周凌 王仲剛 黃海斌 陳進(jìn) 王薇

摘要：針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程理論公式多、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜、工程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，從改革教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法、完善教學(xué)條件、加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)等方面，系統(tǒng)闡述和總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程建設(shè)的具體思路和實(shí)際做法。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；課程建設(shè)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TU391；G6420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909（2012）05005403鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科課程[1]，其人才培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，能夠正確應(yīng)用規(guī)范從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具備分析和解決鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際工程問(wèn)題的能力[2]。但多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，由于鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程理論公式多、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜、工程實(shí)踐性強(qiáng)，不少學(xué)生反映教學(xué)內(nèi)容難以掌握，不能靈活應(yīng)用。筆者所在團(tuán)隊(duì)以后勤工程學(xué)院第六輪課程重點(diǎn)建設(shè)為契機(jī)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程進(jìn)行整體規(guī)劃、科學(xué)設(shè)計(jì)，改革教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，改善教學(xué)條件，加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)，以提高鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)水平。

一、改革教學(xué)內(nèi)容

課程教學(xué)內(nèi)容的改革是課程建設(shè)的核心內(nèi)容[3]，由于原教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于鋼結(jié)構(gòu)連接和三類基本鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)，采用了7個(gè)教學(xué)章節(jié)（緒論、材料、連接、受彎構(gòu)件、軸心受力構(gòu)件、偏心受力構(gòu)件、鋼屋架）+1個(gè)課程設(shè)計(jì)（鋼屋架設(shè)計(jì)）的模式，有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)體系概念的教學(xué)內(nèi)容涉及較少，不少學(xué)生雖然掌握了具體的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，但很難在實(shí)踐中加以靈活應(yīng)用。因此，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程教學(xué)的特點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體改革優(yōu)化，擬制了1（鋼結(jié)構(gòu)原理）+1（鋼結(jié)構(gòu)體系）+1（實(shí)踐性環(huán)節(jié)）的“三個(gè)1”模式，以構(gòu)建新的教學(xué)內(nèi)容體系。

第一個(gè)“1”，即以鋼結(jié)構(gòu)原理為課程教學(xué)核心，具體涵蓋鋼結(jié)構(gòu)材料、鋼結(jié)構(gòu)連接和三類基本構(gòu)件設(shè)計(jì)。創(chuàng)新鋼結(jié)構(gòu)連接和三類基本構(gòu)件的教學(xué)手段，利用計(jì)算機(jī)輔助三維圖形技術(shù)，建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)件三維數(shù)字模型庫(kù)，解決因鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜抽象而成為制約課程教學(xué)質(zhì)量提高的瓶頸。編寫專門的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，適時(shí)適量地補(bǔ)充鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域涉及的新原理、新技術(shù)和新方法，充分體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的適應(yīng)性和時(shí)效性，提高課程核心內(nèi)容的教學(xué)質(zhì)量。

第二個(gè)“1”，即鋼結(jié)構(gòu)體系概念。教學(xué)過(guò)程中除按課程標(biāo)準(zhǔn)要求完成教學(xué)核心內(nèi)容外，改變?cè)瓉?lái)單一鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的做法，課堂授課講解注重聯(lián)系結(jié)構(gòu)整體，將鋼結(jié)構(gòu)體系概念貫穿于整個(gè)課程教學(xué)，例如模型教學(xué)、案例教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)等。同時(shí)，注重與多高層結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)抗震、軍用大跨度結(jié)構(gòu)后續(xù)課程、橋梁工程、軍事工程檢測(cè)與加固，以及工程搶修搶建等的銜接，編寫相關(guān)自編教材。

第三個(gè)“1”，即課程教學(xué)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，改革課程設(shè)計(jì)考核形式，由單一的根據(jù)設(shè)計(jì)成果評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合設(shè)計(jì)的答辯。同時(shí)，還將原來(lái)單一的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)一步延伸到第二課堂、工程搶修搶建技術(shù)和綜合演練科目訓(xùn)練等第四學(xué)年實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，使學(xué)生既掌握基本理論知識(shí)，又拓寬專業(yè)知識(shí)面，全面提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

二、創(chuàng)新教學(xué)方法

教學(xué)方法與手段的改革是課程建設(shè)的重點(diǎn)。一直以來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程因教學(xué)內(nèi)容抽象復(fù)雜而讓歷屆學(xué)生感到枯燥、困難，尤其體現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)部分的教學(xué)內(nèi)容上。在現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)教材中，多采用節(jié)點(diǎn)二維CAD圖紙、二維圖片等進(jìn)行教學(xué)，相當(dāng)一部分學(xué)生依靠自身的空間想象能力，通過(guò)讀取平面圖形難以全面地、準(zhǔn)確地理解和掌握節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的完整信息。

（一）創(chuàng)新了課堂輔助教學(xué)手段

首次將計(jì)算機(jī)輔助三維數(shù)字模型運(yùn)用到鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，利用PKPM軟件的STS功能模塊建立了三維數(shù)字模型庫(kù)，基本涵蓋了常用鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)類型。從教學(xué)應(yīng)用情況看，這一手段使用靈活方便，有助于解決教學(xué)過(guò)程中僅僅依靠平面設(shè)計(jì)圖來(lái)講解種類繁多、形式復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的弊端，幫助學(xué)生全面理解和掌握節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式、傳力路徑和設(shè)計(jì)計(jì)算方法，使教學(xué)內(nèi)容由抽象復(fù)雜變得形象具體，教學(xué)效果良好，受到學(xué)生的廣泛歡迎和喜愛(ài)，促進(jìn)了傳統(tǒng)教學(xué)模式和教師教育理念的改變，提高了教學(xué)質(zhì)量。

（二）建立了鋼結(jié)構(gòu)體系模型庫(kù)

為豐富教學(xué)手段，開(kāi)展特色教學(xué)，將鋼結(jié)構(gòu)體系概念貫穿教學(xué)全過(guò)程，配套建設(shè)了系統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)體系模型庫(kù)，包括全鋼制作演示實(shí)物不同節(jié)點(diǎn)鋼框架、全鋼制作演示拆裝式房屋建筑模型、鋼板式伸縮縫、單跨單層廠房模型、鋼框架建筑結(jié)構(gòu)模型、大跨懸索結(jié)構(gòu)模型以及其它輔助教學(xué)模型等。模型教學(xué)不但幫助學(xué)生形象全面地理解各類鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接以及復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)體系（如屋架等）之間的聯(lián)系，而且提高了學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)體系概念的整體認(rèn)識(shí)，解決了鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程的教學(xué)難點(diǎn)，突破了節(jié)點(diǎn)構(gòu)造教學(xué)的瓶頸。

（三）開(kāi)展了工程案例教學(xué)

針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)實(shí)踐性強(qiáng)的課程特點(diǎn)，將工程項(xiàng)目和科研項(xiàng)目提煉成“教學(xué)案例”，重點(diǎn)建設(shè)了“江北建新南路鋼構(gòu)人行天橋檢測(cè)”“秀山鋼結(jié)構(gòu)廠房垮塌調(diào)查”和“重慶電信通訊鐵塔復(fù)核”等特點(diǎn)鮮明的案例庫(kù)，將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系教學(xué)與工程應(yīng)用緊密結(jié)合。這些工程實(shí)例既強(qiáng)化理論知識(shí)與工程實(shí)際的聯(lián)系，又提高學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)知能力，還拓寬了他們的設(shè)計(jì)計(jì)算思路，為培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力起到了深化推動(dòng)作用。

三、完善教學(xué)條件

（一）構(gòu)建立體化教材體系

教材是理論研究成果的融合和升華，是科學(xué)知識(shí)的載體，是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的基本依據(jù)。因此，建立高水平的教材體系是鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程建設(shè)的重要任務(wù)，在充分吸收科研、教改和部隊(duì)訓(xùn)練綜合成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)需要，精心選用、編寫和制作了各類教材，初步形成了包括基本教材、配套教材、英文版參考教材、電子版教案、電子版設(shè)計(jì)規(guī)范與手冊(cè)在內(nèi)的立體化教材體系。

選擇新世紀(jì)土木工程系列教材——《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》（張耀春主編，高等教育出版社）作為教學(xué)藍(lán)本，較好地體現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)和課程標(biāo)準(zhǔn)在人才培養(yǎng)方案中的地位和作用，配套編寫《鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)》和《軍用大跨結(jié)構(gòu)》作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充教材。指定《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》作為課程設(shè)計(jì)的補(bǔ)充材料，選用英文版參考教材《Steel Buildings Analysis And Design》和《Multi瞫tory Buildings in Steel》以擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面和視野。多個(gè)電子版教案、設(shè)計(jì)規(guī)范和手冊(cè)能方便學(xué)生瀏覽和學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)。

（二）改善了教學(xué)硬件設(shè)施

良好的教學(xué)條件是課程教學(xué)順利實(shí)施的必要條件，利用學(xué)院搬遷大學(xué)城建設(shè)之機(jī)，新建和完善了建筑結(jié)構(gòu)CAD專修室、戰(zhàn)備工程模型及搶修搶建加固技術(shù)專修室以及課程資料室。

建筑結(jié)構(gòu)CAD專修室主要為鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程開(kāi)設(shè)專業(yè)CAD、課程設(shè)計(jì)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)提供保障，同時(shí)為架設(shè)教學(xué)資源、教學(xué)案例、工程資源庫(kù)，搭建虛擬教室、網(wǎng)絡(luò)課程，開(kāi)展工程搶修搶建模擬訓(xùn)練等創(chuàng)造條件。

為進(jìn)一步適應(yīng)部隊(duì)土木工程人才培養(yǎng)的需要，依托學(xué)院實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，新建了戰(zhàn)備工程模型及搶修搶建加固技術(shù)專修室，開(kāi)展應(yīng)急工程保障實(shí)習(xí)科目訓(xùn)練以及綜合演練，增強(qiáng)教學(xué)實(shí)用效果，有利于突出鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程的軍事特色。

課程資料室新增規(guī)范26本、圖集10冊(cè)、設(shè)計(jì)手冊(cè)13本、輔導(dǎo)教材45本，為深入搞好課程教學(xué)工作、拓展學(xué)生相關(guān)知識(shí)提供了有力的支撐和保障。

（三）開(kāi)設(shè)了網(wǎng)上虛擬教室

除了在硬件方面的建設(shè)，學(xué)校還十分重視網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟環(huán)境建設(shè)。依托學(xué)院網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，開(kāi)設(shè)了虛擬教室，建立了素材類型齊全的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)信息資源庫(kù)。目前資源庫(kù)包含多媒體素材、多媒體課件與網(wǎng)絡(luò)教材三大類，含文本素材500多份、圖片1 000多幅、音頻文件20余個(gè)、視頻錄像5個(gè)、動(dòng)畫(huà)文件19個(gè)、試卷30套。制作了適合不同層次學(xué)生的多媒體課件2套、網(wǎng)絡(luò)教材1套，自制資源總量達(dá)1.5G，形成了以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力為重點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)課程體系。

四、加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)

鋼結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)課程在實(shí)踐性教學(xué)上設(shè)計(jì)了4個(gè)相互銜接的環(huán)節(jié)。

一是，鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)生通過(guò)鋼屋架設(shè)計(jì)，綜合全面地運(yùn)用所學(xué)鋼結(jié)構(gòu)基本知識(shí)，按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求完成普通鋼屋架設(shè)計(jì)和繪制施工詳圖，并撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。采用設(shè)計(jì)答辯的方式，調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)的積極性，提高學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的創(chuàng)新能力。

二是，第二課堂活動(dòng)環(huán)節(jié)。利用暑假認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)組織學(xué)生到工程部隊(duì)學(xué)習(xí)，利用畢業(yè)實(shí)習(xí)組織學(xué)生到各地工地參觀，每年指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)院“求實(shí)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽，舉辦了豐富多彩的學(xué)術(shù)專題和工程案例講座，通過(guò)觀看施工視頻錄像等活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的意識(shí)和能力。

三是，工程案例教學(xué)環(huán)節(jié)。在教學(xué)案例建設(shè)中注重知識(shí)點(diǎn)的結(jié)合，采用啟發(fā)式和參與式教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和運(yùn)用知識(shí)的能力。

四是，后續(xù)課程教學(xué)以及綜合演練科目訓(xùn)練環(huán)節(jié)。開(kāi)展模擬化教學(xué)和訓(xùn)練科目教學(xué)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。上述實(shí)踐活動(dòng)貫穿于專業(yè)教學(xué)的第三、四學(xué)年，全面推進(jìn)了素質(zhì)教育，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

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[2] 付朝江.應(yīng)用型本科鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)實(shí)踐與改革探討[J].福建工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，6 （5）：484-486.

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Course construction of principle and design of steel structure

ZHOU Ling， WANG Zhonggang， HUANG Haibin， CHEN Jin， WANG Wei

（Department of Civil Engineering， Logistical Engineering University， Chongqing 401311， P. R. China）

Abstract： To improve the quality and level of teaching， we analyzed characteristics of principle and design of steel structure course which is practical and includes various theoretical formula and complicated node structures. We presented a specific thought and practice of course construction of principle and design of steel structure from reforming teaching content， innovating teaching method， improving teaching condition， and strengthening practical teaching..

Keywords： steel structure； course construction； teaching reform

（編輯梁遠(yuǎn)華）