鄧揚?劉小燕?劉揚

摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，既有較強的工程概念又有系統(tǒng)的科學理論。我國土木工程建設(shè)事業(yè)日新月異的發(fā)展對本專業(yè)學生提出了更高的要求，在教學過程中應(yīng)進一步激發(fā)和培養(yǎng)學生的探索欲望和創(chuàng)新精神。從學生的主體性、探索性專題教學、工程案例教學以及課程設(shè)計教學等方面探討了結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的教學方法，取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；主體性；創(chuàng)新能力；案例教學；專題教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0122-02

近年來，我國土木工程建設(shè)進入了高速發(fā)展的新時期，工程建設(shè)的投資與規(guī)模日益擴大，結(jié)構(gòu)新材料和新體系不斷涌現(xiàn)并得到廣泛應(yīng)用，工程建設(shè)的難度和創(chuàng)新性不斷提高。[1]這給土木工程專業(yè)學生的專業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求，學生在學好傳統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識的同時，還要不斷補充新的知識，更重要的是要提高綜合分析能力，增強發(fā)散性思維素質(zhì)，具備創(chuàng)新精神。在這一重要的歷史時期，如何提高學生分析解決問題的能力以及創(chuàng)新精神，是土木工程專業(yè)教學的重要任務(wù)。本文結(jié)合長沙理工大學結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程群的教學實踐，以國家級精品課程和國家級精品資源共享課為實踐平臺，融知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高為一體且協(xié)調(diào)發(fā)展的教學體系，對教學過程進行改革，探索以培養(yǎng)學生分析解決問題和創(chuàng)新探索精神的教學新模式。

一、以學生為主體，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神

高等學校的教育過程是培養(yǎng)大學生完整的主體性高度發(fā)展的教育活動。研究表明，大學生主體性的發(fā)展，以其生理和心理品質(zhì)發(fā)展的成熟程度，可以分為三個階段：低年級——“接受性學習”為主階段；中年級——“接受性學習”向“發(fā)展性學習”的轉(zhuǎn)變期；高年級——“發(fā)展性學習”為主階段。對于土木工程專業(yè)的學生而言，一般在三年級時安排結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程，這時學生已處于高年級階段。高年級大學生的主體性地位非常突出，其主體性已有相當發(fā)展，他們在此階段的學習主要是以發(fā)展性學習為主。發(fā)展性學習是突出超越已有知識的學習，其實質(zhì)就是學生自主性、能動性、積極性、創(chuàng)造性的發(fā)揮。[2]

因此，筆者采用“啟發(fā)引導、自主學習、重點精講、專題討論”，以學生為主體的主動型教學模式。具體教學方法是：課前列出教學內(nèi)容中的要點，提出相應(yīng)的問題供學生進行預(yù)習和思考；學生對教材內(nèi)容開展自主學習，分析老師所提出的要點，并歸納學習過程中所遇到的問題；課堂教學過程中對學生存在疑問的內(nèi)容進行精講，重點吃透科學問題來源、公式原理的推導以及例題的演算；設(shè)計探索性專題供學生獨立思考、推導，在此基礎(chǔ)上安排課堂討論，并外延至本領(lǐng)域前沿研究成果。主動型教學模式改變了傳統(tǒng)教學中單向傳授的局面，把教師的講授和同學的積極思維活動結(jié)合起來，加強了教學中的啟發(fā)性、探索性和研究性。

二、設(shè)計探索性專題，加深學生對理論的理解

結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，是該專業(yè)中工民建、橋梁、道路、巖土及隧道等方向?qū)W生將來從事工程設(shè)計、施工和管理工作所必須的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識。該 課程的教學內(nèi)容包括材料性能、設(shè)計方法、各類構(gòu)件的受力性能（彎剪壓拉扭）及計算方法和配筋構(gòu)造等，涉及內(nèi)容非常廣泛。因此，該課程非常適合設(shè)計一些探索性的專題，通過這些專題的學習和探討，不僅能鞏固學生理論知識，加深對基本概念、計算方法、推導過程的理解，同時還能幫助學生理解各部分內(nèi)容的關(guān)系，激發(fā)學生對書本未涉及知識的探索欲望，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

以受彎構(gòu)件正截面承載力計算中的壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形為例，[3，4]一般教科書中給出的計算圖式如圖1所示，以圖1（a）所給出的混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線為基礎(chǔ)，推導出等效矩形應(yīng)力圖形的合力以及作用點位置。而在介紹材料的力學性能時，教材給出了幾種不同的混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，包括圖2（a）給出的更符合實際情況的應(yīng)力應(yīng)變曲線。因此，在講授這一部分內(nèi)容時，可以安排學生嘗試采用圖2所給出的計算圖式開展推導，并比較計算結(jié)果與圖1的有何不同?？梢钥闯?，這樣的探索性專題不僅能幫助學生掌握等效矩形應(yīng)力圖形的概念和推導過程，同時還融合了材料力學性能的內(nèi)容，使學生從孤立的章節(jié)學習轉(zhuǎn)換為各部分內(nèi)容的融合貫通，培養(yǎng)了探索與創(chuàng)新精神。結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程內(nèi)容非常廣泛，能夠設(shè)置探索性專題的內(nèi)容很多，可根據(jù)學生的興趣和教學計劃進行合理安排。

三、結(jié)合工程案例，培養(yǎng)學生工程實踐能力

案例教學法是根據(jù)教學目標的需要，以案例為基本素材，將學生帶入特定的事件情景中，進而分析和解決問題，其最根本的內(nèi)容就是案例的選取和使用，這也是案例教學區(qū)別于其他方法的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)設(shè)計原理作為土木工程本科教學中重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，案例教學是教學過程中的重要內(nèi)容。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教學中運用案例教學法，能更好地調(diào)動學生學習的積極性和創(chuàng)造性。教師通過深入挖掘現(xiàn)實工程具體的案例，激發(fā)學生的學習積極性，引導他們通過自己的觀察、思考、分析、選擇、領(lǐng)悟去獲取知識，并把所學的知識運用于實踐。首先，設(shè)置與課程的基本教學內(nèi)容緊密相關(guān)的案例，案例必須符合教學目標的要求，以保證師生間圍繞案例所進行的活動是有效的，案例必須符合客觀實際，反映實際工程常規(guī)做法，能揭示有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理，[5]結(jié)構(gòu)設(shè)計原理案例教學中案例的選擇與設(shè)置應(yīng)遵循真實性、典型性、規(guī)范性、啟發(fā)性和實用性的原則。

其次，教師應(yīng)在平時的教學、科研以及工程實踐過程中注重收集各種國內(nèi)外土木工程方面的技術(shù)資料，緊跟本學科前沿知識，掌握本專業(yè)范圍的許多新理論、新成果和設(shè)計、施工的新方法、新工藝，在課堂教學中可以將新穎的科學研究問題與基本教學內(nèi)容相聯(lián)系，激發(fā)學生的興趣，引入到課程的教學中，啟發(fā)學生思考。在案例教學的過程中，教師應(yīng)引導學生運用相關(guān)的知識，大膽進行思考和積極參加小組的討論。尤其是最大限度地發(fā)揮小組討論的作用，因為它并不是簡單地再現(xiàn)個人的準備過程，而是通過成員積極的參與，將學習提升到一個更高的水平，并使學生學會相互間的協(xié)作與交流。

四、加強課程設(shè)計過程的指導與管理

課程設(shè)計是對課程的一次重新學習，是結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學的重要環(huán)節(jié)，是將學習內(nèi)容有機聯(lián)系起來的紐帶，通過課程設(shè)計，可以提高學生處理實際問題的能力。同時，課程設(shè)計是土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的先導，好的課程設(shè)計可以有效地提高畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。筆者認為應(yīng)將實際工程面對的具體問題加以簡化，從中取出部分內(nèi)容作為課程設(shè)計的內(nèi)容，這樣可以充分激發(fā)學生的興趣，保證課程設(shè)計的質(zhì)量，使學生通過設(shè)計對課程的內(nèi)容有一個全面的了解，更好地提高教學質(zhì)量。

對于土木工程專業(yè)的橋梁方向，目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的課程設(shè)計主要是“鋼筋混凝土簡支T梁主梁設(shè)計”。筆者所在教學團隊發(fā)現(xiàn)存在如下問題：設(shè)計題目比較單一，不夠靈活，學生的選擇性較小；課程設(shè)計中，部分學生只是簡單地照搬設(shè)計樣板，或抄襲其他同學的設(shè)計，不能深刻理解設(shè)計原理；施工圖繪制的深度不夠，圖面質(zhì)量較差。針對這些問題，筆者對課程設(shè)計教學的命題、教學進行了改進。

首先，對結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計命題進行改進。結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程設(shè)計的命題一直比較單一，而實際上結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程所包含的內(nèi)容很多，如受彎構(gòu)件、受扭構(gòu)件、受壓構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)以及圬工結(jié)構(gòu)等。同時，隨著科學技術(shù)水平的發(fā)展，各種新結(jié)構(gòu)、新材料不斷涌現(xiàn)，為了適應(yīng)時代對土木工程專業(yè)人才的需求，也需要與時俱進，使課程設(shè)計的命題多樣化、工程化和時代化。

其次，對學生闡述課程設(shè)計題目的目的、意義和內(nèi)容，深入剖析命題的內(nèi)涵，使學生有一個良好的開端，避免一開始就產(chǎn)生畏難情緒，盡快進入設(shè)計工作狀態(tài)。課程設(shè)計一般持續(xù)1周至2周的時間，在這一過程中，應(yīng)進一步加強對學生的管理和指導，對于計算書的撰寫，應(yīng)要求規(guī)范統(tǒng)一，使之養(yǎng)成嚴謹?shù)墓こ趟仞B(yǎng)。另一方面，應(yīng)鼓勵并要求學生使用AUTOCAD等軟件繪制相應(yīng)的圖紙，為畢業(yè)設(shè)計和以后的工程設(shè)計與施工工作打好基礎(chǔ)。

五、結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程是理論性高、實踐性強的專業(yè)課程，教學過程中應(yīng)加強理論與實際的聯(lián)系，使學生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的設(shè)計方法和原理，培養(yǎng)學生的工程結(jié)構(gòu)意識，提高學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，為專業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]袁建波，鄭健龍.普通本科院校應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究[J].高等工程教育研究，2008，（2）：137-140.

[2]胡弼成.高等教育學[M].湖南：湖南人民出版社，2010.

[3]葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京：人民交通出版社，2008.

[4]張建仁，劉小燕. 結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京：人民交通出版社，

2011.

[5]畢重，聶淼鑫.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》的案例教學[J].遼寧工業(yè)大學學報（社會科學版），2008，10（6）：131-134.（責任編輯：王意琴）