摘要：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一門專業(yè)性和實踐性較強的課程，也是土木工程專業(yè)建筑工程方向的核心課程之一，它具有邏輯性強、實踐要求高等特點。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的興趣，是課程教學(xué)過程亟待解決的問題。結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)實踐，總結(jié)了教學(xué)內(nèi)容存在的問題，在教學(xué)方法、方式等方面提出了一些教學(xué)改革建議。通過實踐效果檢驗，教學(xué)效果良好。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；可持續(xù)發(fā)展；教學(xué)改革

中圖分類號：TU317；G642 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0072-04

高校肩負(fù)著培養(yǎng)高層次人才的重任，高校所培養(yǎng)的人才將直接或間接地影響社會的可持續(xù)發(fā)展。近年來，全國高校都在致力于探索如何培養(yǎng)新世紀(jì)的合格人才，即滿足社會可持續(xù)發(fā)展的人才。這種人才的培養(yǎng)，要求高校在教學(xué)過程中轉(zhuǎn)變教育觀念，積極大膽地進行教學(xué)改革，樹立面向社會、面向世界、面向未來、可持續(xù)發(fā)展的教育觀。因此，在教學(xué)過程中就要更加突出對人的全面發(fā)展的整體要求，這無疑對高校教師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是土木工程專業(yè)的核心課程之一，是一門與工程實際緊密聯(lián)系的專業(yè)技術(shù)課程，其工程實踐性和綜合性都很強。土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后大多從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及技術(shù)管理等工作。因此，做好該課程的教學(xué)工作，讓學(xué)生掌握高層建筑結(jié)構(gòu)的分析理論與設(shè)計方法，對學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)后所從事的工作，具有十分重要的意義。

一、教學(xué)內(nèi)容存在的問題

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程內(nèi)容繁多、覆蓋面廣，涉及很多抽象的理論、公式，以及復(fù)雜的實際工程問題，而教學(xué)計劃僅40學(xué)時，內(nèi)容多與課時少的矛盾十分突出。因此，在教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容的選擇尤為重要。

（一）根據(jù)不同生源的學(xué)生，選擇不同的教學(xué)內(nèi)容

學(xué)校高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程授課對象有土木工程專業(yè)統(tǒng)招本科和專升本學(xué)生，以及建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生，基礎(chǔ)差異較大。特別是專升本學(xué)生，部分學(xué)生的專科專業(yè)學(xué)的不是土木工程專業(yè)，在學(xué)習(xí)專業(yè)課時較為吃力。而建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生，力學(xué)基礎(chǔ)薄弱，大綱不要求掌握復(fù)雜的理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，側(cè)重于常見結(jié)構(gòu)體系的選型、結(jié)構(gòu)布置原則等基本概念、基本原理的掌握。因此，必須根據(jù)生源不同，選擇不同的授課內(nèi)容和授課方法。

（二）精選授課內(nèi)容，避免重復(fù)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是在修完混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、基礎(chǔ)工程和建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計等課程之后開設(shè)的，與它們有緊密的聯(lián)系。因此，在教學(xué)過程中會碰到較多的內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象，例如：地震作用計算和框架結(jié)構(gòu)設(shè)計等教學(xué)內(nèi)容與建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計課程中的相關(guān)內(nèi)容重復(fù)；基礎(chǔ)設(shè)計和基礎(chǔ)工程課程中的部分內(nèi)容重復(fù)，等等。這就需要教師做好已有知識和新內(nèi)容之間的區(qū)分和銜接，避免與前述課程內(nèi)容重復(fù)，在課堂講解中做到重復(fù)的內(nèi)容講差別，相似的內(nèi)容講典型，突出重點，提高教學(xué)效率。

二、教學(xué)方法改革實踐

（一）多媒體教學(xué)與板書結(jié)合

針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的特點，采用現(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合的授課方法。通過投影設(shè)備，將文字、圖片、動畫、錄像等教學(xué)信息直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，不僅節(jié)約了板書過程所占用的時間，豐富了課堂內(nèi)容，而且生動、形象地介紹國內(nèi)外高層建筑最新發(fā)展的情況能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。為保證學(xué)生的聽課質(zhì)量，在講解該課程核心內(nèi)容框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，采用板書進行全過程公式推導(dǎo)，輔助算例講解，使學(xué)生印象深刻，易于掌握。

（二）工程案例教學(xué)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵循《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》^[1]，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映規(guī)范中的內(nèi)容晦澀難懂，難以聯(lián)系具體工程實體，缺乏整體觀，結(jié)構(gòu)設(shè)計還只是停留在利用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論對單個構(gòu)件進行設(shè)計，對結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計難以形成系統(tǒng)的思路。對此，在教學(xué)中可以結(jié)合具體工程實例詳細(xì)講解。如在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計章節(jié)中，直接講解規(guī)范給定的公式未免空洞；然而，若選定某高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)具體實例，從柱網(wǎng)布置、剪力墻數(shù)量估算及類型判斷，縱、橫向墻體單元劃分，計算簡圖，確定總框架、總剪力墻、連梁剛度計算直至內(nèi)力、位移計算，結(jié)合規(guī)范中的條文，依次理解運用，分清不同抗震設(shè)防條件下內(nèi)力組合的要點，采用相應(yīng)情況下的地震調(diào)整系數(shù)。通過實例講解，學(xué)生即可初步具備結(jié)構(gòu)設(shè)計整體思路和工程概念，同時也理解了規(guī)范條文。工程案例教學(xué)把抽象的規(guī)范條文運用于具體工程，可以最大限度地減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)效率^[2]。

（三）手算與電算結(jié)合

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于計算工作量巨大，完全采用手算是非常困難的，但學(xué)生必須掌握基本的計算原理，會運用簡化的計算方法計算簡單的結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)筑起基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計流程。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)利用工程上常用的結(jié)構(gòu)計算軟件PKPM 、SATWE、TAT、TBSA或SAP，結(jié)合具體的工程實例進行上機計算演示，詳細(xì)講解計算參數(shù)取值方法、計算結(jié)果分析方法、施工圖繪制方法等，讓學(xué)生熟悉程序的操作要點。這樣不僅讓學(xué)生掌握了相關(guān)的計算原理，而且熟悉了結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的操作要領(lǐng)，還為學(xué)生就業(yè)增加了砝碼。

（四）理論與實踐結(jié)合

缺乏工程實踐和對工程的感性認(rèn)識是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍存在的問題。課外組織學(xué)生參觀高層建筑工地，現(xiàn)場講解分析高層建筑不同抗側(cè)力體系的特點、應(yīng)用范圍，變形縫布置的要求及連接部位的構(gòu)造要求等。同時，對學(xué)生的課外學(xué)習(xí)提出要求，讓學(xué)生針對某些具體問題進行深化學(xué)習(xí)，如剪力墻受力破壞特征、如何控制其高寬比保證承載力要求等。另外，引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生結(jié)合課程內(nèi)容，積極參與學(xué)校組織的旨在培養(yǎng)大學(xué)生科研創(chuàng)新能力的“大學(xué)生科學(xué)研究訓(xùn)練計劃（SRTP）”，升華課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生獨立思考、解決問題的能力。通過這一系列的實踐教學(xué)，使學(xué)生真正領(lǐng)悟到實踐與理論相結(jié)合的重要性，為今后的畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計乃至今后走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。

（五）增加概念設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容

所謂概念設(shè)計，指通過無數(shù)的事故分析、震害分析，以及設(shè)計與使用分析，歸納、總結(jié)基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員運用所掌握的知識和工程經(jīng)驗，在一些難以做出精確分析的問題中，從宏觀上決定結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基本問題的方法。

概念設(shè)計是目前土木工程設(shè)計領(lǐng)域中越來越受重視的一種思想。結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)是在特定的建筑空間中用整體的概念來正確處理構(gòu)件與構(gòu)件、構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，這就是概念設(shè)計的基本思路。概念設(shè)計是一種定性的設(shè)計，無需精確的數(shù)值計算。概念設(shè)計并非完全是工程設(shè)計經(jīng)驗的累積，而是結(jié)構(gòu)工程師基本結(jié)構(gòu)理念的集中體現(xiàn)^[3]。

在現(xiàn)有的高層建筑結(jié)構(gòu)教材中^[4-6]，概念設(shè)計多認(rèn)為是僅限于高層建筑結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)布置原則這兩個章節(jié)；實際上，概念設(shè)計貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程。為此，教師在授課時，可參照有關(guān)概念設(shè)計方面的書籍和文獻。

（六）改革考試形式

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程通常安排在第7學(xué)期，學(xué)生面臨著考研或者就業(yè)壓力，平時出勤率較低。傳統(tǒng)的閉卷考試多是填空題、名詞解釋、簡答題等需要記憶的題目，學(xué)生大多考前臨時突擊應(yīng)付考試，即使平常不怎么聽課仍然能考個好成績。這樣，就使考試這種檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段失去了意義。所以，考試形式改革勢在必行。

借鑒國家執(zhí)業(yè)資格考試方法，采用“閉卷與開卷相結(jié)合”的方法進行考核?？荚嚦煽冇蓛刹糠纸M成：平時成績占20%，包括出勤、課堂測驗、作業(yè)等；卷面成績占80%，采用閉卷與開卷結(jié)合的考試形式。其中，閉卷部分以基本理論和概念設(shè)計內(nèi)容為主，約占50%，主要考核學(xué)生對基本理論的掌握程度；開卷部分以基本的內(nèi)力計算和結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求為主，約占50%，主要考查結(jié)構(gòu)計算能力，題目具有較強的綜合性。由于改革了考試形式，這樣既能約束學(xué)生，保證出勤率，又能測試出學(xué)生的真實水平，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和主動性。

能力和素質(zhì)的培養(yǎng)不能僅靠教學(xué)改革，這是所有教育工作者、教育管理者和各級教育行政部門都必須深思的一個問題^[7]。

三、實踐效果檢驗

通過一系列的改革實踐，已初見成效。分析2003—2008級學(xué)生考試試卷，經(jīng)過統(tǒng)計、計算、分析后發(fā)現(xiàn)學(xué)生平均成績基本呈下降趨勢，試卷難度值、區(qū)分度及信度均逐年有所提高。

（一）平均分

平均分可以反映試卷試題難度的整體水平。由圖1可以看到，自從2008年開始探索教學(xué)改革，由于改變教學(xué)方法和考核形式，加大能力的培養(yǎng)和測試，一改往年單一的死記硬背的考核形式，考試題目靈活多樣，平均分逐年降低。

（二）難度

難度（P）是指試題的難易程度，除了與考生自身水平，試題本身的難易程度有關(guān)外，還與考生的心理素質(zhì)、答題技巧等因素有關(guān)^[8]。試卷難度以0.2～0.5為宜，P>0.5為難題，P<0.2為易題。從圖2可以看出，各年試卷難度大致呈上升趨勢，2008年以前難度較低，而后提升較快，但難度值仍在0.5以內(nèi)，難度適宜，可以較好地反映學(xué)生的實際水平。

（三）區(qū)分度

區(qū)分度（D）是反映試題效用高低的參數(shù)，是評價試卷質(zhì)量、篩選試題的主要指標(biāo)與依據(jù)^[9]，它能反映出不同層次學(xué)生對知識的掌握程度，即

學(xué)生成績優(yōu)劣的層次^[10]?？偟恼f來，試題太難或太易，其區(qū)分度都低，中等難度的試題區(qū)分度最強^[11]。

通過計算各年試卷每道題的區(qū)分度，折算成試卷的區(qū)分度。從圖3可以看出，試卷的區(qū)分度在2008年以前多在0.25以下，區(qū)分度較差，說明試題質(zhì)量一般；經(jīng)改進后，試卷質(zhì)量有所提高。

（四）信度

信度（B）是指試卷的穩(wěn)定性和可靠性程度，是衡量試卷質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。信度取值范圍為0～1，其值越大，信度越高。一般認(rèn)為大于0.9可靠性較好。通過信度系數(shù)計算，如圖4所示，試卷信度明顯提高，能較好地反映了學(xué)生的真實水平。

四、結(jié)語

通過高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)改革實踐，從課程教學(xué)內(nèi)容到課程教學(xué)的方式方法，進行了一些改革嘗試，取得了一些有益的經(jīng)驗。對實現(xiàn)由單純傳授知識向傳授知識、指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法和培養(yǎng)能力的轉(zhuǎn)變以及從教師為中心向?qū)W生為中心的轉(zhuǎn)變起到了一定的促進作用；將能力培養(yǎng)具體化，并落實到課程教學(xué)的具體過程之中，使學(xué)生的綜合能力顯著提高。

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Teaching reform of high-rise building structure design course based on sustainable development

NIU Haicheng， XU Haibin

（School of Civil Engineering， Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454000， P. R. China）

Abstract：High-rise building structure design is not only a specialized and practical course， but also a very important core course in the branch of architectural engineering of civil engineering. Logicality and high practice are characteristics of the course.In the teaching process， the urgent problem to be solved is how to arouse students’ interest in learning high-rise building structure design.Based on the teaching practice of high-rise building structure design， the existing problem in the teaching content is summarized， some meaningful exploration on teaching method is carried out， and some suggestion for the teaching reform of the course is proposed. Through the practice results， the teaching effect is good.

Keywords：high-rise building structure design； sustainable development； teaching reform