馬磊

摘 要 文章分析橋梁與渡河工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個方面入手，提出緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計原理進(jìn)行講解，以幻燈片或視頻、板書、習(xí)題課、現(xiàn)場參觀、理論教學(xué)與課程設(shè)計同步等方法進(jìn)行教學(xué)，考卷中可能涉及到的公式全部給出或“半開卷”方式進(jìn)行考核等教學(xué)改革方案。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 橋梁與渡河工程 教學(xué)改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.02.048

隨著鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的不斷增加，設(shè)計和施工單位急需大批熟練掌握橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工知識的專業(yè)人才。由于過去橋梁與渡河工程專業(yè)的本科階段鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容及教材側(cè)重點與工業(yè)民用建筑專業(yè)無異，剛畢業(yè)的橋梁與渡河工程專業(yè)的大學(xué)生很難適應(yīng)橋梁鋼結(jié)構(gòu)方面的工作，導(dǎo)致橋梁鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才短缺、質(zhì)量不高。一方面，鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁有著巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌鲂枨?，另一方面，橋梁與渡河工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)人才短缺，二者的矛盾造成了該領(lǐng)域就業(yè)空間廣闊，并且在今后一個相當(dāng)長的時期內(nèi)該空間還將不斷擴展。①為了滿足社會對鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁人才的需求，我校橋梁與渡河工程專業(yè)“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式方面也在不斷進(jìn)行改革。

1 教學(xué)內(nèi)容

1.1 教材

目前，國內(nèi)已有的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教材，大多基于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）②編寫，適合工業(yè)民用建筑專業(yè)的本科生進(jìn)行學(xué)習(xí)。涉及公路橋涵、鐵路橋梁的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教材極少，以至于橋梁與渡河工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)此類③④教材后，無法直接應(yīng)用于鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造與結(jié)構(gòu)設(shè)計中。針對上述問題，我校橋梁與渡河工程專業(yè)“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程，選用東南大學(xué)葉見曙教授編寫的“結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”⑤第三版第四篇——鋼結(jié)構(gòu)。該書結(jié)合我國公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、鋼-混凝土組合橋梁設(shè)計規(guī)范進(jìn)行編寫，較好地解決了教材脫離規(guī)范的問題。此外，結(jié)合鋼橋、組合結(jié)構(gòu)橋梁參考書籍，在授課過程中緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計原理進(jìn)行講解，使學(xué)生工作后，能夠做到學(xué)以致用，更快適應(yīng)工作。

1.2 側(cè)重點

橋梁與渡河工程專業(yè)學(xué)生在進(jìn)行“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程的學(xué)習(xí)之前，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑材料等專業(yè)基礎(chǔ)課都已經(jīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。在“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程的教學(xué)過程中，涉及到這部分的內(nèi)容適當(dāng)從簡講授，而增加更多針對橋梁鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。例如在材料性能方面，將講解的重點放在橋梁鋼結(jié)構(gòu)用鋼材、高強鋼絞線、橋梁鋼結(jié)構(gòu)用新材料如耐候鋼、耐高溫鋼材等材料的性能方面，讓學(xué)生了解現(xiàn)有橋梁用鋼的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢；結(jié)合這些材料在實際工程中的應(yīng)用圖片，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在橋梁鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，適當(dāng)介紹索設(shè)計的內(nèi)容，例如鋼梁橋中的體外預(yù)應(yīng)力索、斜拉橋中的拉索、懸索橋中的纜索等，以有助于學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)的鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁課程，列出主要的參考文獻(xiàn)，供學(xué)生在課余時間有選擇地學(xué)習(xí)；橋梁鋼結(jié)構(gòu)尤其是鐵路橋，由于受到動荷載的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接的疲勞問題不容忽視，在橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程中必須補充疲勞設(shè)計的相應(yīng)內(nèi)容。為拓展學(xué)生的就業(yè)面，在課程講授過程中適當(dāng)增加工業(yè)民用建筑用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的知識，對其所用規(guī)范進(jìn)行介紹，拓寬學(xué)生的知識面。

2 教學(xué)方法

橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)，應(yīng)該既注重基本知識的傳授，同時不斷啟發(fā)學(xué)生，調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，逐步培養(yǎng)出發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、分析問題、最終解決問題的能力。通過對這種學(xué)習(xí)方法的傳授，使學(xué)生既能掌握書本知識，又能不斷創(chuàng)新進(jìn)取，極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.1 理論教學(xué)

針對學(xué)生對圖片或視頻信息的興趣濃厚，對單純的數(shù)字或者文字興味索然的現(xiàn)實情況，對抽象的理論問題，用動畫或搜集實際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式播放給學(xué)生，讓學(xué)生以娛樂的方式掌握知識。例如，鋼結(jié)構(gòu)的連接和破壞問題，每一項鋼結(jié)構(gòu)的破壞或失穩(wěn)現(xiàn)象都通過圖片展現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考這些現(xiàn)象背后的機理問題，誘發(fā)學(xué)生的興趣，從而引出該節(jié)課程教授的重點，改善課堂教學(xué)的效果；同時，圖片或視頻的應(yīng)用，還能加深學(xué)生對基本知識與基本原理的感性認(rèn)識。

但對于計算原理和公式，一定要用板書演示其推導(dǎo)過程，讓學(xué)生的思路緊隨教師的演示，充分利用課堂時間，消化計算原理，提高教學(xué)效率。在計算理論講解完成后，結(jié)合工程應(yīng)用，介紹實際橋梁鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)部處理及節(jié)點構(gòu)造措施，讓學(xué)生做到理論與實際相結(jié)合，掌握工程中處理具體問題的方法。

采用習(xí)題課、討論課的方式，對學(xué)生作業(yè)過程中存在的問題進(jìn)行深入剖析，點評解題過程中的易錯點和答題錯誤的原因。在講解和討論的過程中，幫助學(xué)生理清解題思路，規(guī)范解題步驟，總結(jié)解題技巧，提高答題的正確率，同時培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、細(xì)致的工作作風(fēng)。

2.2 現(xiàn)場教學(xué)

在橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程講授過程中，多媒體、板書等多種手段是課堂教學(xué)的主要方法，但對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程來說，僅有課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因為盡管有多媒體作為教學(xué)工具，但畢竟還是圖片或短暫影片，學(xué)生難以形成一個完整的鋼結(jié)構(gòu)的概念，對鋼結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識依舊不夠具體深刻。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的理論教學(xué)學(xué)習(xí)期間或結(jié)束后，充分利用學(xué)校周圍已建或在建鋼橋與組合結(jié)構(gòu)橋梁，進(jìn)行現(xiàn)場參觀、學(xué)習(xí)，便于理論知識與實際應(yīng)用“接軌”，有選擇性地帶學(xué)生深入施工現(xiàn)場，進(jìn)行教學(xué)實踐很有必要。在進(jìn)入現(xiàn)場之前，負(fù)責(zé)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的教師，需要事先向?qū)W生講解工地現(xiàn)場實踐中所涉及的系統(tǒng)知識。安排好班級分組與帶隊教師，特別強調(diào)實習(xí)過程中的安全問題與組織紀(jì)律問題。在施工現(xiàn)場，讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識真實的螺栓、焊縫、縱向和橫向的加勁肋，辨別現(xiàn)實構(gòu)件中的受拉構(gòu)件、受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件或壓彎構(gòu)件、拉彎構(gòu)件，觀察構(gòu)件的現(xiàn)場連接拼裝。請施工單位負(fù)責(zé)人講解施工現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)的基本概況，采用的施工方法，施工組織設(shè)計，施工質(zhì)量控制要點，安全保障措施，施工過程中遇到的各種困難，出現(xiàn)的問題及解決的方案等?，F(xiàn)場教學(xué)過程中，提醒學(xué)生注意觀察，認(rèn)真聆聽講解，將書本上的圖紙和現(xiàn)場的實體結(jié)構(gòu)充分比對，加深對書本知識的理解。同時，結(jié)合工程技術(shù)人員的講解，學(xué)習(xí)工程中處理具體問題的方法，真正達(dá)到現(xiàn)場教學(xué)的目的。

2.3 實踐教學(xué)

實踐教學(xué)分為實驗教學(xué)和課程設(shè)計兩部分。學(xué)生在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程學(xué)習(xí)過程中，如果對某個問題有進(jìn)一步研究的興趣，可以通過參與大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目，提出自己的研究課題。設(shè)計實驗方案，動手制作鋼結(jié)構(gòu)實驗?zāi)Ｐ停ㄟ^實驗結(jié)果驗證自己的想法或發(fā)現(xiàn)自己提出的方案的不足，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，同時也可為今后的學(xué)習(xí)和工作提供寶貴的經(jīng)驗。課程設(shè)計，有助于幫助學(xué)生系統(tǒng)地應(yīng)用理論課程學(xué)習(xí)到的知識，做到學(xué)以致用。但以往的課程設(shè)計都是在理論課講授完畢后進(jìn)行，設(shè)計效果不佳。為了改善課程設(shè)計效果，打破理論教學(xué)與課程設(shè)計的嚴(yán)格界限，將理論教學(xué)與課程設(shè)計同步進(jìn)行。⑥在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程開始上課之時，就給定課程設(shè)計題目，隨著授課進(jìn)度的深入，讓學(xué)生以長期大作業(yè)的方式分步驟完成。這樣，在理論授課過程中，學(xué)生隨時可以針對課程設(shè)計的內(nèi)容進(jìn)行提問，并能得到及時解答，課程設(shè)計周學(xué)生只需整理計算書、繪制圖紙。這樣，學(xué)生有充足的時間掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的各項設(shè)計環(huán)節(jié)內(nèi)容，遇到問題能夠及時得到解決。

3 考核方式

在對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的教學(xué)成果進(jìn)行考核時，如果僅僅通過期中、期末的考試結(jié)果來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，顯然將會是不全面的，也是不準(zhǔn)確的。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的教學(xué)過程中，采用多種考核形式，例如隨堂測驗，課堂提問，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論或者針對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的某一問題，讓學(xué)生提交研究報告等方式進(jìn)行考核。對學(xué)生的日常測驗，也可以采用口試和筆試相結(jié)合的形式，或者把一次測驗拆分為多次小的測驗，這將有助于更加全面地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，降低一次考試所帶來的偶然性。傳統(tǒng)的考試方法大多偏重對知識的記憶，形式單一，難以客觀、全面地評價教學(xué)效果，也難以調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。橋梁與渡河工程的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程考試，借鑒國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師的考試模式，在考卷中，可能涉及到的全部公式均給出，避免學(xué)生死記硬背。此外，可考慮“半開卷”考試，允許學(xué)生將自己認(rèn)為重要的內(nèi)容事先書寫在一張A4紙上，考試時允許查看，考后隨試卷上交。這樣，學(xué)生對自己認(rèn)為的重點進(jìn)行總結(jié)，通過總結(jié)內(nèi)容的實用性，可反映學(xué)生對課程重點的把控。

4 結(jié)語

針對橋梁與渡河工程專業(yè)學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程學(xué)習(xí)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個方面，提出了一系列的改革措施。

（1）選用《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教材，并結(jié)合鋼橋和組合結(jié)構(gòu)橋梁相關(guān)參考書籍，已學(xué)過的內(nèi)容適當(dāng)從簡講授，緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計原理進(jìn)行講解。（2）對抽象的理論問題，用動畫或搜集實際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式進(jìn)行播放；但對于計算原理和公式，一定用板書演示推導(dǎo)過程；采用習(xí)題課、討論課的方式，點評解題過程中的易錯點，總結(jié)解題技巧。（3）在理論課學(xué)習(xí)期間，充分利用學(xué)校周圍已建或在建鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁，進(jìn)行現(xiàn)場參觀、學(xué)習(xí)。（4）理論教學(xué)與課程設(shè)計同步進(jìn)行，進(jìn)行大學(xué)生創(chuàng)新實驗。（5）考核中，借鑒國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師的考試模式，給出考卷中可能涉及到的全部公式；也可考慮“半開卷”考試。

注釋

① 蘇慶田，吳沖.鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁課程教學(xué)改革探討[J].高等建筑教育，2013.22（4）：37-40.

② 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].GB50017-2003.

③ 陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)[M].北京：中國建筑出版社，2003.

④ 彭偉.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2004.

⑤ 葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京：人民交通出版社，2014.

⑥ 劉玉擎，辛灝輝.鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁課程設(shè)計的教學(xué)實踐[J].教育教學(xué)論壇，2013.10：241-242.