鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學改革研討論文
摘要：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程是高等學校土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。本文通過一系列的教學改革，讓學生在有限學時內(nèi)，牢固掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論，同時有效地提高學生工程實踐應(yīng)用的能力，為培養(yǎng)專業(yè)的土木工程人才做準備。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；教學改革；學生
一、課程目前教學現(xiàn)狀
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程是高等學校土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，該課程是在已有結(jié)構(gòu)知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學生對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論的理解和掌握，同時培養(yǎng)學生鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計與應(yīng)用的能力，是一門理論性和實踐性都較強的應(yīng)用性學科。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程具有內(nèi)容豐富、構(gòu)造形式復(fù)雜、與工程實際聯(lián)系密切、工程應(yīng)用性強等特點。按照現(xiàn)行本科教學大綱的要求，鋼結(jié)構(gòu)教學的學時較少，教師課堂教學的時間主要用于對鋼結(jié)構(gòu)基本理論知識的講解，沒有足夠的時間加強學生的力學知識，并把理論知識應(yīng)用于實踐。筆者在多年的教學實踐中發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程是學生反映較難掌握的一門課程。該門課程的公式、圖表、規(guī)范條文較多，具有很強的綜合性、技術(shù)性和應(yīng)用性，既有理論推導，又與相關(guān)規(guī)范和工程實際聯(lián)系密切。另外，目前學生接觸的大多數(shù)建筑物都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對鋼結(jié)構(gòu)建筑比較陌生，雖然在結(jié)構(gòu)課程教學中安排有參觀實習，但一般參觀實習的課時非常有限，這就使學生對鋼結(jié)構(gòu)建筑的認識較少，造成學生在鋼結(jié)構(gòu)學習中沒有直觀印象，學習困難。如何盡可能在有限學時內(nèi)，幫助學生牢固掌握鋼結(jié)構(gòu)的基本理論，同時有效地提高學生工程實踐應(yīng)用的能力，是鋼結(jié)構(gòu)課程教學研究的重要課題。這對學生畢業(yè)后盡快適應(yīng)社會對鋼結(jié)構(gòu)人才的需求，促進鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的健康發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。
二、課程改革理念及思路
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的改革，將通過合理安排學時，理論教學和實踐教學環(huán)節(jié)并重，培養(yǎng)學生在牢固掌握鋼結(jié)構(gòu)基本理論的同時，具備將理論知識運用于工程實踐的能力。改革將從以下幾個方面著手。
�。ㄒ唬┙虒W內(nèi)容改革
由于鋼結(jié)構(gòu)課程課時較少，教學內(nèi)容多，涉及面廣，因此，教學中要精簡內(nèi)容，突出重點、難點知識，并結(jié)合工程實例進行講解，增加學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的工程意識。同時，適當補充教材中沒有的新知識和學科前沿動態(tài)信息，拓寬學生視野。精簡、優(yōu)化課程教學內(nèi)容，突出重點知識，講透難點知識，避免教學資源的浪費。而精簡鋼結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容，并不是一味地減少教學內(nèi)容，有些內(nèi)容要減，有些內(nèi)容則要“加”�！凹印钡膬�(nèi)容主要是為了拓寬教學內(nèi)容的適應(yīng)面，比如鋼與混凝土組成的組合結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)等內(nèi)容教材涉及較少，而其工程實用性又較強，所以應(yīng)適當補充這方面工程結(jié)構(gòu)的教學內(nèi)容。另外，教學內(nèi)容要體現(xiàn)本學科科學研究的新信息和最新成果，充分反映學科前沿的動態(tài)，注重對學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如在鋼結(jié)構(gòu)課程講授過程中，可簡單介紹一些現(xiàn)代設(shè)計新方法和新技術(shù)，例如門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法等。
�。ǘ┙虒W方法改革
1.提高課程教學效率，組織好課堂理論教學。
�。�1）把握教材，提煉知識點。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理與先修課程如材料力學、結(jié)構(gòu)力學、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計等課程有一定聯(lián)系。為了在有限的時間內(nèi)，完成既定的理論教學和實踐教學二者并重的目標，教師必須強調(diào)教學重點，提煉知識點。例如鋼材力學性能及指標，建筑材料和材料力學課程中都有講授，教師可以將這一節(jié)的課程重點放在引起鋼材脆性破壞的因素、鋼材的疲勞破壞及如何選用鋼結(jié)構(gòu)材料上，這對學生日后實踐應(yīng)用有很大幫助。又如，鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計課程中的設(shè)計方法原則相同，在鋼結(jié)構(gòu)課程中，教師只需要強調(diào)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的極限狀態(tài)表達式與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的極限狀態(tài)表達式的異同，既幫助學生復(fù)習了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計公式，又加強了學生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計公式的理解。（2）準備工程案例。同理論內(nèi)容配套的工程案例是課程講解的重要組成部分。恰當?shù)墓こ贪咐梢詷O大地提高學生學習相關(guān)理論知識的興趣，對學生增強理論理解，提高解決工程實際問題的能力至關(guān)重要。例如在鋼結(jié)構(gòu)材料一章，教師可遵循概念講解—工程事故案例分析—工程注意事項的講解步驟。例如可以引用某鋼廠冶煉車間橋式吊車梁疲勞破壞事故，教師可先講解疲勞破壞的特征，然后再講解疲勞破壞工程事故的調(diào)查檢測、事故原因分析和總結(jié)。此案例中涉及吊車梁的選材、鋼材的材料缺陷、鋼材的材料校核及鋼材的疲勞等內(nèi)容。通過這個案例，學生不僅加強了對鋼材性能的理解，也掌握了工程事故分析和處理的方法。在教師的教學中，這種與教學內(nèi)容相關(guān)的工程案例可以貫穿理論教學的整個過程，深入淺出的講解能調(diào)動學生的學習熱情，促進學生工程實踐能力的提高。（3）課件編寫。課件的編寫應(yīng)文字簡練，條理清楚。教師可將重點放在圖表、規(guī)范條文和工程實例圖片上，同時應(yīng)減少繁冗的文字描述，以提高教學效率。學生普遍感覺鋼結(jié)構(gòu)難學之處是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接的構(gòu)造抽象難懂。教師可以利用多媒體軟件模擬焊接的連接、梁柱構(gòu)件的失穩(wěn)模態(tài)、格構(gòu)式構(gòu)件的平面外屈曲等，能幫助學生理解知識點，增強學習效果。（4）課堂例題和課后習題。例題和習題可采用兩類，一類是結(jié)合材料力學和規(guī)范公式的機械套用題目，另一類是與工程實際結(jié)合的綜合應(yīng)用習題。機械套用公式的例題著重講解原理，可加強學生對鋼結(jié)構(gòu)基本理論知識的理解。而涉及綜合應(yīng)用的習題，則緊密結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范重點講解設(shè)計過程，提高學生處理工程實際問題的能力。
2.組織實踐教學。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的實踐教學環(huán)節(jié)主要包括鋼結(jié)構(gòu)認識（生產(chǎn)）實習、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計三個方面。
（1）認識實習。鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學生通過現(xiàn)場參觀、實習，可以加深對鋼結(jié)構(gòu)的感性認識。土木工程專業(yè)實習的內(nèi)容涉及鋼結(jié)構(gòu)制作及鋼結(jié)構(gòu)體系的認識，教師可現(xiàn)場講解鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)、制作過程。在現(xiàn)場認識鋼結(jié)構(gòu)體系的前提下，教師可進一步作輕鋼結(jié)構(gòu)、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系的講解。
�。�2）課程設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計安排在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程結(jié)束之后一周進行，是鋼結(jié)構(gòu)教學的主要實踐性環(huán)節(jié)之一。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計的題目可采用平臺鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。教師在教學方式上，可將一周的集中課程設(shè)計分散到相應(yīng)的課堂教學環(huán)節(jié)中去。如在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程中，講到“梁的設(shè)計”一章，教師可以提前講授平臺鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路，結(jié)合本章梁的設(shè)計內(nèi)容，學生可以在教師的'指導下完成平臺梁、板、柱及支撐的結(jié)構(gòu)布置，并完成平臺梁的荷載計算、結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算及平臺梁的設(shè)計等內(nèi)容。在課程進行到軸壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件設(shè)計的章節(jié)時，教師可指導學生繼續(xù)完成平臺柱的設(shè)計。之后根據(jù)理論教學進程，學生可依次完成梁柱節(jié)點、柱腳及基礎(chǔ)設(shè)計等內(nèi)容。通過這種教學方式，學生在逐步完成作業(yè)的同時，建立了牢固的工程整體概念，提高了將理論知識運用于工程實際的能力，可取得良好的教學效果。
�。�3）畢業(yè)設(shè)計。有了課程學習中理論環(huán)節(jié)和實踐環(huán)節(jié)的精心安排，學生的計算和應(yīng)用能力得到了很好的培養(yǎng)和鍛煉。畢業(yè)設(shè)計的綜合訓練可進一步提升學生的工程實踐能力，為走向工作崗位做好準備。
（三）課堂教學方式改革
鋼結(jié)構(gòu)課程之前的課堂教學模式以PPT教學為主，學生注意力不容易集中。在改革后的課堂教學模式中，將以教師講課為主，以板書為主要的課堂教學模式，對板書不能體現(xiàn)的內(nèi)容，如工程圖片、表格、模型等，可通過PPT向?qū)W生展示。通過板書的知識點書寫和PPT的直觀認識相結(jié)合，加深學生對知識點的理解和掌握。另外，課堂練習是鋼結(jié)構(gòu)課程必不可少的教學環(huán)節(jié)。課堂練習將以工程實例為原型，向?qū)W生講解工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論知識。
�。ㄋ模┙⒊煽冊u定系統(tǒng)
改變以往傳統(tǒng)的期末考試成績評定方式。采用過程考核和期末考試的形式，最終的成績由該兩部分組成：第一部分采用閉卷考試的形式，主要考查學生對基本理論知識的掌握情況，占總成績的70%；第二部分考核主要為平時表現(xiàn)，主要考核學生對知識的靈活應(yīng)用和應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決具體問題的能力。通過詳細記錄學生平時的出勤，對學生作業(yè)完成情況及課堂回答問題的情況進行考核。
三、結(jié)語
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程改革，通過以上結(jié)合工程實踐的教學方法，教師可以在有限的學時內(nèi)，致力于培養(yǎng)“基礎(chǔ)扎實，實踐能力強”的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工專業(yè)人才。同時，學生基本理論學習和工程實踐學習并進，在牢固掌握鋼結(jié)構(gòu)基本理論的同時，學習將理論知識運用于工程實踐，為成為適應(yīng)當代社會發(fā)展需求的專業(yè)人才而努力。
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