李 文 雄

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510642)

基于工程實(shí)例庫的建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)軟件教學(xué)★

李 文 雄

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510642)

針對建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)軟件教學(xué)中的問題，介紹了基于工程實(shí)例庫的實(shí)例教學(xué)方法。教學(xué)實(shí)踐證明，工程實(shí)例庫是案例教學(xué)的重要組成部分，工程實(shí)例教學(xué)不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和協(xié)作性，還培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力，是適合土木工程專業(yè)課程的教學(xué)模式。

實(shí)例教學(xué)，工程實(shí)例庫，專業(yè)軟件

0 引言

建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)軟件是土木工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要工具。大學(xué)本科階段開設(shè)的相關(guān)課程，如《PKPM軟件應(yīng)用》《結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算機(jī)方法》等，不但提高學(xué)生應(yīng)用專業(yè)軟件的能力，而且能讓學(xué)生鞏固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論知識，進(jìn)一步提高解決實(shí)際問題的能力。然而，在專業(yè)軟件的教學(xué)課程中的教學(xué)案例通常為典型案例，普遍存在教學(xué)材料與工程實(shí)際脫節(jié)等問題，而且教學(xué)過程通常以講授為主，僅配合相應(yīng)的簡單練習(xí)題并無法讓學(xué)生達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平。針對這一問題，不少學(xué)者已經(jīng)提出了各種案例教學(xué)法[1-8]。所謂案例教學(xué)法[1]是指圍繞一定的教學(xué)目的，將采集到的學(xué)校教育教學(xué)和管理實(shí)踐中的真實(shí)事例加以典型化處理而形成的一種特定的教學(xué)案例，以供學(xué)生們分析、思考、討論并作出各自判斷的一種教學(xué)模式。這種教學(xué)模式有助于啟發(fā)學(xué)生思維，提高分析問題解決問題的能力。

根據(jù)實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，建立工程實(shí)例庫并開展案例教學(xué)是土木工程專業(yè)軟件課程教學(xué)的一種有效的方法。本文將對基于工程實(shí)例庫的建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)軟件教學(xué)的實(shí)施方法及教學(xué)效果等問題進(jìn)行討論。

1 工程實(shí)例庫

實(shí)現(xiàn)基于工程實(shí)例庫的專業(yè)軟件教學(xué)，首先要建立完善的工程實(shí)例庫。工程實(shí)例庫應(yīng)滿足以下要求：

1)應(yīng)包括不同建筑類型和不同層次的工程實(shí)例；

2)應(yīng)具備擴(kuò)展和更新的功能；

3)便于維護(hù)，能隨時(shí)添加工程實(shí)例使用情況和使用效果的功能，能記錄各工程實(shí)例的特點(diǎn)和難點(diǎn)；

4)每個(gè)工程實(shí)例應(yīng)有供參考的設(shè)計(jì)成果。

實(shí)例庫中的工程實(shí)例來源于實(shí)際工程，通過收集近期或已建成的建筑、結(jié)構(gòu)施工圖，根據(jù)以下要求進(jìn)行分類和整理。首先，根據(jù)工程的復(fù)雜程度和建筑類型進(jìn)行分類，例如，可以分為公共建筑、多層住宅、高層建筑、工業(yè)建筑等幾個(gè)建筑類型，在各建筑類型里，根據(jù)建筑的復(fù)雜程度分為簡單、中等難度和復(fù)雜等不同的等級。此外，所選的案例應(yīng)具有針對性和代表性，一般應(yīng)包含若干個(gè)重要知識點(diǎn)和設(shè)計(jì)難點(diǎn)，而且盡可能將大部分常見的建筑形式包含在工程實(shí)例庫中。再者，對于所收集的建筑方案，盡可能配有已完成的結(jié)構(gòu)施工圖，以便于日后對學(xué)生的完成情況做對照和評價(jià)。

工程實(shí)例庫的日常管理是發(fā)揮其教學(xué)作用的關(guān)鍵。實(shí)例庫的管理項(xiàng)目包括實(shí)例更新、實(shí)例使用情況記錄、學(xué)生設(shè)計(jì)成果歸檔等等。首先，實(shí)例庫定期更新，例如，每年在所收集的工程實(shí)例中選擇適合的工程進(jìn)入實(shí)例庫，淘汰一些不合適的工程。此外，及時(shí)記錄實(shí)例的使用情況非常重要，例如，設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)者以及設(shè)計(jì)成果和成績評定等均需要及時(shí)在數(shù)據(jù)庫中記錄，便于日后查詢。再者，在工程實(shí)例庫的使用過程中，還可進(jìn)一步增加隨機(jī)選題和自動評分等功能，便于學(xué)生和教師的使用。

2 基于工程實(shí)例庫的專業(yè)軟件教學(xué)

2.1 PKPM軟件課程教學(xué)

工程實(shí)例庫可應(yīng)用于PKPM軟件應(yīng)用課程的教學(xué)中。以往軟件課的教學(xué)中，學(xué)生以完成統(tǒng)一的典型案例的設(shè)計(jì)工作為主要任務(wù)，通常忽略一些實(shí)際問題，導(dǎo)致學(xué)生在開始從事設(shè)計(jì)工作時(shí)未能很好地適應(yīng)社會需求。有效地利用工程實(shí)例庫實(shí)施實(shí)例教學(xué)可改善這種情況?！禤KPM軟件應(yīng)用》課程，共32學(xué)時(shí)，可將教學(xué)內(nèi)容劃分為3部分，第一部分著重介紹PKPM軟件的基本操作，占12學(xué)時(shí)，其中包括軟件建模、計(jì)算參數(shù)設(shè)置、計(jì)算結(jié)果查看、模型調(diào)整方法以及施工圖輸出等部分的基本操作方法；第二部分為實(shí)例講解，占8學(xué)時(shí)，選取一個(gè)典型的工程實(shí)例進(jìn)行工程設(shè)計(jì)演示，由于在第一部分中通常未能深入講解關(guān)于結(jié)構(gòu)布置和模型調(diào)整等方面的內(nèi)容，在第二部分中將結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要規(guī)范條文進(jìn)行分析，并讓學(xué)生掌握模型調(diào)整的思路和方法，讓學(xué)生掌握實(shí)際工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本過程；第三部分為學(xué)生實(shí)際操作部分，占12學(xué)時(shí)，以分組形式進(jìn)行，通常以5名學(xué)生為一組，從工程實(shí)例庫中選取一個(gè)工程實(shí)例作為設(shè)計(jì)任務(wù)，組員自行分配任務(wù)并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)工作。學(xué)生在課堂上可以與指導(dǎo)教師進(jìn)行討論，課后組員相互討論交流。設(shè)計(jì)完成后，每小組提交一份設(shè)計(jì)報(bào)告和一套施工圖紙。在第三部分工作中，對于同一個(gè)工程實(shí)例，可通過設(shè)定不同建設(shè)地點(diǎn)等基本條件，讓學(xué)生比較不同設(shè)防烈度引起的設(shè)計(jì)結(jié)果的差異。對于每組的設(shè)計(jì)成果，指導(dǎo)教師檢查后將組織該組學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評，主要目的是讓學(xué)生認(rèn)識到存在的不足以及進(jìn)一步改進(jìn)的方法。最后，將工程實(shí)例庫的使用情況做記錄，便于日后數(shù)據(jù)庫的管理和材料歸檔。

2.2 實(shí)例庫在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

工程實(shí)例庫在土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中也能發(fā)揮作用，一方面，其中的工程實(shí)例可以作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，另一方面，也能作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的參考材料。作為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目時(shí)，可以根據(jù)學(xué)生的意愿，隨機(jī)分配不同難度等級的工程實(shí)例作為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，給出建筑施工圖，要求學(xué)生完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，最終提交相應(yīng)的結(jié)構(gòu)施工圖和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書。一般來說，要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，而且實(shí)際操作中可以適當(dāng)?shù)貙⒁粋€(gè)工程實(shí)例設(shè)定不同的基本條件，例如設(shè)定某工程建設(shè)在不同設(shè)防烈度的地區(qū)，以避免畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的重復(fù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)完成質(zhì)量的要求比《PKPM軟件應(yīng)用》課程分組設(shè)計(jì)的要求高，從結(jié)構(gòu)方案的確定、PKPM建模、SATWE計(jì)算分析及模型調(diào)整、施工圖繪制等主要過程均應(yīng)有充分的討論，一般要求學(xué)生每周均需作進(jìn)度回報(bào)，以便于指導(dǎo)教師掌握學(xué)生的工作進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。為了進(jìn)一步豐富實(shí)例庫，學(xué)生在設(shè)計(jì)中遇到的主要問題，均應(yīng)在工程實(shí)例庫的相應(yīng)案例中進(jìn)行記錄，以便于更好地對案例的特點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，日后能夠更有效地利用這些案例。例如，某高層建筑案例在學(xué)生設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)位移比不滿足規(guī)范要求或者某局部容易出現(xiàn)超筋的情況，應(yīng)及時(shí)作好記錄，這樣，下次再使用此案例時(shí)可以更好地注意到這些問題。

3 案例教學(xué)方法教學(xué)效果及存在問題分析

3.1 發(fā)揮學(xué)生的主動性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題能力

傳統(tǒng)的“灌輸法”教學(xué)方式使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性受到很大程度的限制?；诎咐龓斓慕虒W(xué)方法讓每個(gè)學(xué)生針對不同工程實(shí)例開展設(shè)計(jì)工作，避免了以往對同一個(gè)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)所帶來的問題。采用基于工程實(shí)例庫的教學(xué)方法，學(xué)生不再是旁觀者，他們必須針對各自實(shí)際工程中的問題，主動地查閱相關(guān)資料，獨(dú)立地提出解決方案。學(xué)生們開展的是親驗(yàn)式的學(xué)習(xí)，所學(xué)的知識與經(jīng)驗(yàn)均來自于實(shí)踐。學(xué)生在分析和解決問題的過程中獲得知識，并培養(yǎng)了實(shí)際工程設(shè)計(jì)能力。學(xué)生之間可以相互交流設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不會直接照搬圖紙，每個(gè)同學(xué)都有發(fā)揮其自主性和創(chuàng)新性的空間。

3.2 案例教學(xué)法應(yīng)注意的問題

實(shí)施基于案例庫的教學(xué)方法仍需要注意以下問題。首先，進(jìn)行實(shí)際工程案例的設(shè)計(jì)必須以系統(tǒng)的理論知識和基本操作技能為基礎(chǔ)。對于專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)，仍需要對軟件基本操作部分作介紹，學(xué)生熟悉了軟件的操作方法之后才能進(jìn)一步展開工程實(shí)例設(shè)計(jì)。另外，開展工程實(shí)例教學(xué)時(shí)，所選用的案例材料十分重要，案例應(yīng)具有代表性，不能過分簡單或復(fù)雜。因此，往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去收集案例和管理工程實(shí)例庫。而且，由于每個(gè)學(xué)生所做的工程實(shí)例均不相同，往往需要一對一的教學(xué)指導(dǎo)，這使教師的工作量大大增加，因此，如何分配教學(xué)和指導(dǎo)時(shí)間是需要進(jìn)一步解決的問題。

4 結(jié)語

土木工程專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)是本專業(yè)學(xué)生走向社會的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于案例教學(xué)的方法已經(jīng)受到關(guān)注和廣泛應(yīng)用，而工程實(shí)例庫的建立是實(shí)施案例教學(xué)的重要基礎(chǔ)條件。在工程實(shí)例庫這個(gè)平臺上，可以更好地組織教學(xué)材料，也能讓學(xué)生進(jìn)一步接觸實(shí)際工程，更能發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)協(xié)作性、積極性和主動性。將工程案例庫與案例教學(xué)法聯(lián)合，并與其他教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合起來能有效提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)出符合時(shí)代發(fā)展要求的新型高素質(zhì)人才。

[1] 柯昌君，劉秀偉.《土木工程材料》課程案例教學(xué)法探索[J].貴陽學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006,1(2):45-48.

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[4] 陳 怡，唐碧秋.一站式案例在土木工程專業(yè)教學(xué)中的研究[J].大眾科技，2013(5):215-216.

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[6] 郭俊英，李西斌，齊 鋒.土木工程專業(yè)課案例教學(xué)模式探討[J].科技信息，2013(12):466.

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Teaching of professional software in civil engineering based on engineering example library★

LI Wen-xiong

(CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)

A case teaching methodology based on engineering example library is introduced for the problem of software teaching in civil engineering. Teaching practice has proved that the engineering example library is an important part of case teaching methodology. It is an appropriate teaching pattern in civil engineering. The case teaching method increases the students’positivity, initiative and cooperation in study and good problem solving skills are improved.

case teaching， engineering example library， professional software

1009-6825(2014)11-0271-02

2014-01-20★：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教改課題

李文雄(1979- )，男，講師

G642.0

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