钢结构课程设计范例(精彩4篇)
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钢结构课程设计【第一篇】
关键词:钢结构;课程设计;改革;思考
改革开放以来,随着国民经济的迅猛发展,钢结构在土木工程领域中的应用已经越来越广泛。《钢结构》课程在土木工程专业中的地位也显得越来越重要。
《钢结构》课程设计是土木工程专业重要的实践环节,通过该课程设计,要求学生运用所学的钢结构基本理论,掌握钢屋架的类型的选择、支撑的布置和檩条设计,熟练掌握荷载计算与屋架杆件内力计算、杆件截面选择和节点设计和并能正确的绘制屋架施工图。使学生具备普通钢屋架的设计能力,为今后从事钢结构工程设计、施工和管理以及其它相关工作打下基础。也是对《钢结构》先修课程的复习和巩固。
在以往的《钢结构》课程设计安排中存在着诸如选题、分组、管理、时间安排和考核等方面的问题。为了更好的达到《钢结构课程设计》的目的,我们认为有必要对钢结构课程设计教学进行改革。
1.《钢结构课程设计》的现状
目前,《钢结构课程设计》采用教师给定相应的设计条件,选取一榀屋架作为设计对象,要求学生先进行钢屋架的类型的选择、支撑的布置和檩条设计,再进行荷载计算与屋架杆件内力计算、杆件截面选择和节点设计并绘制屋架施工图。设计时间为一周,安排在《钢结构》课程结束后集中进行。在设计过程中,指导教师对学生进行指导和答疑,同时对学生进行阶段性检查,设计结束后指导教师根据学生的平时表现以及完成任务的质量评定综合成绩。设计成果为设计计算说明书一份;钢屋架设计图纸一张。通过课程设计,对大多数学生起到了培养学生实践能力和知识的综合运用能力的效果,但还存在一些问题。
2.存在的主要问题及原因
课题雷同,抄袭现象严重
原来钢结构课程设计采用的是一个班级采用几个不同的课题,将学生分成几个组进行设计,同一组学生的课题是一样的,导致在一个组中只有部分比较认真的同学能自己独立完成,而其他不太认真的同学就可以抄袭已做好的同学的成果。学生对课程设计不重视,缺乏积极性和主动性,对课程设计敷衍了事,没能真正达到课程设计的效果。
时间安排不合理
由于钢结构课程设计的设计、计算和绘图内容较多,工作量较大,原来教学大纲中钢结构课程设计的时间只有一周,是所有土木工程专业的课程设计中时间最紧张的一个课程设计,所以学生要在那么短(一周)时间完成那么多内容客观上也是相当紧张的,这也是导致部分学生抄袭的原因之一。
考核体系欠完善
原来的课程设计成绩考核是由设计过程(认真程度、独立完成情况等)、计算书是否正确、完整及设计图纸的质量等情况综合考核给出成绩,并不能完全反映出学生的实际掌握情况。
3.《钢结构课程设计》改革目标
通过对《钢结构课程设计》内容、过程和要求的改革,使这一实践环节的教学效果符合应用型人才的培养目标,适应社会对人才的需求。达到以下总体改革目标:
(1)突出应用性、综合性。
(2)重视规范化、标准化。
(3)体现素质型、能力型。
4.《钢结构课程设计》改革主要内容
根据钢结构课程设计现状和总体改革目标,对钢结构课程设计教学的改革可以从以下几方面进行。
改革选题
改变“同组学生题目相同”的现象,打破传统的选题模式,在设计题目和内容上进行改革,根据不同的屋盖体系、屋架形式、不同跨度、不同的荷载(基本雪压、基本风压)情况,采用一人一题进行,彻底避免学生之间相互抄袭的现象。
调整时间
按照新的教学大纲要求,将《钢结构课程设计》的设计时间从原来的1周调整为周,从时间上保证学生有足够的时间来充分完成设计内容。
加强平时管理和考核
首先指导教师要对课程设计选题进行精心设计和准备,在布置任务时明确课程设计的重要性、具体要求和成绩评定规则,明确课程设计的目的和目标,激发学生兴趣和动力,同时要给予一定的压力。
为了保证学生在设计阶段能按时认真进行设计,在设计阶段规定作息时间,指导教师平时实行点名制进行考勤,并把出勤情况作为平时成绩之一,在设计阶段教师要认真、耐心辅导和讲解,从过程管理上确保课程设计的效果。
改革考核方式
改变原来的考核方式,课程设计成绩由指导教师根据学生完成的设计成果(设计内容的完整性、规范性、合理性;计算精度;图纸质量)、工作态度及表现(包括态度、进度、主动提问及思考、质量等)和答辩情况(答辩时回答问题的正确性、相关专业知识及综合应用能力等)综合评定,特别是在最后成绩评定时增加一个答辩环节,并把答辩成绩作为其中的组成部分。这样可以促使学生在进行课程设计时必须搞懂其中的基本原理、基本理论和方法,确确实实掌握钢结构课程设计的内容,达到课程设计的最终目的。
参考文献
钢结构课程设计【第二篇】
作者简介:
孙德发(1969-),男,嘉兴学院教务处副处长,嘉兴学院结构工程研究所所长,副教授,博士,主要从事土木工程教学、研究和管理研究,(E-mail)sdf@省略。
针对行业的发展和当前钢结构建筑市场对钢结构人才的需求,分析了一般本科院校钢结构教学中存在的问题,对课程、课程设计、毕业设计和第二课堂的内容进行了全面分析与研究,构建并实施与理论教学密切配合的实践教学,将实践能力、创新精神和工程素质的培养寓于教育教学全过程,形成了第一课堂和第二课堂的互动效应。
关键词:钢结构;第一课堂;第二课堂;教学改革
中图分类号:TU391-4 文献标志码:A 文章编号:
1005-2909(2012)01-0066-03
近年来由于国家技术政策的扶持,建筑技术不断进步,建筑用钢量日益增长,钢结构在土木建筑领域的应用日益广泛,使钢结构课程在土木工程专业中的重要性不断增强,对钢结构课程的教学及人才培养也提出了更高的要求。
一、钢结构行业现状和人才需求
2005年中国的钢材产量达到37 117万t(现已达6亿t以上),已跃居世界首位。钢结构具有工业化程度高、施工周期短、造型优美、可回收循环利用、综合性能优越等诸多优点,因此,其在建筑行业中的作用日趋重要。随着钢结构经济指标的不断优化,中国钢结构应用政策在建国60年来发生了很大变化,20世纪50年代“节约用钢”,80年代“合理用钢”,90年代“提倡用钢”,2000年中国建筑金属结构协会建筑钢结构会议发出了《关于推行钢结构住宅的倡议书》。政府的支持使钢结构得到了快速发展,推广应用面进一步扩大,上海、浙江、江苏地区钢结构加工量约占全国钢结构加工量的1/3以上[1]。
随着钢结构的快速发展,出现了与行业发展不适应的人才短缺问题,企业亟需大批钢结构设计和施工的专门人才。目前国内钢结构作为一个专业研究方向仅在研究生层次有所涉及,本科层次人才培养近两年来刚刚在浙江树人大学[2]和内蒙古科技大学等少数几所高校中起步,绝大多数本科院校还没有从以钢结构设计应用为主的钢筋混凝土结构领域转到钢结构领域。
二、钢结构人才培养现状
据统计,在大多数一般本科院校钢结构只是土建类专业的一门课程,学生在4年学习中,接触到的有关钢结构课程少则50~60学时,最多不超过100学时。这些课程主要讲授钢结构的基本计算原理,实践性环节仅仅是一周的课程设计,
中间没有安排任何实践性教学环节,因此,学生在学习过程中没有机会接触到实际的钢结构建筑物,也不知道如何进行钢结构制作。学生如果没有很好的空间想像能力则很难把图纸所表达的意义和实际的建筑产品对应起来,因而也不能把自己的设计思想在设计图纸上表达清楚。
虽然各个学校都安排了学生的生产实习,但根据各校生产实习的基本情况来看,在生产实习中学生还是以混凝土结构的工程为主,几乎就没有接触到钢结构工程。
从学生的毕业设计选题来看,绝大部分学生都选择了混凝土结构的毕业设计题目,仅有少数学生选择了钢结构的设计,这就让有志于从事钢结构建筑的学生失去了上岗之前最后的锻炼机会。学生得不到良好的系统性和整体性训练,工程整体观模糊,不符合钢结构产业一体化综合发展的市场需要。因此,土木工程专业学生毕业后即使在钢结构领域从业,也远不能胜任岗位工作。
一方面是钢结构专业技术人员严重缺乏,企业求贤若渴,另一方面是相对不景气的就业市场,高校应该看到和抓住这个良好的契机,对钢结构课程教学进行改革,培养出具有良好钢结构专业素质、为企业所欢迎的合格人才。
三、教学改革探索与实践
首先,充分运用现代教育技术手段,建设以纸质教材为核心,以电子教案、多媒体辅助课件、网络课程等BB电子教育平台为支持的立体化教学资源库。课堂上集中突出基本概念、基本理论和主要技术要点的讲解和讨论,在有限的课内学时中加大知识传授容量,用启发学生思考的模式代替被动接受教学内容的模式。课堂外,学生可以在任何时间、任何地点,通过网络进行自主学习、交流讨论,实现教学模式拓展。
其次,积极探索课程和设计内容的改革与融合,以便形成课程、课程设计、毕业设计的紧密衔接,以培养和提高学生的综合素质和整体工程意识。具体措施体现为以下三点。
第一,将钢结构课程与钢结构课程设计相结合。
钢结构课程的目标是在学习理论力学、材料力学、结构力学等课程的基础上,学习和掌握有关钢材的力学特性、钢构件、连接和钢结构体系的分析计算与设计的基本概念、基本原理和基本方法。课程设计是将课程基本理念转化为课程实践活动的“桥梁”。在课程教学期间,将课程设计计算部分作为课程大作业提前布置[3],有利于课程设计任务的分解,有利于学生的“学”和教师的“教”,学生可以带着问题去思考、学习,明确设计任务和设计思想,注重课程学习与课程设计的有机结合。
第二,将钢结构课程设计与钢结构毕业设计相结合。
钢结构课程设计是钢结构课程的实践教学环节,通过课程设计,可加深学生对基本构件构造及连接的理解,使学生能够熟练掌握钢结构基本构件的设计计算原理和方法,熟悉钢结构的设计过程,了解钢结构的构造要求,培养和提高学生的综合设计能力。在原有传统屋架设计与现代轻型门式刚架厂房设计相结合的基础上,可进一步拓展课程设计内容,实施双向选择,学生可以自主选题,也可以分工合作共同完成一个较大的设计题目。学院亦积极为学生搭建最全面的灵活的学习平台,培养其创新精神和团队意识。
但由于时间的限制,课程设计的广度和深度还比较欠缺,系统训练还不够,因此,在毕业设计教学环节尽可能安排一些有关钢结构研究和设计选题供学生选择,进一步拓展,打破设计题目单一的状况,使部分学生通过毕业设计阶段的学习获得更全面、更扎实的钢结构知识和应用技能。毕业设计阶段共安排16周时间,其中安排1周时间,结合指导教师的专业特点,引导学生关注钢结构的发展现状,促使其检索科学论文或进行调研。学生在毕业设计期间带着问题思考,最终以文献综述或开题报告的形式提交。毕业实习安排1周时间,由指导教师带队,在钢结构工地、钢构件加工厂实习,亦可聘请设计和施工单位的专家来校开展专题讲座。其余14周,指导教师按计划布置工作,每周都要辅导学生,密切关注
设计中的每一个环节和整个进度,既不包办代替,也不放任自流。教师还要注意调动学生的积极性,充分发挥其主动性、创造性。
第三,课程、结构设计竞赛与大学生创新项目的“三结合”,培养创新精神和实践能力。
针对钢结构课程的特点,遵循工程类课程的学习规律,首先建立学生对钢结构的感性认识,通过结构设计竞赛与大学生创新项目,将课程教学的结构设计内容、综合方案、计算、制作、试验等有机结合,激发学生学习兴趣,提高教学效果,以培养和提高学生的综合素质和整体工程意识,形成第一课堂(课程、课程设计、毕业设计)和第二课堂(结构设计竞赛与大学生创新项目)的互动效应,如图1所示。
四、结语
在培养方案中教学总学时未增加的前提下,钢结构课程改革的教学效果已初见成效。
以BB电子教育平台支持的立体化教学资源库包括通知、申报与检查、课程简介、课程规划、师资队伍、课程教学录像、教学大纲、授课教案、课程课件、参考资料、作业及习题集、教研活动、课程设计与毕业设计、结构竞赛与SRT、小组交流、讨论板、外部链接、同行评价和测试区。注册用户503个、参与用户457个,讨论板发帖1 368个、测试区在线测试题9套。通过多媒体教学(BB系统),引入工程实例、部分动画和模型,增强学生感性认识和理性思考,效果比较理想,再结合富有成效的传统教学方法,教学效果显著。学院钢结构网络课程荣获第七届浙江省高校教师教学软件评比三等奖,钢结构课程被评为浙江省高等学校精品课程。
在课程教学期间,将课程设计计算部分作为课程大作业提前布置,使学生明确设计任务和设计思想,注重课程学习与课程设计的有机结合,基本解决了课程设计教学量大与学生精力投人不足之间的矛盾,有利于师生的交流与沟通,课程设计质量明显提高。在此基础上,结合就业和毕业设计,进一步拓展,使部分学生通过毕业设计阶段的学习获得更全面、更扎实的钢结构知识和应用技能,培养工程能力。从用人单位反馈的信息来看,做过钢结构毕业设计的学生,普遍得到好评,已成为技术骨干。
课程、结构设计竞赛与大学生创新项目的“三结合”已建立,嘉兴学院“江南钢构杯”结构设计竞赛已成功举办了六届,大赛展示了学生的创新能力,提升了学生的实践动手能力,体现了团队合作精神。从2005年开始,作为教学实践检验,每年组织学生参加“浙江省大学生结构设计竞赛”均获奖项。此外,近年来土木工程专业学生已完成钢结构校内SRT项目10项、浙江省大学生科技创新项目2项,在研浙江省大学生科技创新项目3项。
参考文献:
[1] 陈禄如。我国钢结构行业发展的现状、趋势和存在的问题[J].建筑,2008(4):57-59.
[2] 邢丽,姚谏,陈新民,金小群。校企合作培养钢结构应用型人才的探索[J].中国大学教学,2010(9):23-24.
[3] 孙德发,李刚,刘俊英。关于提高钢结构课程设计教学质量的教改实践[J].嘉兴学院学报,2008(5):139-141.
Research and practices of teaching reform of steel structure course
SUN De-fa, LIU Jun-ying, NIU Zhi-rong, LI Gang
(Institute of Structural Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, Zhejiang province, P. R. China)
Abstract:
According to the development of industry and current steel structure building market, there are new requirements on the steel structure talents. We analyzed problems in the teaching of steel structure course in universities, comprehensively studied the course design, the graduation design, and the content of the second class, and constructed and implemented practice teaching based on the theories. The practice teaching integrated the cultivation of practical ability, innovation spirit and engineering quality, which formed interaction effect of the first class and second class.
钢结构课程设计总结【第三篇】
关键词:钢结构;教学方法;课程改革;成绩评定
作者简介:司红云(1967-),女,江苏南通人,扬州大学建筑科学与工程学院,副教授。(江苏扬州225009)
基金项目:本文系扬州大学“钢结构”精品课程教改课题的部分研究成果。
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)16-0084-01
基于钢结构自身的优良特性,钢结构的工业化程度高,施工期短,选型优美,具有良好的抗震性能,且大部分钢结构都能有效地回收循环使用,对自然环境污染小,绿色环保,因此钢结构工程的运用越来越广泛。[1]随着钢结构产业的不断发展,社会对从事钢结构设计施工人员要求越来越高,目前社会上专业从事钢结构设计的专业人员较少。为了培养钢结构的专业设计人员,就要求高校加强土木工程专业钢结构课程的教学,而实际情况是各高校普遍存在教学学时不足、教学实验设备不完善、学生对钢结构课程学习不重视等问题。如何在有限的教学时间内提高学生的学习效率,帮助学生牢固掌握基本理论,有效提高学生的实践能力是“钢结构”课程教学研究的重要课题。这对学生毕业后尽快适应社会对钢结构人才的需求、促使钢结构产业健康有序的发展具有重要意义。笔者基于这方面的考虑,分析了目前钢结构教学中存在的问题,研究了改革钢结构教学方法的措施。
一、“钢结构”课程教学中存在的主要问题
目前“钢结构”课程教学过程中存在着诸多问题,主要包括三个方面。
1.学时少而教学内容繁多
“钢结构”课程内容包括材料的性能和设计计算方法、钢结构的连接、轴心受力构件、受弯构件、拉弯、压弯构件和建筑钢结构设计等内容,[2]内容繁多,而扬州大学教学大纲安排课堂教学学时为45学时,课程设计为1周,教学实验学时为6学时。由于“钢结构”课程理论性强,内容、公式繁多,在45学时的课堂教学很难达到较好的教学效果,学生在掌握基本理论的基础上还必须熟悉有关公式、构造要求、设计参数和计算图表,45学时远远不能满足要求。而且“钢结构”又是一门综合性强、实践性强的课程,学生应有足够的时间将理论与实践结合,而根据教学大纲,“钢结构”实验仅6学时,学生无法每个人都亲自操作。而课程设计只有1周的时间,在短短1周的时间内要完成结构布置、荷载及内力计算、截面选择以及节点设计、施工图绘制等,工作量大。许多学生为了完成任务,只能对照例题依葫芦画瓢,无法认真仔细地分析、设计,教学效果很难提高。
2.教学方法单一,教学与实践脱节
“钢结构”课程教学过程中一般以课堂教学为主,授课以多媒体课件结合传统板书,虽然利用多媒体教学手段比单一的板书教学更形象,但仍为灌输式教学,教学内容大多为抽象的力学模型,缺乏实际工程的直观感觉,学生不能有效地将书本知识和实际工程中的梁柱、节点构造等有机结合起来。
3.学生重视程度不够
由于目前学生毕业后从事的大部分都是钢筋混凝土结构的设计、施工工作,认为接触钢结构工程的机会比较少,因此许多学生对“钢结构”课程重视程度不够。而“钢结构”课程理论性强,需要丰富的力学知识作为基础,如果学生对力学课程的一些基本问题没有理解透彻,特别是有的学生对力学中最基本的概念不清楚,学习“钢结构”课程时就感到困难,同时钢结构设计计算较繁琐,因此对课程的学习就有些被动。
二、“钢结构”课程教学方法改革
为达到提高学生综合素质的目的,本科生专业教学应由着重知识传授向侧重学生能力培养转变。如何培养学生的理论与工程实践结合的能力、空间想象能力和思维能力、分析归纳总结能力和科学探索能力,培养学生实事求是、严谨治学的科学态度和良好的工作作风是专业课程教师重点探索问题。笔者结合多年的教学经验,认为应从两个方面改革“钢结构”课程教学方法,提高教学效果。
1.优化教学内容,加强理论教学
教学过程中,为提高教学效果,明确解决问题的思路,应从讲解基本构件开始,即告知学生各类构建的设计和计算一般思路是:构件截面选择强度验算刚度验算整体稳定验算局部稳定验算。[3]通过理论知识的阐述和基本构件例题的讲解,让学生掌握设计过程,注重理解和学习解决问题的方法。
对于课本中大段的公式推导和大量的稳定理论侧重于理解性阐述,让学生学会利用稳定理论实用计算公式解决实际问题,而具体的推导由学生课后完成。
教学过程中选择一些工程实例结合理论知识进行讲解,以增加学生的感性认识,并增加学生的学习兴趣。
2.加强实践性教学环节,培养学生的实践能力
通过树立规范意识,加强课程实习和课程设计,加深学生对所学知识的理解和运用,培养学生钢结构设计和施工的实践能力。
(1)在进行理论教学过程中,加强国家规范等强制性标准的讲解,将规范意识贯穿教学的全过程。工程规范特别是强制性标准是工程技术人员的法律准则,是在大量的工程实践经验的基础上的理论总结,教学过程必须让学生知道并要求他们牢记钢结构工程设计施工必须严格遵循相关规范。
(2)加强课程实习,在理论教学过程中尽可能选择合适的实际工程,带学生亲临工地,深入到工程中去,学习和了解工程中的实质性内容,增强工程的感性认识。
(3)强化课程设计。课程设计是结合专业课学习而设置的综合性课题。通过课程设计训练,学生能把所学的知识进行综合应用,提高实践运用能力。课程设计的时间不能太短,要让学生有足够的时间分析计算并完成计算机绘图。课程设计过程中应注重学生计算分析能力的培养,重点加强钢结构设计软件的应用,目前工程上钢结构设计软件应用较多,主要有PKPM中STS钢结构设计、MTS钢结构设计软件和3D3S钢结构设计软件,选择较为适合学生掌握的软件,让学生学会软件的操作计算,提高课程设计的教学效果,为今后从事专业的工作打下良好基础。
(4)进一步加强“钢结构”课程实验,增加钢结构实验项目;“钢结构”课程实验可促进学生对理论知识的深入理解,尽量利用课余时间让尽可能多的学生进行实验操作,理解构件受力过程及检测的方法、理解钢结构失稳的形式和原因,掌握应力应变测试方法、构件加载方法、应力计算、稳定计算的方法。
三、“钢结构”课程成绩评定方法改革
课程成绩评定是衡量学生学习效果的手段。如何评定学生成绩是一个系统问题,过去往往单纯以考试成绩作为课程成绩,这样不能真正反映学生的实际能力。笔者认为应综合考虑多种因素,最终确定课程成绩,应主要从三个方面改革课程成绩的评定。
1.成绩评定体系确定
“钢结构”课程成绩应由多方面因素决定。笔者根据多年的教学经验认为“钢结构”课程成绩主要由课堂教学、实习实验、课程设计方面成绩综合考虑。而课堂教学成绩、实习实验成绩和课程设计成绩又有多个影响因素。课堂教学成绩的主要影响因素有课程考试成绩、课堂出席率、平时作业情况;实习实验成绩的影响因素主要有实验准备情况、实际操作情况、实验报告质量;课程设计成绩的影响因素主要有工作量、图纸质量、设计报告书质量等。
2.影响因素相对重要性研究
课程成绩评定影响因素很多,各影响因素对最终成绩的影响程度不一样,研究影响因素的相对重要性对最终成绩有着重要意义。相对重要性研究方法很多,层次分析法是实际运用中较为常用的方法。层次分析法是系统工程中对非定量或定性定量相结合事件作定量分析的一种有效方法,也是对主观判断作客观描述的一种方法。用层次法进行系统分析,[4]首先要把问题层次化,根据问题的性质和要达到的总目标将问题分解为不同的组成因素,并按照因素间的相互关联影响以及隶属关系将因素按不同层次聚集组合,形成一个多层次的分析结构模型,并最终把系统分析归结为可直接供决策的参量相对于总目标相对重要性权重的确定或相对优劣次序的排序问题。传统的层次分析法计算量较大,往往会产生较大的误差。改进层次分析法是基于传统的层次分析法思想,借鉴模糊数学方法,建立基于模糊一致矩阵的改进层次分析法。该法既能满足判断思维过程的一致性要求,又不需要对矩阵进行一致性检验,可直接由通过数学转化后得到的模糊一致性矩阵元素来计算评定指标的相对重要性。
3.评定方法研究
根据模糊理论,模糊综合评定的数学模型可采用三级模糊评定模型。三级模糊综合评定的数学模型中,课程成绩是总目标;逐级考虑各影响因素的相对重要性,最终确定课程成绩。
采用模糊综合评定方法评定课程成绩可考虑多种影响因素,可较为客观地反映学生学习的实际效果。
四、结论
“钢结构”课程是土木工程专业课程,是从事专业工作必不可少的重要课程。优化“钢结构”课程的理论教学,强化实践性环节教学,合理评定课程成绩,是提高教学效果的有效措施。
参考文献:
[1]陈新,等。钢结构系列课程教学内容改革[J].高等教育,2010,4(19):
63-67.
[2]陈绍蕾。钢结构设计原理(第二版)[M].北京:北京科学出版社,2001.
[3]GB50017—2003钢结构设计规范[Z].
钢结构课程设计总结【第四篇】
关键词:钢结构课程;问题;对策
中图分类号: 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]..
[2]万红霞,王小平,李波,等。钢结构教学改革的现状与对策[J].理工高教研究,2006,25(5):113-114.
[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,(1):49-52.
[4]李素娟。比较教学法在钢结构设计原理课程中的应用[J].高等建筑教育,2011,20(4):85-88.
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