謝偉　鄭玉瑩　苗生龍

摘要：傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)實踐教學(xué)模式，由于受學(xué)生人數(shù)、經(jīng)費、時間、教師配置以及實習(xí)環(huán)境等客觀條件的限制，存在諸多不足。針對建筑結(jié)構(gòu)模型解析的實踐教學(xué)模式進行探索和總結(jié)，分析了該模式各環(huán)節(jié)對土木專業(yè)技能和素養(yǎng)鍛煉的作用和貢獻。該實踐教學(xué)模式能夠突破傳統(tǒng)實踐模式的條件限制，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，可操作性強，有助于學(xué)生建立和強化專業(yè)知識體系，提高專業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能，同時，該實踐教學(xué)模式能鍛煉學(xué)生的實踐動手能力，提高分析和解決問題的能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。

關(guān)鍵詞：土木工程；實踐教學(xué)模式；建筑結(jié)構(gòu)模型；設(shè)計制作

中圖分類號：G642；TU3 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：10052909（2015）05010803

土木工程是一門應(yīng)用實踐性很強的學(xué)科，實踐環(huán)節(jié)是其專業(yè)教學(xué)的重要組成部分。合理設(shè)置并順利開展實踐活動對提高專業(yè)教學(xué)質(zhì)量以及提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)舉足輕重。然而，在土木工程專業(yè)教學(xué)過程中，由于學(xué)生人數(shù)較多，同時受到經(jīng)費、時間、教師配置以及實習(xí)環(huán)境等客觀條件的限制，傳統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)在各階段實習(xí)、專業(yè)課程的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等方面仍存在不足[1-5]：（1）實習(xí)不夠深入，實際動手操作匱乏，學(xué)生積極主動性不高，專業(yè)技能訓(xùn)練有限；（2）實踐環(huán)節(jié)與專業(yè)課程教學(xué)聯(lián)系不夠緊密；（3）專業(yè)課程設(shè)計僅關(guān)注本課程知識點，各課程之間聯(lián)系較少；（4）畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)在一定程度上忽略了對施工技能的訓(xùn)練。

總的來講，傳統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)雖然內(nèi)容豐富、形式多樣，但各環(huán)節(jié)之間聯(lián)系不夠緊密。一方面，學(xué)生在這些環(huán)節(jié)中取得對專業(yè)知識實踐鍛煉的效果受到較大影響，另一方面，也影響學(xué)生全面知識體系的建立以及專業(yè)素質(zhì)的提高。因此，有必要針對土木工程的專業(yè)特點，在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，探索新的專業(yè)實踐教學(xué)模式。

建筑結(jié)構(gòu)模型解析的實踐教學(xué)模式，即給定開放式選題，由學(xué)生成立項目組，完成建筑結(jié)構(gòu)的方案構(gòu)思、建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計，以及建筑結(jié)構(gòu)模型制作等實踐任務(wù)，以模擬真實工程項目的完成流程，實現(xiàn)對專業(yè)素養(yǎng)和技能訓(xùn)練的目的。

一、建筑方案構(gòu)思與設(shè)計對專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)

建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計是兩個密切相關(guān)的專業(yè)，建筑物是二者的有機結(jié)合體。然而，土木專業(yè)對方案構(gòu)思和建筑設(shè)計課程涉及較少，存在對建筑學(xué)專業(yè)認識淺顯，思維狹隘的問題，有可能在項目合作中造成溝通與配合障礙。

在實踐過程中，通過現(xiàn)場請教、集體講座的方式對建筑方案進行專業(yè)指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確定位自己的創(chuàng)作作品，完成方案構(gòu)思以及建筑功能和造型的設(shè)計，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。該過程能直觀、全面地鍛煉學(xué)生的方案構(gòu)思及建筑設(shè)計相關(guān)專業(yè)技能，有助于幫助學(xué)生構(gòu)建完整的專業(yè)知識體系。

二、結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計對專業(yè)技能的訓(xùn)練

在模型設(shè)計制作的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計階段，學(xué)生將完成包括結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置、傳力體系分析及結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置、結(jié)構(gòu)受力分析及構(gòu)件設(shè)計等結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計工作，達到深入理解各專業(yè)課程知識點

，并靈活運用的目的。

學(xué)生首先根據(jù)自身作品的建筑方案進行結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置，加深學(xué)生對各種結(jié)構(gòu)體系特點的理解，鍛煉其結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的能力。學(xué)生通過綜合運用、討論、對比和分析來完成對傳力體系的合理設(shè)置，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置，在實踐應(yīng)用中強化相關(guān)知識點，并理解各知識點之間的相關(guān)性。

在結(jié)構(gòu)受力分析和構(gòu)件設(shè)計階段，學(xué)生需要針對已布置完成的結(jié)構(gòu)體系進行內(nèi)力和變形分析，并根據(jù)分析結(jié)果進行構(gòu)件及其連接設(shè)計。該環(huán)節(jié)學(xué)生將以自身作品為對象，綜合應(yīng)用“荷載”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”、“工程材料”以及針對相關(guān)工程結(jié)構(gòu)等專業(yè)課程的知識，以實踐的方式培養(yǎng)靈活運用所學(xué)知識的能力，并通過自學(xué)和資料收集實現(xiàn)

知識拓展。由于各專業(yè)知識均匯集于同一個結(jié)構(gòu)體系，能讓學(xué)生直觀生動地理解各知識點之間的聯(lián)系以及各課程知識在專業(yè)中的地位和作用，進而有助于學(xué)生建立完整的專業(yè)知識體系。

在該實踐階段，學(xué)生還需要適當(dāng)運用PKPM、3D3S、SAP2000等結(jié)構(gòu)分析設(shè)計軟件，拓寬專業(yè)技能，提高對實際工作的適應(yīng)能力。

三、模型制作對工程施工的模擬

建筑結(jié)構(gòu)模型制作是實踐教學(xué)模式的最后一個階段，即以各階段設(shè)計分析成果為依據(jù)，制作建筑結(jié)構(gòu)實體模型，模擬將工程設(shè)計付諸于施工的過程。學(xué)生在該階段不僅需要讓模型的外觀造型與設(shè)計內(nèi)容保持一致，更需要從材料的選用，構(gòu)件形狀、構(gòu)件安裝與連接等方面反映設(shè)計內(nèi)容，從而盡可能形象真實地模擬建筑結(jié)構(gòu)，達到模擬實際工程施工的目的。

在模型選材方面，需從材料力學(xué)性能、材料類型、外觀等方面近似模擬真實工程材料，保持模型材料與真實工程材料在剛度、強度、質(zhì)感、類型上的近似性。比如：鐵絲、鐵片等用以模擬鋼筋、鋼桿件、鋼板材等；柔性半透明且便于成型的泡沫玻璃紙用以模擬建筑膜材；木塊或木板便于切割挖孔，且剛度和強度均較高，可用來模擬地基、混凝土基礎(chǔ)或混凝土板；用剛性玻璃板模擬玻璃；夾芯泡沫板模擬復(fù)合墻板，等等。在構(gòu)件形狀方面則以設(shè)計內(nèi)容為依據(jù)由選定的模型材料加工成型。構(gòu)件安裝與連接主要包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件與地基的連接、結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的組裝和連接，以及建筑功能構(gòu)件的組裝等。這些構(gòu)造細節(jié)的處理均考慮與工程實際相似。在選材、構(gòu)件加工、組裝過程中，指導(dǎo)學(xué)生收集資料，現(xiàn)場調(diào)研，使模型制作過程與工程實際情況相類比。學(xué)生從中形象生動地了解實際工程相關(guān)處理方式，加深學(xué)生對工程材料、工程施工等專業(yè)知識的理解和應(yīng)用。此外，在模型制作過程中鍛煉學(xué)生分析解決問題的能力，提高實踐動手能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。

四、建筑結(jié)構(gòu)模型解析實踐模式的實施

考慮模型解析所需設(shè)計及制作分工情況，跨年級組建項目組，并根據(jù)各年級專業(yè)課程的特點，分工合作。項目組一般6人，組成及大致分工情況如下：（1）由開設(shè)“結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”、“鋼與組合結(jié)構(gòu)設(shè)計”、“土木工程施工”等課程的三年級成員2人，負責(zé)整體模型設(shè)計和制作的總體方案設(shè)計及實施開展，解決具體的技術(shù)問題；（2）由開設(shè)“房屋建筑學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“土木工程材料”等課程的二年級成員2人，負責(zé)建筑設(shè)計規(guī)劃，部分結(jié)構(gòu)設(shè)計，模型制作方案的設(shè)計；（3）尚未接觸專業(yè)課程大一新生2人，主要負責(zé)模型材料匹配、具體模型制作以及相關(guān)協(xié)助工作。此外，項目組還配有專業(yè)指導(dǎo)教師以及大四學(xué)生作為顧問，保障項目正常進行。

以模型解析和制作項目為背景，根據(jù)分工情況和具體工作內(nèi)容，指導(dǎo)教師將其與相關(guān)課程內(nèi)容建立聯(lián)系，將項目工作進行拆解、組合和深化，合理設(shè)定與專業(yè)課程相對應(yīng)的任務(wù)，依托項目開展進一步完成相應(yīng)的計算分析、設(shè)計說明、施工圖繪制、深化總結(jié)等工作，完成相應(yīng)的課程設(shè)計或課程實驗。

在與相關(guān)專業(yè)類比賽賽題任務(wù)相結(jié)合開展專業(yè)實踐訓(xùn)練的同時，將項目實施成果作為參賽作品參與專業(yè)類比賽。一方面，以專業(yè)比賽的方式提升學(xué)生實踐教學(xué)的競爭性和成就感；另一方面，也將原本作為興趣愛好的專業(yè)類比賽融入到實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，以提升學(xué)生對專業(yè)類比賽的參與度和主動性。

五、結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)模型解析的實踐教學(xué)模式中，學(xué)生將完成對創(chuàng)新型建筑物方案構(gòu)思、建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)分析設(shè)計、模型制作，實現(xiàn)對真實建筑從構(gòu)思到最終建成整個過程的模擬。該實踐教學(xué)模式具有如下優(yōu)點。

一是，該實踐教學(xué)模式突破了對資金、社會資源等方面的條件限制，作為教學(xué)實踐環(huán)節(jié)具有很高的可操作性。

二是，該實踐教學(xué)模式充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，并富有趣味性和挑戰(zhàn)性，能夠充分鍛煉學(xué)生的實踐動手能力，提高分析和解決問題的能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，能較好地保證實踐教學(xué)效果。

三是，該實踐教學(xué)模式亦有助于加深學(xué)生對工程結(jié)構(gòu)知識的直觀理解，加強對各知識點之間的聯(lián)系、理解和綜合應(yīng)用，便于建立和強化專業(yè)知識體系。

從該實踐模式的實施成效來看， 該實踐模式極大地豐富了課程設(shè)計、課程實驗的形式和內(nèi)容，開放式、趣味性的特點吸引了各年級學(xué)生的積極參與，通過跨年級組隊

一方面使高年級學(xué)生能在項目開展以及專業(yè)學(xué)習(xí)方面起到傳幫帶的作用，保證實踐模式能夠可持續(xù)、有序開展；另一方面，低年級學(xué)生一定程度上還能突破高年級學(xué)生的慣性思維，為項目實施帶來特別的創(chuàng)新思想，有助于創(chuàng)新思維的建立。該實踐教學(xué)模式實施的成果和作品多次在校級和校際科技競賽中獲獎，在中國土木工程學(xué)會教育工作委員會江蘇分會主辦的江蘇省土木工程結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽中累計獲得一等獎1項，二等獎7項，三等獎1項。參考文獻：

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