时间:2023-10-07 15:57:51
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇钢结构的课程设计,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
基金项目:黑龙江八一农垦大学教学研究课题(ndjy11306)
作者简介:刘文洋(1981-),男,黑龙江八一农垦大学工程学院讲师,硕士,主要从事多高层钢结构和大跨空间结构研究,(e-mail)wyliu81@126.com。
摘要:结合应用型本科院校教学的实际情况,对钢结构课程体系进行了合理设置,并在理论教学和实践教学过程中以加强学生实践能力培养为目标进行了探索和实践。文章介绍了黑龙江八一农垦大学钢结构课程体系教学安排和具体做法,总结了教学过程中的经验以及应注意的问题,并对存在部分的问题进行了讨论,给出了具体建议。
关键词:钢结构课程教学;课程体系;实践能力;人才培养
中图分类号:g642;tu391文献标志码:a文章编号:10052909(2013)05004904随着中国钢产量的飞速增长,钢结构的应用也获得快速发展,广泛应用于大跨度结构、高层高耸结构、轻型结构和特种结构等领域。国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要已明确要求:当前,中国已一改过去钢材不足的局面,转而成为钢材供过于求,摆在日程上的课题早己不是少用钢材,而是积极合理地扩大钢结构在建筑中的应用。
鉴于钢结构的快速发展和广泛应用,工程界已提出“加强钢结构人才培养,造就一批钢结构高级工程技术专门人才”,“建立与钢结构发展相适应的教育体系,在校的结构专业学生应接受不少于80课时的钢结构课教育”的建议。可见,随着钢结构行业的快速发展,市场对钢结构专业人才的培养已经提出了更高要求,对钢结构专业人才的需求也将会越来越大,可以预见钢结构课程的地位将会越来越重要。
一、课程体系的设置
《高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲》[1]中把钢结构课程分为原理和设计两个部分,包括课程设计和毕业设计等。其中钢结构基本原理为专业基础课,课程目的是较全面地掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识,熟悉一些常用钢结构的分析原理;钢结构设计是专业必修课,课程目的是在掌握钢结构设计的基本原理基础上,学习常用钢结构的特点、基本设计方法、计算简图和内力分析,并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计、截面计算和构造处理,课程内容主要包括单层厂房钢结构、大跨钢结构和多高层钢结构。过去由于种种原因,学校钢结构课程建设存在一些问题,具体表现在以下几个方面。
(1)课程设置不合理。在专业课程的设置上重混凝土轻钢结构。混凝土结构课程90时数,而同样在土木工程专业课程中占有重要地位的钢结构课程学时数仅为50~60,钢结构设计只开设了一门大跨空间结构的选修课。学生仅仅学习了钢结构的连接方法以及常见的构件设计,对整体结构设计的概念和理解不够。过去,钢结构课程安排在第7学期(大四上学期),这主要基于先修课程基础知识学习的考虑,然而此时学生面临找工作、考研等诸多问题影响,很难把主要精力投入到专业课学习上来。
(2)实践教学不足。钢结构教学中的实践性教学环节仅有钢结构课程设计一项内容,学生在学习的过程中没有机会见到实际的钢结构建筑物,对于钢结构加工、制作更是不知所云。虽然教学实习中安排了认识实习和施工生产实习,但基本还是以混凝土结构和砌体结构为主,很少接触到实际的钢结构工程。此外,从毕业设计的选题看,几乎全部是混凝土结构,基本没有钢结构方面的毕业设计题目。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
刘文洋,等应用型本科院校钢结构课程教学探索与实践
事实上,过去很多学校在课程设置和教学实施上都或多或少地存在类似问题,但经不断探索已基本解决,并且在教学实践中积累了丰富的经验,形成了相对合理又各具特色的课程体系。学校自2006年以来通过几次修订教学计划,构建了钢结构系列课程体系(见表1),并在多年的教学实践中,不断改进和丰富教学内容,保证钢结构课程的教学质量。应该指出,由于课程设计安排在钢结构原理课学期末,目前设计内容主要局限于钢屋架结构,若能把课程设计安排在钢结构设计课程之后,则可以有更多的结构形式供课程设计选用。表1钢结构系列课程教学安排课程开课学期学时内容钢结构560钢结构基本原理钢结构设计630厂房钢结构、多高层钢结构大跨空间结构730网架、网壳、悬索等空间结构钢结构课程设计61.5周钢屋
架设计毕业设计813周各类钢结构设计二、理论教学的实施
专业课的教学目的在于通过具体工程对象的分析,使学生了解一般土木工程项目的设计、施工等基本过程,学会应用专业基础课程学到的基本理论,较深入地掌握专业技能,建立初步的工程经验,以适应当前国内用人单位对土木工程专业本科人才基本能力的一般要求[1]。
理论教学是培养学生专业技能和实践能力的基础,因此要重视理论教学环节。在教学中除了基本教学内容的讲授以外,还应特别强调以下几个方面在钢结构课程学习中的作用。
(一)重视力学基础与钢结构教学的结合
钢结构是一门理论性和综合性都很强的专业基础课,需要以材料力学、结构力学、荷载与结构设计原理等课程知识作为基础,因此在课程学习初首先回顾先修课程基础知识非常必要,以此引导学生复习相关内容,为学习钢结构课程打下良好理论基础。
(二)理论教学与工程实例相结合
理论教学稍显枯燥,在课程教学中应适当穿插工程实例以调整学生学习状态,调动课堂积极性。在绪论中结合钢结构的应用和发展介绍学生感兴趣的钢结构工程,引导学生讨论结构特点及选型、设计中存在的问题,或者在连接和构件分析与设计中介绍与某个问题相关的背景实例。例如:在讲授轴心拉杆设计时介绍索穹顶结构的组成和特点,以使学生对受拉构件能充分利用材料强度进而节省材料有直观认识;在讲授轴心压杆的稳定时介绍加拿大魁北克大桥和美国哈特福德体育馆由于构件失稳而导致结构发生倒塌破坏的例子,使学生了解相关问题的历史背景,也使学生充分认识到稳定对于钢结构的重要性。 在课程教学中结合演示性或学生动手参与的试验和实际工程中的影像资料进行讲解,使学生通过直观感受加深对钢结构基本概念和理论的理解。目前,一些有条件的高校建立了钢结构多功能教学实验平台[2],通过实验平台训练学生对钢结构构件和连接的实验技能,培养学生的创新意识与创新能力,教学成效显著。不具备条件的高校可以利用影像资料弥补这些不足。例如:由于学校实验条件有限,笔者所在的教研团队在钢结构加工厂拍摄了大量钢结构生产、制作过程的视频和图片资料,在课堂上结合相应的教学内容进行展示,也取得了较好的效果。
(三)理论教学与结构设计规范相结合
结构设计必然要结合结构设计规范,学生毕业后要从事钢结构设计工作,需要使用很多规范,在课程教学中把教学内容和相关规范要求结合起来,既能加深学生对抽象规范条文的理解,又能培养学生独立使用各种规范、查阅相关文献资料的能力。此外,在教学中还注重将注册结构工程师执业资格制度和注册结构工程师考试相关内容作一定介绍,引导和培养学生在这方面的兴趣,调动学生努力学习专业知识的积极性。
(四)计算机软件与结构分析设计相结合
目前钢结构的分析与设计基本采用专门的软件来完成,如ansys、abaqus、sts、mst、3d3s等。为使学生尽快掌握这方面的能力,适应以后的工作需要,在教学中引入部分计算机软件的演示和讲授。例如:演示使用ansys有限元分析软件进行钢结构基本构件和空间结构的计算分析,讲授sts设计软件进行钢桁架结构和钢框架结构的设计,介绍mst设计软件进行空间网格结构的设计。同时在后续的课程设计和毕业设计中鼓励学生使用相关软件进行结构计算和施工图绘制,进一步培养学生使用结构设计软件进行设计的能力。
三、实践教学的实施
实践教学环节是土木工程教学中非常重要的环节,在现代工程教育中占有十分重要的地位,是培养学生综合运用知识、动手能力和创新精神的关键环节,其作用和功能是理论教学所不能替代的。工程师最终的任务是将理论知识在实践中加以运用,并通过实践来验证理论结果是否正确,所以工程人员必须具备实践能力。同时,土木工程师还应具有一定的实践经验,很多工程问题的处理由于客观情况过于复杂,难以如实地进行理论分析,在很大程度上仍然依靠实践经验来解决[3]。
目前,钢结构课程的实践能力培养主要依靠课程设计、毕业设计等来实现。有条件的院校也可通过专业实习和观察演示性实验等环节组织学生开展讨论来认识、理解钢结构的组成、特点、应用及结构和构件的受力特性等。
(一)课程设计
学校钢结构课程设计内容仍为传统的钢屋架结构。虽然这种结构形式较为简
单,但其内容涵盖了轴心受力构件(桁架杆件)、受弯构件(檩条)及压弯、拉弯构件(当上弦或下弦有节间荷载时),主要为焊缝连接。因此通过完成设计,可以实现由基本构件、连接到简单结构选型、计算分析、设计和施工图绘制的训练。
在具体实施上,鼓励学生通过学习ansys、sts等软件完成结构计算分析和施工图绘制。通常,学生在进行结构计算分析时多采用ansys有限元软件或结构力学求解器并辅以手算校核的方式,而在施工图绘制阶段基本都采用sts软件来实现。通过这些训练,学生已基本能够熟练使用软件完成一般结构的设计工作。
(二)毕业设计
过去,由于钢结构应用不太广泛,很多高校的毕业设计题目都采用混凝土结构的形式,这也是过去在教学上重视混凝土结构而轻视钢结构的原因之一。但由于钢结构发展迅速、前景广阔,很多学生希望毕业后从事钢结构设计与施工方面的工作,或者选择了攻读钢结构方向的研究生,因此希望能有机会进一步深入地学习钢结构设计方面的知识。
近年来,在毕业设计中增加了一些钢结构方面的题目,如多高层钢框架结构、轻型门式钢架结构和网架结构等,尝试指导学生进一步学习和应用钢结构知识,实践效果良好。此外,除了基本的手算内容以外,还鼓励学生采用sts、mst等软件完成结构计算分析和施工图绘制工作。
通过认识实习—理论课教学—课程设计—毕业设计这样一系列教学环节的深入,使学生对知识的理解和掌握从简单到复杂、从理论到实践、从基本原理、基本构件到简单结构进而到复杂结构,培养学生工程设计的能力和思维。
四、结语
学校钢结构课程教学工作虽然在课程体系的设置、学生实践能力的培养上做了一定的思考、探索与实践,但同时与国内一些高水平大学在人才培养模式、教学条件、教学质量和教学效果等方面还存在差距,还需要在今后的教学实践中不断探索和努力,不断提高教学质量和人才培养质量,以适应钢结构行业对人才的需求。
参考文献:
[1] 高等学校土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲[m].北京:高等教育出版社,2002.
[2] 王伟,赵宪忠,郭小农,等.钢结构多功能教学实验平台的研制与实践[j].高等建筑教育,2009,18(2):102-104.
[3] 林峰,顾祥林,何敏娟.现代土木工程特点与土木工程专业人才的培养模式[j].高等建筑教育,2006,15(1):26-28.
steel structure teaching in applicationoriented universities and colleges
liu wenyang, zhang zhaoqiang, liu jinyun
(college of engineering, heilongjiang bayi agricultural university, heilongjiang 163319, p. r. china)
abstract: based on the actual teaching situation of applicationoriented universities and colleges, the course system of steel structure is reasonably arranged and it has been put into practice in the teaching process to strengthen students’ practical ability. we introduced the teaching arrangement of steel structure course and some methods used in the teaching process in heilongjiang bayi agricultural university, analyzed problems should be paid attention to, and presented some suggestions for steel structure teaching.
一、构建课程设计质量监控体系的必要性
随着中国钢产量的不断提高,用钢量已不再是制约钢结构发展的主要因素,建筑钢结构由于其材料性能优良,制作安装工业化程度高以及结构形式新颖灵巧,受到了越来越广泛的应用。随之而来,钢结构人才短缺日渐凸显,企业急需大批钢结构设计和施工的专门人才。钢结构课程设计是对学生的一次较为全面的设计训练,是钢结构原理和钢结构设计课程后一个重要的综合性实践教学环节,也是培养学生钢结构设计能力的基础性教学环节。它是课程基本概念、基本理论等内容的延伸,也是对所学知识的一次综合运用,将为毕业设计以及工作以后的钢结构工程设计奠定坚实的基础。但是,长期以来大部分高校形成了重理论、轻实践的教学模式,各高校实践教学的质量监控相对薄弱。就学生而言,受传统教学模式的影响,普遍重视基本理论的学习,忽视实践教学环节在教学活动中的重要地位。一方面大学生习惯于传统的“教师讲,学生听”的教学模式,而对于以学生为主的课程设计环节,自主学习的积极性不高,主动性不强,探索钻研和创新实践能力不足;另一方面,大学生迫于就业压力,学习动机功利化,热衷于考取各种资格证,从而忽视了对专业课的学习,特别是相对自由的设计环节,如果缺乏规范的实践教学规章制度或者监控体系,设计时间、设计进度和设计质量难以保证。因此,如何构建切实可行的课程设计质量监控体系,充分调动学生的积极性和主动性,保证课程设计质量并且督促学生按时独立认真完成课程设计,是一项紧迫而必要的工作,也是钢结构实践教学改革需要不断研究和探讨的课题。
二、课程设计质量监控体系的构建
笔者根据多年的教学经验,并结合山东科技大学钢结构省级精品课程建设工作,在钢结构课程设计质量监控方面进行了一系列改革实践,并取得了较理想的效果。
(一)设计题目多样化
在2006级以前,学校钢结课程设计通常做法是进行钢屋架设计,设计题目单一。随着计算机的普及,课程设计绘图也由原来的手工绘图变成了计算机CAD绘图,这就不可避免地导致前一届学生存储的设计资料流入到下一届学生的手中,出现跨级抄袭或者拷贝的现象。为此,课题组集中编写了三个题目的课程设计任务书,包括钢屋架设计、工作平台设计、门式刚架设计。自2006级以来,三套课程设计任务书轮流使用,并根据设计过程跟踪指导情况适时对设计内容进行添加或者修改,有效避免了跨年级拷贝现象。
(二)设计方案多样化
对于同一个课程设计题目,在编写任务书时,在教学要求完全一致的基础上,给出多组设计条件和设计参数供选择,尽量做到不同的学生完成不同的设计方案。以钢屋架设计为例,通过给出厂房的跨度、屋面情况、积灰荷载、屋架坡度及钢号等多组参数组合,保证每个学生选用不同的方案,具体安排见表1。例如:三班的25号学生,其相应的设计参数为24m跨度,上人屋面积灰荷载为0,屋架坡度为1/12,选用Q235的钢材。这样,不同的学生选择不同的设计内容,从源头上杜绝了课程设计抄袭或雷同现象的发生,从而能够更好地促使学生独立地完成课程设计,达到预期的训练目的[1]。
(三)加强设计过程的管理和指导
下达设计任务书的同时,下发课程设计指导书,详细说明要完成的具体内容,设计图纸的要求以及设计计算书的内容。另外,为了便于指导教师跟踪指导和检查,设计指导书中还要给出设计内容的时间安排。钢屋架设计时间具体安排见表2。课程设计集中在两周内完成,由于课程设计是在课程结束若干天以后的期末进行,学生表现比较松散,指导教师要随时检查学生整体的进展情况及每个人的完成情况[2]。指导教师要对学生进行过程跟踪指导,并分三次进行集中检查和指导答疑。第一次安排在内力计算及内力组合完成以后,主要检查结构的布置是否合理,荷载及内力的计算是否正确。第二次安排在构件和节点设计完成以后,主要检查构件设计是否合理,验算过程是否完整,计算是否正确,节点设计是否合理。第三次安排在屋架施工图绘制完成以后,主要检查图面布局是否合理,尺寸标注是否正确,是否达到施工图要求等[3]。通过过程跟踪管理和指导,可以更好地了解学生对知识的掌握程度,以及独立完成课程设计的能力和质量,并以此作为平时成绩考核的依据。
(四)完善考核办法
传统的钢结构课程设计考核主要以设计成绩为主,适当考虑20%的平时成绩。设计成绩主要考虑设计图纸的质量和设计计算书的内容。平时成绩以考勤为主。这种考核方式往往无法兼顾到公平和合理性,不能完全体现学生的主动性和独立工作的能力,也就无法充分调动学生的积极性。为此,我们改革了课程设计的考核方式,将原来以设计成果为主的考核方式变成多方面多指标的考核方式,主要从平时成绩、设计计算书、施工图纸和课程设计答辩四个方面综合考核,对应到具体每一方面,给出相应的量化评价指标,见表3[4]。通过实施这种多方面多指标的量化成绩评定的教学改革实践,学生的主动性有明显提高。自2006级实施改革实践以来,特别是2009、2010、2011三级,完全按照上述课程设计质量监控体系进行。实践证明:设计质量较以前有很大提高,设计计算更条理、更完整;从成绩来看,2009级优良率42%,2010级优良率52%,2011级优良率47%,较过去的25%~35%有明显提高;此外,学生也普遍认同该质量监控体系和课程设计实训系统,普遍认为为以后的毕业设计和入职打下了良好的基础。
三、结语
关键词:钢结构课程;问题;对策
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)23-0127-02
2011年6月,教育部联合有关部门提出了实施“卓越工程师教育培养计划”,简称“卓越计划”。该计划是贯彻落实《国家2010-2020年教育改革和发展规划纲要》和《国家2010-2020年人才发展规划纲要》的重大改革项目,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措,该计划的目标是把学生培养成创新能力强、能适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。[1]
随着中国钢产量的高速增长,钢结构因其强度高、塑性韧性好、制造简便等优点而广泛应用于高层和高耸结构、大跨度结构、工业厂房等建筑中。[2]近年来随着钢结构建筑的广泛应用和迅速发展,在此方面由于经验丰富的技术人才较少,而刚毕业的学生实践经验明显不足,致使行业发展与人才需求的矛盾愈来愈突出,培养的学生不能满足“卓越计划”的要求。为适应新形势下钢结构发展的需要,增强土木工程专业学生在钢结构方面的知识,让他们毕业后能较快胜任钢结构设计与施工工作,满足卓越计划的需求,不可避免地对“钢结构”这门课程教学提出了一些新的要求。
一、“钢结构”课程教学中存在的问题
“钢结构”是土木工程专业最重要的专业必修课程之一,通过本课程的学习应使学生较全面地了解钢结构材料的基本性能,掌握钢结构构件基本原理和设计计算方法,熟悉基本构件的构造设计等。可见,“钢结构”的教学肩负着向学生传授钢结构基本知识的任务,因此,必须抓好该课程的日常教学工作。目前在钢结构的教学过程中存在许多问题,具体问题如下:
1.钢结构课程的学时太少
在“大土木”专业下“钢结构”的学时从以前的64学时调整到现在的48学时,甚至一些院校只有40个学时,学时减小,教学内容却未删减,教师为了在较短的时间内把该课程的内容讲完,只能将钢结构的基本知识作简单的介绍,一些较难的知识点讲解不透彻,造成课上学生听得懂,课下却不会做作业,应付考试也只能靠死记硬背,但是却不知学到什么。如何在有限时间内安排如此多的内容是目前急需解决的问题之一。另外,由于学时的限制,大多数学校只开设“钢结构设计原理”,而未开设“钢结构设计”,学生仅学习了钢结构的材料性能、连接方法和构件设计,未曾学习过钢结构的结构体系,而当前人才市场急需的是能进行钢结构设计或施工现场管理的毕业生。
2.钢结构的课程较难学习
“钢结构”课程是土木工程专业较难学习的课程之一,由于该课程与建筑材料、工程力学、房屋建筑学等专业基础知识联系紧密,如果没有掌握好这些基础知识,学生很难把钢结构的理论知识融会贯通。其次,教材中力学公式多、近似公式多、构造要求多等,部分公式是由国家规范给出,有些公式是由试验结果得到[3],这给教师的授课带来了一定困难。再次,问题的多解性加重了学生学习钢结构的难度。另外,学生从小学至高中已经习惯于一个问题一个解的学习方法,而在复杂的钢结构构件连接的设计中该问题可能有多个解,学生一时难于接受,进而也不同程度地增加了学习钢结构课程的难度。
3.学生没有认识到学好钢结构的必要性和重要性
目前钢结构还仅用于大跨度结构、高层及超高层建筑、工业厂房等,学生见到的建筑物大部分是由钢筋混凝土建造,从而使他们想当然地认为钢结构这门课程可有可无,从而造成一部分学生失去学习兴趣,严重影响学习效果。特别是已毕业的学生在工作岗位接触到钢结构的工程设计与施工的机会较少,即使遇到钢结构工程,也是分包给钢结构公司进行专门的设计和施工,这也使部分学生产生这样的误区。钢筋混凝土课程是土木工程专业最重要的课程,而钢结构课程是无关紧要的。
4.教学中缺少工程实例
由于钢结构具有很强的实践性,它所涉及的教学内容与钢结构的发展、技术的进步和实际工程均有着广泛的联系。但在钢结构的课堂教学过程中,教师授课内容仍然侧重于书本上基本理论知识,引入工程实例较少,未将教材中的基本理论知识与工程实例联系起来,学生极易感到索然无味,不能激起他们的求知欲。另外,学生希望学习的知识在工作后立即就能应用,如果不进行工程实例的应用,直到这门课程结束时学生也不明白学习它的意义是什么,更不用提运用该门课程的理论去解决实际问题,这是作为教师最不愿意看到的情况。
5.学生的考核形式单一
考试是教学过程中的重要环节之一,是对教师和学生进行总结性检查的主要形式。而现阶段,在钢结构的教学过程中学生学习的考核形式仍然比较单一,主要是根据学生的课堂表现和期末考试成绩来决定,不能激发学生学习的主动性和积极性。另外,有些任课教师教学水平不高,但为了片面追求所授课程的及格率而降低试卷难度,给学生划考试重点,甚至向学生透题。这样容易使学生认真学习的主动性和积极性极大地降低,不利于提高教学质量。
二、解决问题的建议
1.基于“卓越计划”,制订合理教学计划,调整教学内容
要及时调整教学计划,采取把课堂讲授的重点放在“钢结构”课程的主要内容上。因此,首先选用一本内容丰富、例题得当的教材,然后从教学大纲和学生的实际学习能力出发,把教学内容和学时数结合起来制订教学计划,使授课的理论知识够用,满足“卓越计划”的要求。对于一些在其他先修课程中学习过的内容不要重新讲解。
2.基于“卓越计划”,采取比较法进行教学
钢结构是一门理论性较强的专业课。该课程中的计算公式较多,众多的公式使初始的学习者要完全掌握并非易事。为了使学生能较为轻松地学好钢结构的基础知识,在课程教学中授课教师应针对不同的教学内容可以采用比较教学方法。一方面,比较教学法可以帮助学生辨别同类教学内容之间的共性;另一方面,通过比较分析法可以发现同类问题中的某些特殊之处,有助于对相似问题的区分,掌握教学内容。[4]例如,在讲授轴心受力构件的承载力验算时,对于轴心受压构件需要验算是强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性,而对于轴心受拉构件验算需要验算的是强度和刚度。在讲授拉弯构件和压弯构件、工字型截面的强度和稳定性验算的公式、角焊缝和对接焊缝的计算、普通螺栓和高强度螺栓的验算等知识点都可以采用比较法,从而让学生更容易在较短的时间内掌握钢结构的知识。
3.基于“卓越计划”,适当开展钢结构的学术讲座
大部分学校钢结构课程所用教材与其当前的发展相比具有明显的滞后性。因教学的课时太少,学生不可能在教学中完全了解学科的前沿问题以及关于钢结构的新规范、新技术和新理论。[3]由本校和兄弟院校在钢结构方面进行科学研究的教师或科研院所和企业的专家通过学术报告的形式向学生讲授与学科有关的专业知识或新的研究进展情况,这种学术前沿的知识是学生在课堂上学不到的,可以促使学生了解钢结构领域的前沿知识。同时,还可以让部分对钢结构研究较感兴趣的同学参与相关方面的课题研究,使他们了解钢结构的最新进展,开拓视野,培养学习兴趣。
4.基于“卓越计划”,改革期末考试,实行教考分离
传统的考试形式,教师从授课、试卷的拟定、考试的监考、试卷的评阅和成绩的评定等主要由授课教师一人承担,缺乏有效的监督和制约,容易使教师产生授课和考试的随意性,导致学生学习积极性不高。实施完全的“教考分离”后,一方面无疑对教师产生了压力,由于教师不知具体考试内容,可使任课教师在平时的授课过程中能严格地按教学计划和教学大纲进行教学,在课前的准备、教学方法和方式的研究以及教研活动中投入更多的时间和精力;另一方面,教考分离也会让学生认识到课程考试成绩的高低主要是由平时的努力程度决定,越来越多的学生把主要的精力放在学习钢结构基础知识上,以往的被动学习转为主动学习,对学生学习的主动性和积极性起到促进作用。学生在教学中的主体作用进一步加强,促进了钢结构教学质量的提高。
5.基于“卓越计划”,完善和加强实践教学
实践教学是钢结构教学和授课环节中一个非常重要的组成部分,是实现“卓越计划”人才培养目标的重要途径,是巩固所学专业知识、培养理论联系实际能力的重要途径。首先,要让学生参加现场实习。教师除了在课堂上通过挂图、实物模型、多媒体教学中的图片等形式向学生介绍钢结构工程的具体实例外,有必要让学生去钢结构加工工厂或施工现场参观、实习,增加学生对钢结构的感性认识,培养和激发学生对钢结构课程的兴趣;其次,改革钢结构课程设计。钢结构课程设计是钢结构实践教学中的一个重要环节,通过钢结构的课程设计可以让学生了解钢结构设计的一般程序和内容。通过合理选题可以杜绝课程设计中的抄袭现象,另外也可以让学生掌握钢结构的设计方法、步骤,熟悉施工图绘制,使其走上工作岗位以后能较快适应钢结构的设计和施工工作,满足“卓越计划”的要求。
6.基于“卓越计划”,建立高校和企业联合培养机制
建立高校和企业共同培养人才的机制,能使企业和学校达到双赢。建立一种长期稳定的人才培养合作关系,企业发挥其了解目前所需的实践性人才应掌握哪些知识,通过企业参与高校的人才培养过程可以改变当前市场需求和人才培养错位的现象。[5]首先,在制订培养目标和培养计划的过程中,高校应邀请与学生就业的相关企业制订培养目标和培养计划;其次,学校应鼓励相关企业建立工程实践的教育基地,承担部分学生实践教学的培养任务。另外,学校还可以要求学生有半年或者一年左右的时间在企业进行实践学习,通过参与企业的工程实践,学习他们的先进技术,培养学生的职业技能,并让企业根据学生的表现给出具体的实习分数,使企业也参与到学生的评价中。最后,可以让企业具有较强实践经验的工程师承担部分实践性较强的课程的授课任务,提高学生的培养质量。
三、结语
总之,随着钢结构技术的发展,关于钢结构的教学改革是一个长期持续性的工作,教师在教学过程中应不断进行总结和归纳,善于及时发现教学活动中的问题和矛盾,及时找出解矛盾的对应策略,不断改革教学计划、教学内容和教学方法,完善和加强实践教学,建立高校和企业联合培养机制,才能促进教学质量的提高,把教学工作推向一个更高的层次,培养出满足“卓越计划”的土木工程人才。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[EB/OL]..
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[3]蒋华.关于土木专业钢结构系类课程教学改革的思考[J].高等教育研究,2012,3.29(1):49-52.
随着我国钢结构的快速发展,具有施工能力和钢结构设计能力的钢结构技术人员被社会广泛地需要,当然这些技术人员必须具有职业资格证书,从而来顺利的就业。然而在当前高校“钢结构”教学过程中,“钢结构”课程却很不被重视,学校安排的学时比较少,而且学生对该专业也不重视,因此导致了现在的大部分毕业生“钢结构”理论知识掌握不足,实际的操作能力和技能不高,在当前的职业资格证书制度下基本上不能顺利就业。因此,学校为了满足市场经济对高技术人才的需求,必须对“钢结构”课程教学进行改革,从而来使得钢结构专业教学适应当前的职业资格证书。而对于普通高等学校来说,想要适应职业资格证书制度的要求,就要树立以市场需求为引导的培养理念,通过改变“钢结构”课程的教学方法以达到为“钢结构”行业输送大量有技术、有能力的应用型人才的目标,进而满足“钢结构”行业的发展需求。
1 我国职业资格证书制度的概念和作用
1.1 我国职业资格证书制度的概念
我国的国家职业资格证书制度是劳动就业制度的一项重要内容,也是一种特殊形式的国家考试制度。它是指按照国家制定的职业技能标准或任职资格条件,通过政府认定的考核鉴定机构,对劳动者的技能水平或职业资格进行客观公正、科学规范的和鉴定,对合格者授予相应的国家职业资格证书。一般来说,各个高校的钢结构专业学生毕业后就必须获得国家职业资格证书才能更有保障的就业。
1.2 我国职业资格证书制度的作用
顾名思义,职业资格证书制度就是对职业资格证书进行考核、审核、管理的一种国家制度。钢结构专业的毕业生一般都需要遵循职业资格证书制度来取得他们的职业资格证书,而国家职业资格证书则是表明劳动者具有从事某一职业所必备的学识和技能的证明。它是劳动者求职、任职、开业的资格凭证,是用人单位招聘、录用劳动者的主要依据,也是境外就业、对外劳务合同人员办理技能水平公证的有效证件。因此,根据职业资格证书的重要性就可以很明显的发现职业资格证书制度具有不可替代的重要作用。
2 职业资格证书制度的钢结构专业教学中存在的问题
2.1 学生识图和制图能力较差,专业素质差
近些年在高校的钢结构课程设计教学和指导中,作者发现因为大部分学生的空间想象能力较差,他们对屋盖支撑系统的布置及关系不理解也不清楚,因此学生们在进行屋盖结构布置图中就会频繁出错。而对于一些房屋的设计制图,因为立体结构交错,图面内容较多且很复杂,涉及到的构造以及绘图办法较多,所以学生一般不能完整的表达出他们所想到的,这就与房屋的剖面图不能一一相对应。在平时的学习过程中学生接触的混凝土结构设计施工图较多,但他们对钢结构设计的施工图却很少。这样持续下去,学生的识图和制图能力会越来越差,如此的进行恶性循环,他们的专业素质会普遍变差,那么依照职业资格证书制度就会很难就业。
2.2 学校不重视实验教学
我们都知道,学校的实验教学是提高学生动手能力的主要手段,必需要求教师高度重视,以提高学生能更好掌握钢结构专业的知识能力。但是目前的情况却表现出了大部分高校并不重视钢结构课程的实验课,他们认为实验教学并不能有多大的教学效率;也有部分学校将其作为处于认知水平的实验从而疏忽管理,这样来看,钢结构专业的实验教学远远没有形成像对钢筋混凝土结构实验课一样的重视程度。不难发现,现在我国的钢结构建筑形式种类繁多,很多都是很受欢迎的“钢结构”。但是如此多的内容,学校却仅凭课堂上简要的介绍就结束的话,这样学生根本无法领会到建筑的本质与精华的东西,又怎么会顺利拿到职业资格证书呢?
2.3 钢结构课程设计内容多,课时少
现在的各个学校钢结构专业课程其实是比较重要的,而且由于钢结构专业涉及到的知识广泛,各个方面、各个领域都会有,所以所学的内容对于学校安排的课时来说是远远不够的。由于老师对钢结构课程设计的内容做出全面的分析,所以包含的知识内容就会很多,但是学校给钢结构专业安排的可是本来就很紧凑,所以导致的问题就是每学期的课程都不会被详细讲解完,这样的授课方式和学校的排课方式对学生毕业后考取职业资格证书也有很大的影响。
3 改革钢结构专业教学后取得职业资格证书的有效措施
3.1 增设教学实习环节,提高教学效果
为提高钢结构专业课程设计的教学效果,使学生们有效地提高学习效率,并且可以增加学生对钢结构设计的感性认识,教师必须要积极联系适合现场教学的钢结构工地,进行实地勘察后,可以带学生实地观察钢结构的空间构造与一些局部的连接构造,并在工地对一些学生不能理解的地方当场进行讲解。这样学生在教师或工程师的带领下按照结构布置、构件做法及节点连接方式的顺序依次参观后,会比在教室听理论知识更有效果。这种教学实习便于学生学习钢结构施工图,逐步建立所设计结构的整体空间概念,对学生的专业学习课程具有很多有利作用,从而提高他们的专业素质。
3.2 教学中将图纸与模型相结合
在对一些钢结构专业课程进行教学时,老师们都需要学生的钢结构课程设计多集中于钢屋架的理论计算和图纸绘制,但是会出现对屋架的制作过程不了解,而且无法理解图纸中定位轴线和控制尺寸的关键作用、拼接节点的制作过程、中心竖杆的填板设置方式等一系列问题。所以学生在学习时就会经常出现图纸中定位尺寸、焊缝等信息的漏画和错画的现象。这些问题的出现会造成教学质量下降的问题。针对这些问题,作者提出了在教学中将设计图纸与模型相结合的建议,这样将两者很好地结合起来,教学质量也会被很有力的提高,这样既可以节省一定的教学成本,又可以将学生的专业素质能力提高,何乐而不为。
3.3 理论学习和动手能力相结合
理论学习和动手能力相结合,这是对钢结构专业学生的最重要但也最基本要求。现在,我国高校将理论知识学习与动手实践课程分开来讲授,这样就容易使得学生讲它们自然而然的区分开来,但是在工作中一般都需要将两者很好地结合,最大程度的将其运用到工作实践活动中,所以必须改革当前的教学模式,将理论知识学习课程和实践技能动手能力课程有效的结合,一起授课,这样的学习效率更高,学生的专业能力也会更高。
《钢结构设计原理》网络资源平台构建
1网络平台构建原则《钢结构设计原理》课程是江苏科技大学建设精品课程,具有统一的网络平台。本课程在学校统一的网络平台下,以学生为中心,以激发兴趣导向,遵循科学性、系统性、可扩充性、兼容性、综合实用性、及时反馈性原则,构建适合于网络环境下自主学习的资源平台,配合课堂教学,激发和增强学生学习兴趣,增强学生自信心,引导知识关联和培养学生良好的自主学习习惯。
2网络平台构成《钢结构设计原理》课程网络资源平台包括基本知识模块、拓展性学习模块和互动学习模块,构成如图1所示。
2.1基本知识模块本模块包括课堂教学课件与教案、教学大纲、习题、讨论题、课堂教学录像等,目的是配合课堂教学,帮助学生课后及时消化、巩固课堂上所学知识。课件包含课堂教学每一章节,可在线阅读;教案内容为每一章的教学目的、重点及难点、主要教学方法和教学手段及学时分配等;习题、思考题内容涵盖了教学大纲中绝大多数知识点;课程设计包含了钢平台、桁架及框架、吊车梁课程设计任务书、指导书、参考范例及参考图纸;课堂教学录像包括任课教师典型课堂教学录像、实验录像及典型工程录像等。
2.2拓展性学习模块本模块包括网络资源、在线图书、研究性学习、拓展性学习资料的内容,目的是拓展学生知识深度及广度,增加对钢结构的感性认识、培养实践能力。网络资源涵盖了国内大多数钢结构相关专业网站,主要有钢结构专业论坛网站、专业协会网站及国内高校钢结构精品课程网等,这些网站各具特色,可提供各类钢结构资料,如规范、图集、工程实例、图纸、课件等下载服务;在线图书是公开出版的经典教材电子版;拓展性学习资料有常用规范、设计手册、图集及动画等,其中动画资源涉及构件的组成、结构组装过程、典型钢结构介绍及构件、节点破坏过程等;研究性学习重点列举国内典型钢结构在各种工况下的破坏实例,要求会判断分析破坏原因及在设计及施工过程中如何避免这些破坏现象发生。
2.3互动学习模块本模块包括在线测试、互动交流、作业、论文在线提交等内容。在线测试是从网络平台题库中随机抽取若干套试题,要求学生在在线状态下在规定时间内解答并提交,目的是检查学生对所学知识的掌握情况;互动交流为师生提供沟通渠道;论文及作业可在线提交。
网络资源平台环境下自主学习流程
《钢结构设计原理》网络资源采用随机进入式自主学习设计方法,学习流程如图2所示。
1基本知识学习本模块采用开放式模式,任何人都可进入网站随机访问。学生利用本模块复习课堂知识,预习后续内容。通过在线浏览课件回顾课堂教学内容,深入理解课本知识理论;通过思考题及一定量的习题练习强化掌握所学知识;通过参阅课程设计资料,掌握典型构件课程设计的全过程。
2拓展性学习本模块采用开放式模式,学生通过网络资源链接访问相关专业网站,了解当前钢结构行业动态,下载所需各种专业资料,同时可通过论坛与全国各地同行进行交流讨论,解决学习过程中乃至今后工作中遇到的各种专业技术问题;通过在线浏览图书参阅多种版本教材;通过研究性学习资料重点分析钢结构工程典型事故,分析其破坏机理,利用所掌握的理论知识如何避免其发生;通过拓展性学习资料在线观看动画,直观认识构件构成,典型结构安装过程,感性认识各种构件破坏过程。
3互动学习本模块配合任课学期课程教学,只有指定班级学生才可进入学习。学生登陆进入班级,通过在线考试提交,而后由教师评阅,评阅完成后学生可查阅到参考答案,了解知识掌握情况,寻找薄弱点;通过互动交流,教师可信息,学生可发表各种话题,讨论学习情况,也可提问,教师或其他学生参与回答、讨论等互动活动。
为督促学生自觉利用网络资源自主学习,每位学生自登陆进入网站便开始计时,教师可以及时掌握每个学生的在线学习时间,同时通过学生积极发言、交流讨论情况,及通过在线测试方式对每一位学生自主学习情况给出合理评价,同时让学生提出的问题及学习效果能够得到及时的反馈。
网络资源的应用
《钢结构设计原理》网络资源平台在建设之初便配合课堂教学投入使用,在任课教师及连续两届10个教学班级300多土木工程专业学生的使用过程中提出了许多宝贵的意见,汇集这些意见及建议,经过不断的修改、补充,网络资源平台已日趋完善。通过对学生在网络资源使用情况进行问卷调查表明:在“网络资源的主体结构是否清晰、导航是否灵活、交互界面是否友好”、“网络资源是否完整涵盖了教学目标所涉及的全部内容,且内容丰富、结构合理、实用性强”、“网络资源是否体现学科前沿知识”、“网络资源中提供的音视频、图片、动画等媒体对学习是否有帮助”“、网络资源对理解课程内容是否有很大帮助”、“练习、模拟试题对学习和考试是否有帮助”“、网络资源是否有利于钢结构专业知识的拓展”、“网上提供的多种教学资源是否已经满足了你个性化的学习需要”“、多种导学方式是否有利于你自主学习能力的培养”、“在学习上遇到困难时,是否能及时得到教师和同学的有效帮助”等调查内容的满意率均在90%以上。
Abstract: The network resource platform of Principle of Steel Structures was constructed based on theoretical study of autonomic learning of undergraduate under the network environment, and the learning process of the platform was introduced. Practice showed that better result of classroom teaching and cultivation of students' autonomous learning ability were obtained by the network resource platform.
关键词: 自主学习;网络资源;课程;钢结构设计原理;构建
Key words: autonomic learning;network resource;curriculum;Principle of Steel Structures;construction
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)36-0174-02
0 引言
自主学习是指学生在教师的指导下,充分利用各种资源,能动地确定学习目标,自主分配学习时间、选择学习策略、管理学习进程、评价学习表现的独立的、有选择的、创造性的学习活动。
自主学习是以建构主义认知心理学和人本主义心理学为基础发展而来的。它是实现课外拓展学习的一种主要学习方式,与传统的接受学习相对应,以学生作为学习的主体,通过学生独立的分析、探索、实践、质疑、创造等方法形成对知识的正确认知和有效的学习策略,最终实现学习目标。大学阶段的学习不仅仅局限在掌握知识内容本身,更重要的是要学会如何学习。
网络自主学习已成为高校培养学生的一种重要的学习方式,也是大学生必备的一种学习能力。在网络环境下,学生可根据各自的需要主动地进行学习,从而主动地构建知识和技能。网络化自主学习充分体现了学生的主体地位,并且保持了教师的主导作用。同时,网络上的大量信息不仅能拓宽学生专业知识面,也能够及时更新学科知识。因此,网络化自主学习有利于激发学生对课程的学习兴趣,达到更好的学习效果。
《钢结构设计原理》是土木工程专业一门重要的专业基础课程,实践性较强。学生需要具备较为扎实的力学理论功底,学习时要紧密联系工程实际才能达到理想的教学效果。因此,仅仅依靠使用单一教材在有限学时进行课堂教学、课后参阅少量参考资料及完成指定量的作业是远远不够的。通过构建《钢结构设计原理》网络资源,在教师引导下学生课后利用该资源自主学习,不仅可以深入掌握课程理论知识,而且可以拓宽知识层面。
1 《钢结构设计原理》网络资源平台构建
1.1 网络平台构建原则 《钢结构设计原理》课程是江苏科技大学建设精品课程,具有统一的网络平台。本课程在学校统一的网络平台下,以学生为中心,以激发兴趣导向,遵循科学性、系统性、可扩充性、兼容性、综合实用性、及时反馈性原则,构建适合于网络环境下自主学习的资源平台,配合课堂教学,激发和增强学生学习兴趣,增强学生自信心,引导知识关联和培养学生良好的自主学习习惯。
1.2 网络平台构成 《钢结构设计原理》课程网络资源平台包括基本知识模块、拓展性学习模块和互动学习模块,构成如图1所示。
1.2.1 基本知识模块 本模块包括课堂教学课件与教案、教学大纲、习题、讨论题、课堂教学录像等,目的是配合课堂教学,帮助学生课后及时消化、巩固课堂上所学知识。课件包含课堂教学每一章节,可在线阅读;教案内容为每一章的教学目的、重点及难点、主要教学方法和教学手段及学时分配等;习题、思考题内容涵盖了教学大纲中绝大多数知识点;课程设计包含了钢平台、桁架及框架、吊车梁课程设计任务书、指导书、参考范例及参考图纸;课堂教学录像包括任课教师典型课堂教学录像、实验录像及典型工程录像等。
1.2.2 拓展性学习模块 本模块包括网络资源、在线图书、研究性学习、拓展性学习资料的内容,目的是拓展学生知识深度及广度,增加对钢结构的感性认识、培养实践能力。网络资源涵盖了国内大多数钢结构相关专业网站,主要有钢结构专业论坛网站、专业协会网站及国内高校钢结构精品课程网等,这些网站各具特色,可提供各类钢结构资料,如规范、图集、工程实例、图纸、课件等下载服务;在线图书是公开出版的经典教材电子版;拓展性学习资料有常用规范、设计手册、图集及动画等,其中动画资源涉及构件的组成、结构组装过程、典型钢结构介绍及构件、节点破坏过程等;研究性学习重点列举国内典型钢结构在各种工况下的破坏实例,要求会判断分析破坏原因及在设计及施工过程中如何避免这些破坏现象发生。
1.2.3 互动学习模块 本模块包括在线测试、互动交流、作业、论文在线提交等内容。在线测试是从网络平台题库中随机抽取若干套试题,要求学生在在线状态下在规定时间内解答并提交,目的是检查学生对所学知识的掌握情况;互动交流为师生提供沟通渠道;论文及作业可在线提交。
2 网络资源平台环境下自主学习流程
《钢结构设计原理》网络资源采用随机进入式自主学习设计方法,学习流程如图2所示。
2.1 基本知识学习 本模块采用开放式模式,任何人都可进入网站随机访问。学生利用本模块复习课堂知识,预习后续内容。通过在线浏览课件回顾课堂教学内容,深入理解课本知识理论;通过思考题及一定量的习题练习强化掌握所学知识;通过参阅课程设计资料,掌握典型构件课程设计的全过程。
2.2 拓展性学习 本模块采用开放式模式,学生通过网络资源链接访问相关专业网站,了解当前钢结构行业动态,下载所需各种专业资料,同时可通过论坛与全国各地同行进行交流讨论,解决学习过程中乃至今后工作中遇到的各种专业技术问题;通过在线浏览图书参阅多种版本教材;通过研究性学习资料重点分析钢结构工程典型事故,分析其破坏机理,利用所掌握的理论知识如何避免其发生;通过拓展性学习资料在线观看动画,直观认识构件构成,典型结构安装过程,感性认识各种构件破坏过程。
2.3 互动学习 本模块配合任课学期课程教学,只有指定班级学生才可进入学习。学生登陆进入班级,通过在线考试提交,而后由教师评阅,评阅完成后学生可查阅到参考答案,了解知识掌握情况,寻找薄弱点;通过互动交流,教师可信息,学生可发表各种话题,讨论学习情况,也可提问,教师或其他学生参与回答、讨论等互动活动。
为督促学生自觉利用网络资源自主学习,每位学生自登陆进入网站便开始计时,教师可以及时掌握每个学生的在线学习时间,同时通过学生积极发言、交流讨论情况,及通过在线测试方式对每一位学生自主学习情况给出合理评价,同时让学生提出的问题及学习效果能够得到及时的反馈。
3 网络资源的应用
《钢结构设计原理》网络资源平台在建设之初便配合课堂教学投入使用,在任课教师及连续两届10个教学班级300多土木工程专业学生的使用过程中提出了许多宝贵的意见,汇集这些意见及建议,经过不断的修改、补充,网络资源平台已日趋完善。通过对学生在网络资源使用情况进行问卷调查表明:在“网络资源的主体结构是否清晰、导航是否灵活、交互界面是否友好”、“网络资源是否完整涵盖了教学目标所涉及的全部内容,且内容丰富、结构合理、实用性强”、“网络资源是否体现学科前沿知识”、“网络资源中提供的音视频、图片、动画等媒体对学习是否有帮助”、“网络资源对理解课程内容是否有很大帮助”、“练习、模拟试题对学习和考试是否有帮助”、“网络资源是否有利于钢结构专业知识的拓展”、“网上提供的多种教学资源是否已经满足了你个性化的学习需要”、“多种导学方式是否有利于你自主学习能力的培养”、“在学习上遇到困难时,是否能及时得到教师和同学的有效帮助”等调查内容的满意率均在90%以上。
4 结束语
《钢结构设计原理》网络资源平台作为课堂教学的必要补充,在很大程度上解决了多校区办学、异地办学,师生地处不同校区、不同地区而带来的直接沟通的不便,同时拓展了学生知识面,加深了对课本知识的理解,培养了学生自主学习能力。
参考文献:
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[2]于佳颖.基于网络平台的大学英语自主学习策略的探讨[J].佳木斯大学社会科学学报,2010(12):173-174.
[3]夏艳萍.网络环境下大学英语视听说自主学习研究[J].教育探索,2009(8):37-38.
[4]陈文冠.基于网络环境下自主学习网站的建构与应用[J].电化教育研究,2007(6):53-56.
摘要:针对钢结构本科教学,如何与时俱进地提高教学水平,培养学生的思维方式和学习能力?本文从教学环节和教学手段出发,从注重启发式教育;注重感性知识;注重实践环节;注重培养学生的创造力;注重多媒体教学手段;注重教学内容的发展更新等各方面进行了一些经验介绍和研讨。
关键词:钢结构;教学;提高
中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)04-0032-02
钢结构作为工业与民用建筑,交通,水工等结构工程中应用广泛的一门专业基础课,是我国高等院校中多个本科及研究生专业的必修课程。随着国民经济的发展和技术进步,如何与时俱进地提高这门课程的教学水平?如何培养学生稳健灵活地掌握钢结构设计的思维方式和方法?如何提高学生的空间想象力,研究开发能力以及创新能力?是值得高教战线的教师学者研究和探讨的。本文对此略作了一些经验性介绍,从教学环节和教学手段出发,就改进钢结构课程的教育水平问题,展开了研讨,以达抛砖引玉,共同提高之目的。钢结构课程中的基本理论和计算原则;整体结构体系和分体系之间的力学关系;繁复的节点构造;以及从破坏机理,试验现象和工程经验所获得的设计思想;都是本课程教学工作中的重点。这其中又有许多难点:如钢结构的整体失稳与局部失稳问题;空间杆件体系的超静定分析;多跨工业厂房的结构计算,等等。面对如此繁复的知识点,既要“灌输型”地传授知识(这是不可避免的,先“死去”才能“活来”,不能一味地见到“灌输”二字便视为贬义词),又要鼓励学生独立思考、大胆质疑,多方位、多角度地发现问题和解决问题。因此,我们从课堂和课外两方面着手,采用了如下一些教学方法:
1.注重启发式教育:课程每一单元增设提问和答疑环节。即可由学生现场提问,也可由教师预设问题。预设问题本着“少而精”与“广而新”的原则,既注重启发培养学生分析问题的方式和解决问题的能力;同时,也注重及时将科学前沿和工程技术的最新发展引入教学,拓展学生的视野和增加其知识面。预设问题在形式上,可以活泼一些,不拘一格;甚至可以穿插一些历史知识或现实事件,来提高学生学习兴趣。比如如下一题:德国雷马根大桥在二战中的失守,其价值被形容为“将该桥全部钢铁重量换成黄金才能比拟”;试从超静定钢桁架结构的抗震性能分析该桥为何在第一次起爆中屹立不倒?又比如下一题:911事件中世贸大厦的钢结构框架为何倒塌?冲击和高温谁是祸首?如此等等,重在教师交流式地“教”,学生趣味性地“学”;引导学生通过探索进行学习,既活跃了课堂气氛,又调动了学生学习的积极性,培养了思考的能力。
2.注重感性知识:空间想象力的训练和工程感性能力的培养,在整个钢结构教学过程中,是非常重要的一环。我们发现:即使是城市里长大的学生,对真正的钢结构建筑,如重型工业厂房,化工管架等也都缺乏感性认识,面对书本上,平面上的图纸,常常建立不起空间概念。这就急需教研小组,针对教材上的节点详图,施工平面图,补充增绘结构立体图,有条件的最好还能制作模型图,让学生对比识图,一目了然。教研室配备了完整的系列钢结构教学模具,包括一整套空间网架模型和钢屋架节点模型、钢屋架支撑布置模型、钢屋架和各种梁柱连接节点,常见柱脚节点,桁架连接节点等模型。显著地增强了教学效果。
3.注重实践环节:加强教学实践环节的开展和“走出去”的实践训练,是非常重要的。我们结合所教课程内容,要求学生参加1~2项小课题研究。此外还鼓励一些学有余力的学生结合教师的科研、工程实际,分成小组,分工协作开展研究和承担设计任务。为了在教学过程中能够充分调动学生的积极性,引导学生由被动接受走向主动学习,培养工程实践能力,我们还设计了不同类型、不同难度的多组课程设计题目,指派能力强的学生为组长,规定学生利用课余时间完成。另外,组织学生到工地现场或实习基地(如武汉神龙汽车重工业厂房实习基地,精工钢构集团实习基地)参观实习,组织富有实践经验的专家现场讲课;同时自己动手制作钢结构的施工、安装录像,使学生直观地并总结性地了解复杂的钢结构工程。在校内试验大厅,组织学生通过试验掌握钢构件的试验方法,包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法,等等。通过试验观察不同截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式,将理论极限承载力和实测承载力进行对比,加深对计算公式的理解。
4.注重培养学生的创造力:引导学生带着问题学是增强教学效果的一种有效手段,也是理论联系实际的有效途径。除了在课堂教学中通过工程实际问题引出理论知识点,还设置了与课堂教学配套的综合训练。作为课堂教学的辅助环节,支持学生参与“弯矩图大赛”,“大学生结构设计大赛”等活动。鼓励能力强的学生采用虚拟模型实验的方法;通过分析虚拟模型实验中可能出现的现象,增加学生对抽象的弯矩作用平面、复杂的节点构造等问题的理解,提高学生自行制作虚拟节点模型的动手能力。
5.注重多媒体教学手段:考虑到钢结构专业教学中普遍存在的内容复杂、信息量少、平面讲解不易为学生真正领会理解的现象,以教师自主开发研制的高水平多媒体课件和电子教案为核心,构建了实习观模(实物,模型或录像)、多媒体课件等多位一体的教学平台。根据课程特点,采用行之有效的多媒体教学,通过文字、图像(特别是录像资料以及国内外有关钢结构设计方面的实例资料)、动画、视频,激发学生的学习兴趣。比如:我们制作的受压构件的“弯曲屈曲,弯扭屈曲,扭转屈曲”的三维动画视频的演示,就真实生动地表现了三种屈曲的不同发生方式。而“普通螺栓和高强螺栓的破坏机理及其区别”的动画演示,则直观剖析了螺栓各种不同的破坏形式和产生原因,起到了良好的效果。同时,充分利用网络资源,在网上收集和展示了大量工程实例。网上教学资源形式多样、导航清晰、界面友好,便于安排网上适时答疑;符合钢结构教学的内容要求和对学生自学的引导。
6.注重教学内容的与时俱进。作为本科生的一门主干专业基础课,《钢结构》课程的基本教学目标始终是要为后续专业课打下一个深厚的基础。但是随着科学的发展和专业技术的进步,专业课对专业基础课更新周期的要求愈来愈短,更新内容的要求也愈来愈多,钢结构教学方面表现得尤其突出。我们除保持了足够的专业内容以使本科生能熟练掌握基本构件的计算外,还彻底理顺了内容的逻辑关系;不仅加强了传统的重型厂房设计所需的基本理论,还增加了轻型门式刚架、网架和高层钢结构的一些基本设计理论。并将科技含量高的建筑钢结构最新工程技术成果及有价值的教学材料及时引入到课堂上。比如,用讲座的形式介绍台湾陈生金教授开发的切削式高韧性接合系耐震消能的钢结构节点接合法,将梁柱接头之降伏区移离与柱交界面之焊接及螺栓孔处,来提供一预先选定之扩大塑性区,消散地震引致之能量。聘请澳大利亚专家举办关于新近流行的钢膜结构的学术讲座,等等,满足了学生对建筑科学技术发展及应用的爱好和兴趣。
总之,本着科学的教育理念和方法,我们尝试了在各种教学环节和手段上,努力提高钢结构课程的本科教育水平,达到了满意的效果。
一、土木工程专业实践教学的特点
1.实践教学学时不足目前各高校的土木工程专业课程大多在30至48学时左右,学生在学习过程中仅仅了解土木工程的基本概念,很难形成完整的体系概念,更不用说进一步将理论知识应用于实际工程。2.学生空间想象能力弱土木工程涉及众多的结构施工图以及结构建设的概念,学生熟练阅读施工图需要一个长时间的训练过程,但是学生在大学四年里很难做到快速熟练地阅读工程结构有关的施工图,对工程结构的建设和建造等方面的概念更是只知其然不知所以然。其最根本的问题在于学生很难在有限的学习时间内做到将施工图想象成实际的结构,结构空间三维关系概念非常薄弱,严重妨碍了土木工程基本理论的学习进度。3.理论和工程实际脱节土木工程专业课程是专业性和实践性都非常强的课程,其中工程设计、工程施工、工程检测和试验等诸多方面与工程实际直接相关,但一直以来,土木工程专业课程的授课形式大多只是依据教材讲授,很容易出现“照本宣科”的现象,学生在学习过程中往往似懂非懂,甚至可能发生对一些基本概念理解错误的现象。例如很多结构的加工工艺以及施工方法,在课堂上仅凭讲述是很难做到让学生理解清晰的。4.工程实践不能同步土木工程专业课程的开展,需要配套进行详细的课程设计、试验分析和生产实习等环节,但由于课时的限制,很多课程设计只能简单地进行一些局部的结构设计。例如“钢结构”课程的课程设计只简单地进行门式钢架的设计或简支钢屋架的设计,学生通过这样简单的工程实践,很难做到在毕业时能满足社会市场对土木工程的需求。5.实践资源和资金有限由于专业的特点,土木工程专业课程的实践环节,诸如施工实践、结构检测与试验等,通常需要投入相较于其他专业更多的资金和资源,这与规模日益扩大的本科教学以及教学资源相对有限的社会现状形成突出的矛盾。因此,基于现今土木工程专业课程的教学现状,改革土木工程专业实践教学模式以适应学科的建设和发展,满足社会建设需要十分必要,非常迫切。
二、实践教学改革的思考
笔者结合一直以来的教学经验,尝试在以下方面进行探索和研究:1.实践教学拓展的研究与探索以往的实践教学,通过具体的实验、实习、设计以及工程实践等环节实现,而这些环节的最终目的都在于提高学生的专业知识学习水平和技能应用水平。基于教学时间、资金、场地和设备等限制,笔者将传统的实践教学模式进行拓展,实现虚拟实践教学和实际实践教学相结合的教学模式。通过计算机虚拟仿真技术,将工程实验、生产、施工和设计等环节制作成逼真的3D视频并建立资源库,弥补实际实践教学实践过少的缺陷,最大程度训练学生建立完整的工程结构概念。具体的工作包括工程试验仿真、工程生产仿真和工程施工仿真等。其中,工程试验仿真:将土木工程专业工程中大量的材性试验和构件试验,制作成三维动画,让学生能直观地认识工程材料性质以及构件力学特性。工程生产方法仿真:将土木工程中相关的构件或材料的生产过程、生产工艺等,结合视频录像,制作成系列专题动画,补充学生在企业单位或工地的生产实习的学习,以达到在有限学时内进行丰富的生产实践教学与学习。工程施工仿真:将土木工程项目建设施工的过程以三维动画形式呈现给学生,将“工地”搬进教室,使学生通过丰富的视频学习,认识具体的工程管理及工程施工的概念和重点。2.课程设计的研究与探索探索“以分散与集中相结合的方式”填补教学课时的不足,以“课堂与工程相结合”的方式改变传统单一的课堂教学方式,将课程设计与实践教学充分结合,探讨相关问题和措施。3.毕业设计的研究和探索毕业设计要求学生能够系统地对土木工程结构进行分析和设计,要求学生参与从工程方案规划、工程设计到绘制施工图的全过程。通过比较完整的工程结构设计训练,让学生基本具备进行工程设计的能力,有效培养学生分析问题和解决实际工程问题的综合能力。逐渐开展“小组设计模式”,通过小组协作设计,锻炼学生的团队合作协调能力,以适应社会工程建设的需求。4.工程训练的研究和探讨活跃工程训练模式,充分利用校内实习基地和校外产学合作实习基地,建立完善的工程训练教学模式。鼓励学生开展工程结构模型探讨训练,通过诸如土木工程结构设计竞赛等模式,促进学生参与工程训练的学习热情和积极性。5.实验教学的研究和探讨加强实验教学体系建设,增加实验教学的课时比例。根据人才培养要求,减少设置认知验证性实验,增加综合设计型、综合型、创新型的专业实验课,鼓励学生开展自主创新实验,着力培养学生的实践能力和创新精神。鼓励学生参与结构架构模型实验,通过亲手制作结构模型,加深对工程结构的认识,以达到创新实践能力的培养。同时鼓励学生参与诸如结构设计大赛等与土木工程专业相关的竞赛活动,促进第一课堂和第二课堂的有机结合。
三、结语
土木工程专业实践教学改革的实现涉及很多方面,是一个复杂的系统工程,笔者仅针对普通本科院校,对教学过程中如何实现有效的实践教学进行一些思考,以期起到抛砖引玉的效果。
作者:何嘉年 朱江 单位:广东工业大学土木与交通工程学院
关键词:钢结构风雨棚;设计图深度;钢结构深化设计图纸和文件
中图分类号: TU391 文献标识码: A 文章编号:
1、察素齐火车站钢结构风雨棚的深化设计概况
察素齐车站分三个站台,由北向南依次为基本站台、二站台、三站台。基本站台在旅客地道出入口增设两个雨棚,采用玻璃幕墙结构,幕墙使用用方钢骨架,周围采用钢化玻璃作为围护结构;二站台和三站台新建钢结构风雨棚,采用钢管柱、变截面型钢桁架和H型钢檩条形成钢结构骨架;围护系统中的屋面板采用压型钢板、吊顶板采用铝单板,封檐板采用银灰色铝塑板;并在围护系统中布置电力照明和智能系统相关专业的管线和附件。
察素齐火车站风雨棚效果图
中铁六局钢结构公司受蒙冀铁路公司工程建设指挥部的委托,依据设计图纸、合同文件、参照标准图集和相关技术标准,对屋面、吊顶、幕墙的维护系统等非结构构件、深化设计节点构造,形成完整的钢结构施工详图;对深化节点构造的稳定性、可靠性、安全性进行检算,形成风雨棚结构安全技术文件。
2、察素齐火车站钢结构风雨棚深化设计需要解决的问题
2.1结构构件施工预调整值
察素齐二、三站台的雨棚因钢架的悬挑和刚性檩条的跨度影响,在钢构件吊装过程中,主体结构在形成稳定的结构体系前将不断地产生变形,结构位形的控制目标是在建筑物恒载加载完成后(即雨棚建造完成时),位形、尺寸符合设计图纸的要求,所以在结构制作安装时,必须采取相应的预调整措施。通过对主体梁柱构造和围护结构的分析,钢檩条的自重和悬挑梁柱的不对称,在吊装时会产生相应的变形,安装时调整的难度较大,达到拟定的预调整幅度有一定的偏差。所以在深化设计和构件制作安装过程中,需要考虑结构杆件变形的部分预调整值,并且在各个施工阶段还需要考虑实际变形,根据监测结果对预调值进行修正。
施工中的结构预调值始终是一个动态的调整过程,因此钢檩条部分结构预调整将在施工深化设计和构件加工阶段进行,通过软件模拟分析钢檩条的挠度值,采取反变形的工艺措施予以消除理论上的挠度值,设置加强劲板提高个体檩条的刚度;现场钢结构主体结构安装采用临时支架支撑和合理安装顺序,控制梁柱和檩条的变形,使结构阶段性完成状态符合结构分析时要求的初始位形。
充分考虑到铁路站场风雨棚在满足使用要求的同时,保证既有设备与雨棚的安全距离,在深化设计时通过结构和装饰装修调整,使得雨棚维护系统的投影与站台边缘齐平。
2.2钢结构安装的方法及施工措施
察素齐雨棚的结构和围护系统安装的特点,应充分考虑到铁路营运线的安全。一站台和三站台结构的吊装和维护系统的安装,在既有设备和行车安全限界之外施工,对营运线的影响较小,可以采用在安装位置原位拼装和吊装作业,以减少空中拼接和焊接作业。
二站台北侧悬挑结构和维护结构在安装作业时,可能侵入既有设备和行车安全的限界之内,对下行线路的影响较大,根据营业线施工管理办法,必须要点施工,由于下行线比较繁忙,施工天窗点较少、较短的特点,考虑到梁柱结构半幅吊装,在不对称悬挑的偏重部分搭设脚手架平台作为支撑,确保独立构件安装的稳定性。
钢结构深化设计图依据吊装设备选型和安装方法,对构件进行合理的分节(分段),设置水平位移观测点、梁端挠度观测点;设置构件吊装时使用的吊耳、临时连接板、临时变形加固结构等;符合现场安装条件的合理的节点、焊缝形式等。
2.3与土建结构施工的衔接措施
钢结构深化设计时,需要设计专用刚性模具对土建工程锚栓精准定位,和钢立柱进行可靠螺栓连接;其他与土建相关的预埋构件,例如栓钉、防雷构件应在工厂制作时植焊到钢立柱上,以减少现场工作量,这些都必须反应在钢结构深化设计的详图中。
2.4照明、显示系统各专业的要求
风雨棚上照明和显示系统的管线和设备基座布置时,连接节点设计成可靠的卡扣和抱箍的形式,减少主体结构构件上的焊接。对于某些必须在穿过钢构件构件的预留孔洞,经过计算对开孔的部位采取加固补强措施。
2.5风雨棚围护系统的二次设计
察素齐火车站风雨棚的围护系统二次设计,是本工程深化设计的重点和难点,主要体现在以下几个方面:设计图中围护系统只给出了屋面、吊顶、幕墙的材料和样式;缺少必要的构造节点和排水抗风体系;缺少围护系统使用过程中的检修和维护体系;结合内蒙地区多风寒冷以及铁路营业线施工特点,因此需要在深化设计中,要以设计图纸、钢结构设计规范及相关技术文件为依据,辅助钢结构专用软件计算做指导,多种方案优化,逐层深入,最终形成深化设计图纸和技术性文件,确保围护系统的实用性、安全性、可靠性;具体体现在本工程有以下几个方面:在吊顶分项工程中,变更了原设计的卡扣式条板吊顶,深化设计了抗风龙骨体系、吊顶和封檐彩板通过多排自攻螺钉与龙骨方钢连接,更适合内蒙古地区的多风气候;在屋面分项工程中,通过计算采用0.8mm角驰Ⅲ型暗扣式彩钢板,具有良好的延展性和伸缩性,更适合内蒙地区的极冷极热气候条件,并且屋面板之间采用180°咬合,以及与檩条之间采用专用支架连接,具有很强的实用性和可操作性;在屋面分项工程中,深化设计了专用的防风体系,确保了屋面系统的万无一失,满足铁路营业线安全至上的理念;在屋面分项工程中,采用钢制天沟和分段组织排水体系,保证了雨季高效;在幕墙分项工程中,通过计算,采用植筋预埋方式,把幕墙骨架与土建形成有效连接,并且幕墙钢柱、梁外,采用驳接头连接8+1.52PVB+8钢化夹胶玻璃,整体结构安全、美观实用、可维护性强。
3、察素齐火车站钢结构风雨棚深化设计范畴
3.1深化设计通用总则
3.1.1以集宁至包头增建第二双线工程察素齐车站站台风雨棚Ⅰ类变更施工图为依据,以钢结构设计规范、标准图集及相关技术文件为准则进行深化设计。
3.1.2察素齐火车站钢结构风雨棚深化设计文件只用于察素齐火车站风雨棚工程。
3.2深化设计工作内容
3.2.1钢结构深化设计总说明:包含深化后的工程概况、钢结构深化设计依据、钢结构深化设计的建筑要求(建筑部分和结构部分)、结构材料(钢材、焊材、螺栓)、防火和防腐要求、维护保修要求及其他要求。
3.2.2风雨棚钢结构制作分项中,形成构件布置图、钢架(钢梁和钢柱)加工图、檩条大样图、檩条拉条和拉条的加工图,使用autouCAD形成图样文件,打印后装订作为钢结构制作分册。
3.2.3风雨棚吊顶分项中,形成吊顶板轴侧图、吊顶板布置图、抗风龙骨布置图、抗风龙骨构造图、吊顶板的拼接大样图、吊顶板标准节点构造图、封檐节点板构造图、伸缩缝节点构造图,使用autouCAD形成图样文件,打印后装订作为风雨棚吊顶工程分册。
3.2.雨棚屋面分项中,形成屋面板布置图、屋面板拼接构造大样图、屋面板排水系统布置图、屋面板排水系统构造图、屋面板抗风系统布置图、屋面板检修系统图,使用autouCAD形成图样文件,打印后装订作为风雨棚屋面工程分册。
3.2.5风雨棚幕墙分项中,形成玻璃幕墙平面布置图、、玻璃幕墙构造轴侧图、玻璃幕墙构造节点详图,植筋锚栓及预埋件布置图,使用autouCAD形成图样文件,打印后装订作为风雨棚幕墙工程分册
3.2.6在以上分项工程中涉及风雨棚结构安全的项目,抗风龙骨的力学检算、屋面板型材选择的计算、屋面和吊顶板连接构件的检算、以及由软件生成的效果图模型,要转换成word文档,打印后装订成册,并结合风雨棚的维护和使用说明,形成风雨棚结构安全技术文件。
4、察素齐火车站钢结构风雨棚深化设计的质量要求
4.1深化设计构造节点设计
4.1.1节点的型式原则上采用结构设计给定的样式,若确需调整,事先提交结构设计确认。
4.1.2所有节点的设计,除满足强度要求外,尚应考虑结构简洁、传力清晰以及现场安装的可操作性。
4.1.3构造节点使用Xsteel建立的模型,倒出后使用CAD制图;施工详图上的构件尺寸应采用mm;图面上所有的文字标注或说明必采用中文。
4.1.4结构钢的材质在没有特别指明的情况下按“钢结构深化设计总说明”选用。
4.2、安装布置图:
4.2.1安装布置图包括平面布置图和立面布置图以及布置图所示构件的索引图。
4.2.2安装布置图所包含的内容有构件编号、安装方向、标高、安装说明等一系列安装所必须具有的信息。
4.3 构件详图,至少应包含以下内容:
4.3.1构件细部、材质、构件编号、焊接标记、连接细部和锁口等。
4.3.2螺栓标记,螺栓直径,螺栓强度等级。
4.3.3轴线号及相对应的轴线位置。
4.3.4布置索引图,且每一段外框柱必须在布置索引图上给出上下二个轴线控制点与定位轴线的位置关系。
4.3.5加工、安装所必须具有的尺寸。
4.3.6构件的对称和相同标记(构件编号对称,此构件也应视为对称)。
4.3.7 图纸标题、编号、改版号、出图日期。
4.3.8重量计算必须按照国家相关标准及规范中重量计算规则进行。
4.4图纸尺寸
4.4.1图纸尺寸和其它资料均使用A 系列纸张,即A0、A1、A2、A3、和A4。(A0:841mm×1189mm;594mm×841mm;A2:420mm×594mm;A3:297mm×420mm;A4:210mm×297mm)
4.4.2钢架及檩条图纸尺寸均使用A2。
4.5图纸比例
4.5.1索引图: 1/200、1/400、1/60;构件详图: 1/20、1/30、1/50;局部详图: 1/5、1/10;安装布置图:1/100
4.6书写
4.6.1原则上所有文件、资料、图纸均应打印,但技术联络书和草图等可以手写。
4.7图纸、资料的格式
4.7.1图纸、资料的格式(如标题、设计所提及的标记等),需向业主提供样张确认。
4.8图纸的编号系统
4.8.1构件编号的设定:钢架: GJ檩条:LT;钢梁:GL;钢柱:GZ;拉条:T;撑杆: C
4.9图纸修改
4.9.1无论何种原因需对原详图进行修改,均按以下方法进行:圈出修改部位 ,在修改记录栏内写明修改原因、修改时间、修改和校审人员签名,更改版本号。
4.9.2 提供修改图纸清单(图号、版本号)。
4.9.3 所有图纸均按最新版本进行施工。
4.9.4图纸换版后,旧版图必须回收。
5、结语
通过的深化设计,解决了察素齐火车站钢结构风雨棚工程的复杂性和特殊性技术难题,满足了后续工程和相关专业的施工要求,提高了雨棚的安全性、实用性和可靠性;打开了铁路上钢结构风雨棚深化设计的思路,对于类似风雨棚项目的深化设计具有重要指导意义。
主要参考文献
[1]张运田,胡天兵,申 林.钢结构设计制图深度及表示方法.( 中国建筑标准设计研究院 北京 100044) 建筑 结 构2007 年 1 月第 37 卷 第 1 期
[2]唐兴荣.钢结构课程设计解析与实例.北京:机械工业出版社,2012.1
关键词:民办院校;高层建筑结构设计;实践应用
作者简介:胡恺(1984-),男,湖北襄阳人,武昌工学院土木工程系,助教。(湖北?武汉?430065)
中图分类号:G647?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)26-0094-01
“高层建筑结构设计”是土木工程专业房屋建筑方向的一门核心专业课程,主要是在已学过的专业基础知识(结构力学、钢筋混凝土结构设计等)为基础,进行多层、高层建筑结构计算的学习。该课程结构体系复杂,对先修课程的依赖程度较高,授课及学习难度较大。[1]鉴于本课程的特点,特别是针对民办院校土木工程专业学生的实际情况,结合民办院校“应用型”人才培养的指导方针,有针对性地谈一些本课程的改革方案,希望对提高民办院校学生“高层建筑结构设计”实践应用能力起到抛砖引玉的作用。
一、“高层建筑结构设计”课程的意义
高层建筑的出现是人类社会商业化、工业化和城市化发展的必然结果。从19世纪末现代高层建筑的出现,到如今已建成的160层,总高828米的迪拜哈利法塔,充分印证了高层建筑与社会生产发展及人类活动空间的不断探索有密切联系,特别是土地资源的稀缺性也推动着高层建筑的研究与发展。
高层建筑的迅猛发展离不开结构设计人员对其安全性与经济性的考量,每一栋高层建筑的设计都需要结构人员遵循高层建筑结构设计规范,结合高层建筑设计经验、选择合理的结构体系、设置合适的支撑构件,从而在保证高层建筑在施工和使用时的安全上,起到了举足轻重的作用。
“高层建筑结构设计”则是高层建筑的结构设计者在校内接触高层建筑设计的一门主修课程,[2]具有很强的专业性、应用性和综合性。该课程主要介绍高层建筑的多种结构体系、高层建筑荷载与荷载组合、每种结构体系的计算方法与设计概念等。学习本课程,使学生能够掌握高层钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构的计算与构造,了解高层钢结构及筒体结构、混合结构的设计特点。通过本课程的学习,学生应具备手工计算多、高层框架结构内力分析的能力,具备分析和解决常见的高层建筑选型、设计、施工的能力。
二、民办院校“高层建筑结构设计”的教学现状
作为土木工程专业房屋建筑方向的一门核心专业课程,民办院校开设本课程的教学目的就是给学生架设一座由教室理论学习到设计室实际操作的桥梁,能够为社会输送具有专业技能的“应用型”人才,满足民办院校“应用型”人才培养的特点。但是由于该课程所涉及的结构体系复杂,设计概念与规范要求各不相同,对先修课程依赖程度较高,特别是在民办院校中开设本门课程时,授课和学习效果往往并不理想。
1.教师的教学重点和市场需求之间的矛盾
由于该课程涉及的结构体系较多,不论是常见的框架、剪力墙结构体系还是超高层建筑使用的筒体与支撑体系,教师在备课时往往会做到“面面俱到”,不漏掉教材里任何一个章节。这样的备课与授课思路固然没有问题,但是却没有找到教学“重点”,不能做到有的放矢,而这里的“重点”便是市场:学生毕业后主要接触什么形式的建筑、什么样的高层建筑结构形式出现得频率最多。
教师往往把时间花费在大量的荷载计算、内力组合以及内力计算等理论推导上,却没有给学生带去最有工程价值的、最容易动手实践的基本知识。
2.学生的专业基础薄弱与该课程抽象复杂之间的矛盾
作为民办院校的本科生,由于入校时的基础较薄弱,特别是理论推导与虚拟抽象的思维活动比较欠缺。不少学生对学科基础课已表现出力不从心,一知半解;当他们接触到更加复杂的高层建筑设计理论及内力计算时,则早已失去了兴趣,主观上表现出回避与厌恶的情绪,以致长期不到课、不出勤。这种现象也普遍出现在其他的核心专业课课堂之上。
3.课程开设的学期与就业、考研等客观因素之间的矛盾
“高层建筑结构设计”对先修课程的依赖性较高,如“混凝土结构设计”、“抗震结构设计”、“结构力学”等专业基础课。本课程作为一门核心的专业课程一般开设在大四上学期,而此时的学生虽已学过基础课程,但不免会有遗忘,加之此时是毕业生找工作和考研的集中时期,本课程的教学受到多种方面影响,成为客观且不可回避的现实。如何加强该课程与先修课程的连贯性、回避学生就业、考研对核心专业课的影响,是民办院校不得不面对与解决的一个现实问题。
4.课程较强的实践性与课程设计环节缺失之间的矛盾
民办院校大四上学期的专业核心课程都具有课时较少且无课程设计环节的特点,“高层建筑结构设计”课程也不例外。一门应用性强、能够充分调动学生主观能动性的课程,却没有实践教学环节的辅助,是很不合理的。学生也只有在理论与实践的交叉作用下,才能收获最多。即使大四学生的时间紧迫,也不能舍弃该课程的实践教学,影响学生“高层建筑结构设计”的工程应用能力。
三、民办院校“高层建筑结构设计”的教学思考
1.以市场需求为导向,调整课程的教学重点与方向
现代高层建筑的结构形式主要以框架、剪力墙与框架—剪力墙结构为主,只有极少数学生才有机会接触更复杂的超高层建筑结构。因此,以市场需求为导向,抓住重点,集中优势力量,重点讲解与练习常见的结构形式才是适合于民办院校“高层建筑结构设计”教学的合适方法。同时,对课时分配以及总的课时计划安排上要敢于创新,缩短理论教学的间隔时间,重点对几类常见的高层建筑结构作深入分析与介绍,从而加深学生的印象。市场的需求决定了教师授课的重点,给予学生最想要的和最需要的知识,是“应用型”民办院校教师的最高使命。
关键词:结构力学;教学改革;
中图分类号:O342文献标识码:A
结构力学是本科土木工程类专业的一门主干课程,其与另外几门力学如材料力学、理论力学相比,更注重于概念和技巧,因此我们在实际教学过程中除讲授基本的知识外,更要注意培养学生的能力和技巧,如此方能取得事半功倍的效果。
一、教学形式的改革
课堂教学中教师处于传统的核心位置,学生多数时候属于被动的接受,此种方式不利于教学质量的提高,尤其对于结构力学这门技巧性较强的科目来说,学生的主动参与,积极性和创造性的培养,对于学好这门课程至关重要。
1、提问式教学
怎样把学生的积极性调动起来,首先就要注重问题的提出,在授课之前,提出与讲授内容相关的一些问题,让学生带着问题去听讲,在听的过程中对问题进行思考,这样会使学生的学习更有目的性,会更清楚的明白课堂上老师讲授的内容可以解决什么问题,自然就会对所讲的内容产生兴趣。
课堂上,老师也要经常提问、提示,以此种方法来不断引导学生独立思考,激发学生的思维和求知欲望,使其对所学内容始终保持兴趣。同时,也要鼓励学生提出自己的问题和看法,对于问题要敢于质疑,这点更重要,这是锻炼学生创新思维的重要手段,往往通过质疑之后的学习,才能把一些力学概念理解得透彻。
2、讨论式教学
讨论式教学是和提问式教学相辅相成的,首先有了问题的提出,然后鼓励学生与学生之间,学生和老师之间进行讨论,通过集体讨论交流,可以开阔学生思路,提高其思维能力;而教师作为讨论过程中的管理者、引导者和促进者,在给予了学生参与权和讨论权的同时,应充分发挥学生的主动性、积极性和创造性,而不是很直接告诉学生最终答案,或是在学生有不同看法时急于否定学生,老师经常提问和提示是正确的,这能激发学生的创新思维和强烈的求知欲望,使其学生独立思考,在学习中不断发现问题,提出问题,并尝试探索解决问题的途径和方法,最终通过讨论使学生有效解决学习中发现的问题、掌握了知识,并且通过这样的实践,培养了学生发现问题、提出问题、解决问题的能力。
二、课前课后的结合
1、课前预习的重要性
前面说到,提问式教学和讨论式教学的重要性,要有问题,要进行讨论,首先学生对于将要学习的内容应先进行预习,并且是带着问题进行预习,学生在老师讲授新的内容之前对内容有一个自己的理解,同时其中必定有很多暂不能解决的疑问,带着这些疑问去学习,学习自然就有目的性,学习过程中自然就可以提出问题,并且就这些问题进行讨论。
学生对新内容进行预习是按自己的理解和思维进行,这和被动的听老师讲有很大的不同,自己对问题的看法很可能和老师讲授的传统的解决问题的方法不同,这有利于从不同的角度去看问题和思考问题,有利于对问题理解得更加透彻,更有利于将前后所学的相关内容融会贯通起来。因此,课前预习,是进行提问式教学和讨论式教学的重要部分,不可或缺。
2、课后练习的必要性
课后练习涉及到了学生课后对于知识的进一步掌握和巩固,结构力学是一门实践性和技巧性很强的课程,这门课程的掌握最好的方法就是多做练习,技巧性强代表了题型的灵活多变,因此,常常是概念很简单,但落实到具体的题目上,却有多种变化,这也是力学类课程的特点,只有多做练习,多看多想才能熟练掌握。同时老师对于习题的选择也要注意具有代表性,对于一些具有代表意义的典型习题,老师应在习题课上让学生进行分析讨论,并加以重点讲解,这样有利于学生对于力学基本概念和原理的理解,对重要方程及参数的物理意义的理解,同时还有利于启发学生的思维,不仅能巩固已学知识,还能分辨和修正错误的认识。
3、自学的引导
结构力学课程的学时是有限的,然而其教学内容和可延伸的部分很丰富,要想所有内容都用课堂上有限的时间来讲授是不可能同时也是不必要的,因此课堂上根据教学大纲对教材的难点和重点进行讲授,而部分章节如一些主干内容的延伸和补充的部分可让学生在课下自学,这也是培养学生的自学能力,变被动接受为主动接受知识的一个重要手段。老师在学生的自学过程中,还要适时的加以引导,具体表现在老师需要对学生的自学内容提出具体要求,对于一些较难较深或是涉及面较广的内容还可适当的给学生指定一些参考书籍。在自学的效果检查上可通过课堂提问,或是让学生上讲台讲解,然后大家一起分析讨论,最后老师总结的方法来完成。这种方法不但提高了学生的学习积极性,同时也有效的完成了更多的教学内容,有事半功倍的效果。
三、考核方式的改革
考试是教师检查教学效果和学生学习情况的主要手段,我们学院采用的考核方式一般是期中和期末考试,有固定的结构力学试题库,里面包含了教学大纲要求学生掌握的各个基本概念和知识要点,这种考核方式的优点是考核标准简单统一,同时也公平公正,但对于学生真正掌握结构力学这门课程的内容来说,稍有不利。众所周知,结构力学是一门应用性较强的学科,其力学模型可广泛应用于实际的结构当中,如何将实际的结构简化为简单明了的力学模型,怎样将书上的理论模型与实际的结构衔接起来,是学完这门课程最后也是最重要的任务,举个简单的例子,结构力学中梁体有固结有铰接,那么实际的结构中边界条件也各不相同,在将实际结构简化为力学模型的时候,怎么正确的考虑和选取边界条件,关系到能否对整个结构进行正确的计算;而我们目前的考试更侧重于理论和标准化试题的考核,在与实际结合方面有所欠缺。我们学院的其他一些课程如房屋钢结构等都有相应的课程设计,结构力学也可借鉴这种方法,可布置综合性较强的课程设计,并将课程设计的分数纳入最终考核。短期来看,有利于学生在做设计时会将所学内容串联起来融会贯通,深刻理解和掌握各种力学概念,也为不久后的毕业设计中的结构计算分析打下基础,长期来看,这样的设计也提高了学生分析和解决实际问题的能力,为以后的实际工作做准备。
参考文献
[1]龙驭球.包世华.结构力学[M].北京:高等教育出版社,1999
[2] 崔清洋.结构力学课程教改初探 [J].力学与实践 .1995
本文以建筑实训馆资源为平台,针对《房屋建筑学》课堂教学面临的问题,进行了应用研究。
关键词:
高等教育;土木工程;建筑实训馆;房屋建筑学;教学
1前言
《房屋建筑学》作为土木类相关专业的专业基础课程,是工程管理、土木工程、工程造价、建筑学等相关专业的必修课,为后续的工程结构、钢筋混凝土结构、工程估价、室内环境设计等专业课程的学习奠定专业基础[1]。目前房屋建筑学课程教学存在一些问题,在教学方法、教学手段以及教学内容等方面需要改进。
2课堂教学面临的问题
房屋建筑学课程分为课堂教学和课程设计两大部分进行授课。其中课堂教学部分主要介绍民用建筑和工业建筑的构造方法和构造原理。在授课过程中课堂教学以多媒体教学手段为主。这种教学手段存在以下问题[2]:(1)在课堂教学中大多数使用平面图形来介绍建筑构造的知识,学生需要根据平面图形想象立体模型,若学生无法想象出,就难以理解所学内容。(2)多媒体课件虽然集文字、声音、图片演示为一体,且素材多样,生动活泼,但学生在学习过程中犹如走马观花,浮于表面,学生听起来枯燥乏味,即便是理解了也很难有深刻的印象。因此,如何提高学生的学习兴趣,使学生对所学内容有感性的认识和形象的记忆是亟待解决的问题。
3实训馆资源简介
建筑实训馆根据“源于现场,展示”的原则建设,外部为钢结构框架,内设1:1建筑模型,以“毛坯房”的形式,“展示”常见的建筑材料、建筑结构及构造、施工工艺等内容,包括砖混结构、框架结构、剪力墙结构、钢结构的基础工程、主体工程、屋面工程及装饰工程的基本构造做法。
4实训馆现场实物教学
为激发学生的学习兴趣,使学生对所学内容有感性的认识和深刻的印象,在房屋建筑构造原理部分知识讲解时,辅助利用实训馆资源进行现场实物教学[3][4]。
4.1外墙保温构造做法
房屋建筑学教材只在墙体节能技术部分做了简短的文字介绍,主要是通过两个基本构造示意图展示给学生,要求学生掌握构造示意图的读图方法,明白各种材料图例所代表的含义,并且了解各种保温材料的性能。建筑实训馆中对于主体工程外墙保温的做法以及墙面装修的常用作法给出了相应的示例,如瓷砖外墙保温、涂料外墙保温、外墙外保温构造图。按照构造层次分层展示,学生可以看见每层材料的材质,挤塑聚苯板的固定方式以及面层装饰的几种做法,构造层次非常清晰、立体、直观。在授课过程中,采用分组的方式进行现场教学,利用视觉和触觉激发学生的学习兴趣,加深理解和记忆。
4.2平屋顶防水保温屋面构造
平屋顶防水保温屋面构造属于房屋建筑学课程中较重要的知识点,教材中配有两个基本构造示意图,学生对于该知识点的掌握多采用死记硬背的方式,记得快,忘得也快。建筑实训馆中对于平屋顶防水保温屋面给出了四种常用的构造处理方法,按照构造层次分层展示。在授课过程中,采用分组的方式进行现场实物教学,介绍常用的防水材料种类,上人屋面和非上人屋面的做法,保温屋面的构造,学生可以清晰直观的看见每层的材质及构造的顺序,而且几种构造做法放在一起,学生在掌握该知识点时也可以采用对比记忆的方式,更加形象。
4.3后浇带
教材中对于该知识点未做介绍,后浇带是既可解决沉降差又可减少收缩应力的有效措施,在工程中应用较多,在教学内容中做适当调整,介绍变形缝章节时加入了后浇带的相关知识。结合实训馆中后浇带构造,介绍后浇带的概念、设置的作用以及设置后浇带的位置、距离,在有防水要求的部位设置后浇带,应设置止水带构造等知识,通过现场实物教学,补充教材中缺失的内容,扩充学生的知识面,同时,学生通过直观的观察就可以明白该构造处理的基本原理,非常方便。
4.4构造柱与墙体连接
构造柱应与墙体有可靠的连接,连接处宜砌成马牙槎。现场教学时,结合实训馆中构造柱与墙体的连接半成品进行讲解,直观形象,一目了然,同时让学生了解马牙槎的几种砌筑方法,使学生印象深刻,便于理解。
4.5大理石饰面的镶贴方法
饰面装修属于房屋建筑学课程中的知识点,教材中配有各类饰面材料装修的基本构造示意图,图形多为平面图形,对于立体感较差的学生很难理解有些饰面装修的做法。建筑实训馆中对于大理石饰面的镶贴方法给出了两种常用的镶贴方式,学生可以清晰直观的看见每层的材质及构造的顺序,而且两种做法放在一起对比讲解,介绍两种镶贴方式的优缺点及适用条件,更加形象生动,便于学生掌握该知识点。
5结语
建筑实训馆资源可以为房屋建筑学的教学方法、教学手段以及教学内容的改进提供平台,为教学提供最直观的服务。利用实训馆现有资源进行现场实物教学,对于建筑构造知识的介绍和巩固来说有着事半功倍的效果,教学应用效果良好。
参考文献:
[1]廖荣.房屋建筑学课程教学探讨[J].高等建筑教育,2013(22):99~101.
[2]崔艳秋,吕树俭.房屋建筑学(第三版)[M].北京:中国电力出版社,2014.
[3]薛艺.《房屋建筑学》教学改革与探索[J].教育教学论坛,2014(49):144~145.