徐喻瓊

摘 要 本文以本校專業(yè)特點(diǎn)為基礎(chǔ)，結(jié)合自身的教學(xué)體會(huì)，在金屬結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的授課方式上，總結(jié)出分步、互動(dòng)和綜合考核為一體的教學(xué)方法，用以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，也為今后其他實(shí)踐性課程的課程設(shè)計(jì)教學(xué)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) 教學(xué)方法 教學(xué)改革

Abstract This paper is based on the specialty characteristics， combined with his own teaching experience， in the metal structure of the curriculum design teaching methods， summed up step by step， interactive and comprehensive assessment as one of the teaching methods， to cultivate students' innovation ability and practice ability， but also provide a reference for future curriculum design and teaching practice of other courses.

Keywords metal structure course design； teaching methods； teaching reform

課程設(shè)計(jì)是與高等教育培養(yǎng)方案中規(guī)定課程的配套實(shí)踐環(huán)節(jié)，是學(xué)生運(yùn)用前修的專業(yè)理論知識(shí)和基本技能，分析實(shí)際問(wèn)題，開(kāi)展自主項(xiàng)目設(shè)計(jì)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。不僅可以讓學(xué)生鞏固專業(yè)知識(shí)，為以后的深入學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且還可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)熟練地使用資料和相關(guān)工具書(shū)、手冊(cè)等，把所學(xué)的課本知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，起到溫故知新、相互促進(jìn)的作用，能較全面地提高學(xué)生獨(dú)立思考能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力、自學(xué)研究能力等。

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這門(mén)課程已經(jīng)在許多高校的機(jī)械類(lèi)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)。目前，我校在材料成型及控制專業(yè)開(kāi)設(shè)了金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程及相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，結(jié)合本專業(yè)發(fā)展方向及我校在金屬材料成型方面的特長(zhǎng)，教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于鋼材的基本性能和構(gòu)件強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性的計(jì)算方法等。本課程的講授時(shí)間為40學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)時(shí)間為兩周，命題以實(shí)用性很強(qiáng)的鋼屋架和輕型門(mén)式剛架兩種形式為主。教學(xué)目的是使學(xué)生在對(duì)材料成型專業(yè)知識(shí)有一定了解的基礎(chǔ)上，能自主完成給定命題的設(shè)計(jì)過(guò)程，要求學(xué)生掌握金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原理要求和設(shè)計(jì)方法。最后的考核標(biāo)準(zhǔn)是全面詳實(shí)的計(jì)算書(shū)和施工圖，以適用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性作為設(shè)計(jì)作品目標(biāo)。

1 金屬結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

1.1 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容繁雜

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這門(mén)課程涉及的內(nèi)容十分廣泛，既要講述金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論，又要介紹結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施，還要綜合考慮結(jié)構(gòu)體系選型、結(jié)構(gòu)抗震以及鋼筋混凝土等建筑工程相關(guān)知識(shí)。知識(shí)體系要求具有完備的理論分析，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)理念，還要與相關(guān)的規(guī)程緊密聯(lián)系，按照規(guī)范要求嚴(yán)格計(jì)算。這就要求，講授金屬結(jié)構(gòu)的教師必須具備扎實(shí)的力學(xué)基礎(chǔ)、熟悉相關(guān)規(guī)程規(guī)范，還要有一定的土木工程建筑類(lèi)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的儲(chǔ)備。否則，很難講好課。

課程設(shè)置方面，存在教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的矛盾。我們針對(duì)材料成型及控制專業(yè)的特點(diǎn)，在有限的40學(xué)時(shí)內(nèi)，主要講授金屬結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)、軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件等金屬材料中最常用的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容。教師在授課時(shí)，根據(jù)教學(xué)學(xué)時(shí)的分配，會(huì)選擇性地結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)講授部分內(nèi)容，而造成有些問(wèn)題講得不夠深入，系統(tǒng)性不強(qiáng)，進(jìn)而不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，必然會(huì)影響課程設(shè)計(jì)的成果質(zhì)量。

1.2 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的章節(jié)聯(lián)系不緊密

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容雖然多，但每一章節(jié)之間的順序聯(lián)系不緊密，前后章節(jié)大多相對(duì)獨(dú)立。例如：同樣是連接計(jì)算，焊縫計(jì)算與螺栓計(jì)算的公式完全不同，桿和梁的規(guī)范規(guī)定完全不同，且公式繁多，適用條件復(fù)雜。學(xué)生具體應(yīng)用時(shí)，首先要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)條件，再綜合理解和分析問(wèn)題，這無(wú)疑對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提出了較高的要求。這樣，落實(shí)到課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)時(shí)，有部分學(xué)生一旦概念不清，或把握不準(zhǔn)，就很容易出現(xiàn)大量的計(jì)算問(wèn)題。

1.3 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的專業(yè)特色不鮮明

金屬結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)是建立在學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)有一定了解的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)教師根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)或?qū)I(yè)方向指定選題，引導(dǎo)學(xué)生自主完成給定命題的金屬結(jié)構(gòu)單體設(shè)計(jì)過(guò)程。整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程，是先修知識(shí)的綜合應(yīng)用，要求學(xué)生掌握金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般要求、設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)方法，尤其要具備較好的相關(guān)力學(xué)知識(shí)。因此，大部分的課程設(shè)計(jì)采用通用化的命題，缺乏鮮明的專業(yè)特色，這為學(xué)生提交最終的學(xué)習(xí)成果帶來(lái)了一些難度。

在講解專業(yè)理論時(shí)，教師如果不了解學(xué)生對(duì)應(yīng)有知識(shí)的掌握程度，只按照通用授課方式講解，必定難以針對(duì)課程設(shè)計(jì)中學(xué)生容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行有的放矢的教學(xué)。通常課程設(shè)計(jì)安排在學(xué)期即將結(jié)束的前兩幾周，學(xué)生在匆忙完成計(jì)算書(shū)和圖紙后，便準(zhǔn)備回家或外出，大多歸心似箭，完成的質(zhì)量均有待提高。

2 改進(jìn)教學(xué)方法

本課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)包括理論部分講解和課程設(shè)計(jì)具體運(yùn)算。前續(xù)課程結(jié)課時(shí)間先后不同，教師授課方式和側(cè)重點(diǎn)有所不同，要求學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和相關(guān)規(guī)范后，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)工作。課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生最終提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行考核。我們?cè)诓牧铣尚图翱刂乒こ虒I(yè)開(kāi)設(shè)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)上，有如下幾點(diǎn)體會(huì)：

2.1 分步學(xué)習(xí)與互動(dòng)教學(xué)相結(jié)合

為準(zhǔn)確把握學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，一般配備二名教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。教師在講解清楚課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求時(shí)，更重要的是加強(qiáng)與學(xué)生的交流，準(zhǔn)確了解他們的進(jìn)展情況，及時(shí)補(bǔ)充需要的知識(shí)點(diǎn)，適時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，高效地利用兩周時(shí)間完成任務(wù)，達(dá)到教學(xué)要求。比如某課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求學(xué)生完成輕型屋架設(shè)計(jì)，在第一節(jié)課上，指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生回顧必要的已學(xué)知識(shí)，重點(diǎn)是夯實(shí)力學(xué)基礎(chǔ)，細(xì)致地講授設(shè)計(jì)規(guī)范、結(jié)構(gòu)體系和計(jì)算方法，并針對(duì)不同的屋架結(jié)構(gòu)形式，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布和計(jì)算方面讓學(xué)生明確概念，找準(zhǔn)規(guī)范，根據(jù)適用條件進(jìn)行計(jì)算分析。

為了強(qiáng)化學(xué)生的理解和認(rèn)識(shí)，在第二次課時(shí)，指導(dǎo)教師進(jìn)行鞏固和復(fù)查，按照給定數(shù)據(jù)的分組，先核查學(xué)生對(duì)規(guī)范掌握的程度，再隨機(jī)抽查學(xué)生的設(shè)計(jì)大綱，要求詳細(xì)演示自己設(shè)定的計(jì)算流程。由于指導(dǎo)教師的檢查監(jiān)督，一般能較快發(fā)現(xiàn)學(xué)生在計(jì)算過(guò)程中存在的共性問(wèn)題，并在以后的授課過(guò)程中有目的地重點(diǎn)講解。同時(shí)，要求每個(gè)學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)演示，對(duì)所學(xué)知識(shí)起到了很好的強(qiáng)化作用。為了做好演示的PPT，學(xué)生都會(huì)仔細(xì)查閱相關(guān)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料和規(guī)范，獨(dú)立思考、分析總結(jié)、精心練習(xí)，這既鍛煉了他們的語(yǔ)言表達(dá)能力，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改進(jìn)提高。這樣在后續(xù)的學(xué)時(shí)中，學(xué)生也會(huì)營(yíng)造積極的學(xué)習(xí)氛圍，相互交流，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，高質(zhì)量地按時(shí)完成課程設(shè)計(jì)。

2.2 書(shū)本學(xué)習(xí)與實(shí)例教學(xué)相結(jié)合

隨著國(guó)家對(duì)PPP項(xiàng)目的大力扶持，基礎(chǔ)工程建設(shè)的投入有加大的趨勢(shì)，金屬結(jié)構(gòu)的建筑物也日益增多，學(xué)生對(duì)以金屬結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程并不陌生，如果教師再略有提示，學(xué)生都有一定的認(rèn)識(shí)。為此，在教學(xué)過(guò)程中，我們以國(guó)內(nèi)外已建和在建的典型工程作為耳熟能詳?shù)慕虒W(xué)范例，除以照片、視頻等形式展示外，還將其主要受力結(jié)構(gòu)件與校內(nèi)、市內(nèi)、省內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)建筑物實(shí)體相對(duì)照，將書(shū)本知識(shí)與身邊的實(shí)際有機(jī)聯(lián)系起來(lái)。我校以水電為特色，我們積極利用本校的產(chǎn)學(xué)研資料，給學(xué)生講解著名的葛洲壩工程、三峽工程和其他一些水電站中應(yīng)用鋼閘門(mén)和水工鋼結(jié)構(gòu)，使學(xué)生將課堂所學(xué)知識(shí)與身邊實(shí)例聯(lián)系起來(lái)，在一個(gè)個(gè)親切、生動(dòng)的具體形象和實(shí)例中加深了知識(shí)理解。

此外，材料成型及控制專業(yè)的學(xué)生在進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，已經(jīng)完成了如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等機(jī)械類(lèi)專業(yè)課的課程設(shè)計(jì)，對(duì)課程設(shè)計(jì)有一定的感性認(rèn)知。但是，由于金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的施工圖表達(dá)方式和機(jī)械制圖有一定差異，部分學(xué)生用施工圖表達(dá)鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體時(shí)不夠完整。為此，指導(dǎo)教師在教學(xué)初期就精選了出符合現(xiàn)行制圖標(biāo)準(zhǔn)的輕型屋架結(jié)構(gòu)規(guī)范和相應(yīng)的施工圖，并特別從字體選擇、圖面布置等細(xì)節(jié)之處，要求學(xué)生從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的布置到每個(gè)節(jié)點(diǎn)單元的詳圖分步完成。指導(dǎo)教師還引導(dǎo)學(xué)生與專業(yè)的機(jī)械制圖進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)，從施工圖對(duì)比中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖的問(wèn)題，糾偏訂正。經(jīng)過(guò)這樣的引導(dǎo)和對(duì)比，學(xué)生最終能自我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，積極改正，圖面完成的情況較都有很大程度的提高。

3 注重選材料、抓住截面設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)

為了體現(xiàn)材料成型及控制專業(yè)的特點(diǎn)，在金屬結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)中，我們注重選材及材料成型方法的選擇。截面設(shè)計(jì)就是體現(xiàn)專業(yè)特點(diǎn)的一大重點(diǎn)和難點(diǎn)。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中，普遍存在截面過(guò)大、板件厚度太厚或太薄、連接處截面不等高或不等寬等問(wèn)題。從計(jì)算書(shū)來(lái)看，截面強(qiáng)度、穩(wěn)定、剛度等均滿足要求時(shí)，會(huì)出現(xiàn)截面應(yīng)力比太小造成材料浪費(fèi)，或截面連接處截面不等高、翼緣不等寬造成外形層次不齊。腹板厚度太薄使焊接質(zhì)量難以保障。為減少工作量，部分學(xué)生以等截面H型鋼替代經(jīng)濟(jì)合理的楔形截面。雖然教師在理論講解中反復(fù)強(qiáng)調(diào)過(guò)共性問(wèn)題，但學(xué)生在提交的成果中，仍然會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。究其原因，主要是專業(yè)課的授課過(guò)程中，只重點(diǎn)講解了構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定和剛度等安全性問(wèn)題，而忽視了金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的結(jié)構(gòu)整體性因素。因此，在截面結(jié)構(gòu)校核的過(guò)程中，我們突出正確設(shè)計(jì)理念的講授與把握，幫助學(xué)生用正確的設(shè)計(jì)理念去處理問(wèn)題、選擇材料，做到安全性、適宜性和經(jīng)濟(jì)性有機(jī)統(tǒng)一。

為避免學(xué)生因截面選擇不當(dāng)而引起的設(shè)計(jì)不合理，指導(dǎo)教師在教學(xué)方法改革中，將學(xué)生按不同數(shù)據(jù)分組，通過(guò)匯報(bào)和演示，發(fā)現(xiàn)共性的問(wèn)題。同時(shí)在課堂上開(kāi)展討論、相互排查，確保每位學(xué)生能明確認(rèn)識(shí)到常見(jiàn)錯(cuò)誤。師生互動(dòng)、學(xué)生互動(dòng)，教師啟發(fā)學(xué)生帶著問(wèn)題討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維活躍性和創(chuàng)造性。通過(guò)討論引導(dǎo)，學(xué)生都能基本掌握課程設(shè)計(jì)的脈絡(luò)。若仍不能解決的疑難問(wèn)題，再通過(guò)一對(duì)一重點(diǎn)答疑講解，促使學(xué)生學(xué)到應(yīng)知應(yīng)會(huì)的知識(shí)、掌握真懂善用的本領(lǐng)。

4 探索學(xué)習(xí)的立體考核方法

本校的“金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”以計(jì)算說(shuō)明書(shū)、最終提交的施工圖，部分指定部位的制圖為考核依據(jù)，與本校其他機(jī)械類(lèi)課程設(shè)計(jì)的通用考核方法不同。根據(jù)材料成型及控制工程專業(yè)的要求，指導(dǎo)教師首先按照每個(gè)學(xué)生的分組數(shù)據(jù)，指定關(guān)鍵設(shè)計(jì)部位的圖紙并加以區(qū)別，要求用Auto CAD進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖，給出對(duì)應(yīng)具體部位的計(jì)算和說(shuō)明。

為避免學(xué)生之間相互抄襲，命題數(shù)據(jù)分組設(shè)置后，指導(dǎo)教師加強(qiáng)了平時(shí)對(duì)學(xué)生的檢查與了解，做到情況心中有數(shù)，要求規(guī)范規(guī)程嚴(yán)謹(jǐn)完整，計(jì)算數(shù)據(jù)邏輯連續(xù)，再同時(shí)考核學(xué)生的課堂匯報(bào)表現(xiàn)。最終考核時(shí)，由學(xué)生的書(shū)面材料、匯報(bào)講解和課堂問(wèn)答“三位一體”，給出綜合評(píng)價(jià)，這樣就能有效地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，也降低了教師對(duì)學(xué)生的考核難度。同時(shí)，結(jié)合提交的紙質(zhì)、電子資料，能對(duì)學(xué)生做出比較全面地考評(píng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)公平公正。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，根據(jù)我校材料成型及控制專業(yè)特點(diǎn)，積極調(diào)整課程設(shè)計(jì)教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)方法，提高師生的互動(dòng)性，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)理念，能有效提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，達(dá)到比較理想的培養(yǎng)要求。以專業(yè)特點(diǎn)為基礎(chǔ)探索的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)方法積極引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識(shí)參與工程實(shí)踐，可為今后其他實(shí)踐性課程的課程設(shè)計(jì)教學(xué)提供一定的參考。