）課程設計學時短

在教學計劃中，課程設計是安排在課程全部上完之后進行的，并且學時較少，課程設計時間僅為1.5周。時間緊，任務重，而且期末考試的科目也比較多，學生往往重考試輕設計，使得最終交上來的課程設計圖紙及說明書比較敷衍，出現許多諸如圖紙不完整、標注不規范、說明書不規范等問題，甚至很多學生采取拷貝別人成果的方式，達不到課程設計的效果。學生在短時間內沒有辦法把課程設計內容做得很好，每次的課程設計都是匆匆開始匆匆結束，學生最終所交的成果較差，無法達到教學要求。

（二）理論知識與實際工程脫節

教學計劃中，“水工建筑物課程設計”是安排在“水工建筑物”課程教學全部結束后才開始的，學生在做課程設計時已經忘了課堂教學的理論知識，而且該門課程設計需要與很多基礎課程緊密結合，如“材料力學”“理論力學”“工程水文學”“工程CAD”“工程制圖”及“水力學”等，這些課程中有些是大一就完成的，在做“水工建筑物課程設計”時，需要花大量時間去復習，在短時間內，要進行大量課程的復習并完成課程設計任務很難。將理論知識應用到課程設計中，學生常常無從下手，更不知道怎么樣把課堂理論知識與課程設計結合起來。

（三）設計成果不符合要求

學生提交的最終成果圖中，存在很多問題。主要有以下幾個方面。

1.圖紙比例不規范。很多學生提交的圖紙比例不規范，不知道用什么比例畫圖，甚至有的學生不理解比例的概念，曾有學生標出1∶1的圖紙比例，表明學生的工程意識不夠，對制圖標準理解不足。

2.圖紙標注不全。很多學生提交的圖紙就是草圖，缺失很多標注，僅畫出了建筑物的輪廓線，缺少詳細的尺寸標注以及必要的圖紙說明。這說明了學生沒有認真去學習實際工程圖紙，圖紙看得少，不知道該標注哪些尺寸。

3.圖紙線條不規范。工程圖紙中，為了表示不同的內容以及圖紙的主次關系，需要用不同的線條（如實線、虛線、點劃線、折斷線、波浪線等），以及不同粗細的線條。粗線條表示建筑物的主要輪廓線，點劃線表示建筑物的中心線，虛線表示已經開挖了的原地面線，等等。但是學生交的圖紙中，整個圖紙用同一線寬，同一線型，不分主次。

4.圖紙投影關系不清楚。為了表達建筑物的構造，需要畫建筑物的平面圖、剖面圖及立面圖，三張圖之間都有對應關系、投影關系，不是獨立的，但是學生經常搞不清楚這三個圖之間的對應關系，說明學生對于建筑物的投影關系理解不透徹。

5.設計說明書不規范。為了表達清楚設計過程，需要學生提交設計說明書。學生提交的說明書中，存在格式不規范的問題，例如，圖表不規范，有些圖直接從CAD拷貝過來，沒有進行調整，出現了有的圖大有的圖小的情況。還有，表格不按規定的格式，有些表出現換頁的情況，以及排版不規范等問題。

（四）課程評價系統單一

課程設計最后的成績評定僅依據學生提交的成果是不合理的。僅看成果是無法判定是不是學生自己動手做的，有些學生可能是拷貝別人的成果，有些學生圖紙看起來還不錯，但是一問三不知。因此，建議提交成果時進行簡短答辯，確保學生能自主地完成課程設計任務。

三、課程設計改革理念及思路

（一）調整課程設計進行的時間，課程設計與課堂教學同步進行

課程設計是教學計劃中很重要的一部分，是實現理論知識與實際工程設計密切結合的重要步驟。課程設計做好了，有助于學生順利進行畢業設計，也有助于學生畢業后順利進入工作單位進行實際工程設計工作。教學計劃安排的課程設計時間是期末課程全部結束之后進行，等進行課程設計時之前學的理論知識就忘得差不多了。學生不知道從哪兒開始，要用到哪部分的理論知識，所以很難開始課程設計。這導致學生用了很多時間去查相關資料，最終只能敷衍了事，匆匆做完課程設計，交上來的成果質量很差，相當于草圖，沒有達到課程設計的效果。

“水工建筑物課程設計”涉及的基礎課程非常多，在短時間內是沒辦法復習完的，而且還涉及很多相關的規范規程。學生在上“水工建筑物”課程中，可以提醒學生進行基礎知識的復習及相關規范規程的查閱學習，通過查閱相關的規范規程，使學生提前熟悉相關的規范規程，并且復習相關的理論知識，這樣更容易進入課程設計任務。

提前布置課程設計任務，“水工建筑物”課程開始時就把設計任務相關的實際工程資料及任務書發給學生，隨著課程的進行，課程設計也同時進行，“水工建筑物”課程上到哪里，課程設計就做到哪里，每次課后就給學生布置相應的課程設計計算內容，并要求學生在QQ作業進行提交，方便教師及時了解課程設計存在的問題。這樣，學生可以把課堂上學習的理論知識馬上運用到實際工程設計中，既鞏固了理論知識，也學會了理論知識與實際工程的結合應用。

（二）分步提交設計成果

上課過程中，根據課程進度進行課程設計，根據課程進度要求學生提交相應的設計成果，在QQ群里布置作業，學生進行提交。教師可以根據提交的中間成果，及時發現學生在設計過程中存在的問題，對于學生的共同問題，可以在課堂上統一講解；對于個別問題，可以課間進行答疑解惑。這樣，學生能把課程設計的每一步都搞得清清楚楚，既能鞏固基礎知識，也能培養把基礎知識應用到實際工程中的能力。

（三）緊密結合實際工程

1.課程設計與實習結合。水工建筑物是一種復雜的結構，水工建筑物的課程設計時間較短。在較短的時間內，學生沒辦法高質量地完成課程設計，最后導致提交的設計成果不理想，效果不佳。帶領學生到工程現場進行教學，讓學生直觀地了解各個水工建筑物的細部構造，例如，了解重力壩中閘墩、導流墻及閘門等細部構造，也可以借助教學錄像給學生展示水工建筑物的施工過程，還可以通過參觀教學模型，結合教學模型講解水工建筑物的各個部分，加深學生的直觀認識，對學生進行水工建筑物設計有很好的幫助。

2.強化課程設計。“水工建筑物課程設計”是與教學配套的一項實踐性教學環節，也是非常重要的教學實踐環節。通過課程設計，可以使學生更進一步地掌握各個水工建筑物的設計過程及計算過程，深入理解建筑物的受力原理等，既能鞏固學生的基礎知識，也能提高學生的設計思想及工程素質，對學生的教育起到了不可替代的作用。

但是課程設計中存在很多問題，學生缺乏對實際工程的理解，在設計過程中比較迷茫和困惑，不知道從何開始，而且沒有查找規范的習慣，并缺乏對規范的理解和重視，制圖不規范等。基于以上這些問題，在課程設計中應形成一套完整的設計任務書，包括詳細的設計過程、設計步驟、制圖要求、設計說明書格式要求、圖紙要求及參考資料等進行詳細說明，給學生提供一套實際工程中的設計圖紙，讓學生知道實際工程設計圖紙的一些制圖規范，同時可以收集一些往屆學生做得好的設計圖紙，向學生展示，并對其進行點評。這樣能夠加強學生對制圖規范、說明書規范格式等的了解，為學生畢業后所從事的工作打下良好的基礎［3］。

課程設計過程中，應提出對設計成果的具體要求。圖紙必須規范，要嚴格按制圖標準進行，建議學生分圖層繪制圖紙，這樣方便修改編輯；圖紙線條需根據不同的建筑物進行設置，如建筑物輪廓線用粗實線、中心線用點畫線、開挖掉的原地面線用虛線、標注部分用細實線、覆蓋建筑物部分的地形線需要剪切等，不允許整個圖幅只用一種線條；建筑物尺寸標注要清楚；設計說明書編寫要規范；圖表編號要正確規范等。

3.培養學生自主學習的積極性。課堂教學過程中學生是被動接受知識，課程設計與此不同，需要學生自主思考，主動查閱科技文獻、規范規程，以及之前學過的基礎課程。課程設計涉及的知識非常廣，通過發現問題、提出問題、解決問題，提高學生的設計水平及強化理論知識。工程設計是一項創造性的工作，需要學生獨立思考，培養獨立解決實際工程的能力。首先，根據教師提供的實際工程資料進行水工建筑物剖面設計，設計沒有標準答案，也不是唯一結果，每個學生做出來的設計應該是獨一無二的。其次，根據規范規定的計算內容和方法對剖面進行計算，計算結果與規范值進行比對，直到計算結果滿足規范為止。最后，進行建筑物的細部構造設計并畫出圖紙，整個設計過程是需要學生獨立思考獨立完成的。

課程設計指導過程中，可以因材施教，根據每名學生的學習情況做出不同的要求，針對學習能力強的學生可以要求更高更多，學習能力薄弱的學生可以讓他們加強基礎知識的學習。例如，在做拱壩設計的過程中，壩肩穩定計算有難度，就不能要求所有學生都完成，僅要求部分學習能力強、基礎扎實的學生完成。這樣不會因為設計太難而打壓了學生的積極性。對于學習能力薄弱的學生，要加強管理，多關注、多關心，提高他們學習的積極性和主動性。

4.采用更合理的成績評定系統。學生提交課程設計成果時，逐個進行5分鐘的簡單答辯，答辯的目的是檢驗學生是否搞懂了設計過程，進一步加強學生對理論知識、設計思路、設計方法及相關規范的理解。嚴格控制成果質量，對于設計過程不清楚，設計圖紙質量不過關或設計說明書不規范的學生，一律打回重做。學生的課程設計成績由三部分綜合考慮后給出最后成績，第一部分是平時表現，該部分根據學生平時提交的設計中間成果給出成績，按時并高質量完成提交中間成果的均為優，平時沒有提交的按零分計。第二部分是答辯，根據提交成果時對提出問題的回答情況給出分數，分為優、良、中、及格及不及格五個等級。第三部分是最終成果，根據學生提交的圖紙及設計說明書質量給出成績。設計說明書完整、圖紙清晰完整的為優；能全部完成任務書規定的任務量，設計說明書完整但是圖紙不太完善的為良；完成任務量，但是質量一般的為中；完成大部分任務量的為及格；未完成基本任務量的為不及格。平時成績占比40%，答辯成績占比30%，最終成果的質量占比30%，根據三部分的綜合成績給出最終成績，成績分為優秀、良好、中等、及格及不及格五個等級，對于成績不及格的一律進行重修［4］。

結語

“水工建筑物課程設計”是貴州大學水利水電工程專業的一門實踐性課程。該門課程以實際工程資料為基礎進行水工建筑物的設計，并且學會運用大量的規范規程，與實際工程掛鉤，采取課程設計與課程同步進行，提高學生學習的積極性，發揮學生的主觀能動性，使學習效果更好。課程設計中鼓勵學生加入自己的設計思路和思想，從而提高該門課程的教學質量。水利水電工程本科生畢業后很多學生從事的工作是勘測、設計、管理及科研等方面的工作，該門課程尤為重要，一定要引起學生和教師的重視，讓學生為今后的工作打下堅實的基礎，有利于學生畢業后快速進入工作角色，適應工作環境。

采取在“水工建筑物”上課期間就布置課程設計任務的方式，理論教學與實踐同步進行，讓學生在實踐中學，實踐中用。首先，形成一套完整的設計任務書，包括詳細的設計步驟、制圖標準、設計說明書格式要求、圖紙規范及參考資料等進行詳細說明。其次，設計過程中通過提交中間成果，可以及時發現學生設計中的問題并及時解決。最后，交設計成果時進行簡單答辯，既能了解學生的設計情況，也能把設計過程中遺留的問題解決掉，為后面的畢業設計打下堅實的基礎，也為今后進入工作奠定基礎。給學生的設計資料來源于實際工程，并按實際工程設計標準要求，讓學生在學校就能接觸實際工程的設計，從而提高學生的專業認知水平，為他們今后進入工作單位打下堅實的基礎。

參考文獻

［1］曹邱琳.“水工建筑物”課程教學模式研究［J］.課程教材改革，2013，266（7）：137-138.

［2］林繼鏞.水工建筑物［M］.北京：中國水利水電出版社，2009：12-13.

［3］鄒爽.水工建筑物教學模式改革探索［J］.教育教學論壇，2018（14）：140-141.

［4］唐欣薇，譚茶生.“水工建筑物課程設計”教學方法研究［J］.中國建設教育，2016，112（2）：72-74.

Exploration on Teaching Reform of Course Design of Hydraulic Structures

ZOU Shuang

（College of Civil Engineering， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： The Course Design of Hydraulic Structures is a very important practical course for the majors of water conservancy and hydropower engineering. Currently， there are some problems in the process of carrying out this course， such as tight time， heavy tasks， students not familiar with the norms and regulations， perfunctory design results submitted， and poor quality. In order to mobilize students’ learning enthusiasm and improve their independent thinking ability， it is proposed to integrate curriculum design into the classroom， let students submit the curriculum design results in stages， and the final design results with simple defense. Other reform methods have also been adopted， with a view to improving the quality of students’ curriculum design results， and allowing students to be exposed to practical projects as soon as possible， with the goal of cultivating high-quality applied talents.

Key words： hydraulic structures; course design; teaching reform