一、大學生結構設計競賽概述

1994年，清華大學土木工程系舉辦了第一屆結構設計大賽，當時的題目源起于清華大學的一座觀賞性小橋——“蓮橋”的建造。2000年，根據清華大學的策劃方案，浙江大學在校內組織開展了首屆大學生結構設計競賽，后晉升為浙江省大學生結構設計大賽。2004年，由浙江大學倡議，清華大學、同濟大學、哈爾濱工業(yè)大學、東南大學等國內著名高校共同聯(lián)合發(fā)起了全國大學生結構設計競賽。為此，國家教育部高等教育司頒布了《全國大學生結構競賽章程》。2005年，在國家高等教育司和中國土木學會教育工作委員會的聯(lián)合主辦下，第一屆全國大學生結構設計競賽在浙江大學舉行。全國大學生結構競賽是由國家教育部、住房和城鄉(xiāng)建設部、中國土木工程學會聯(lián)合主辦，是目前國內土木工程專業(yè)最具影響力的大學生科技創(chuàng)新活動賽事，已被教育部列為大學生九大科技競賽之一，旨在通過對所學知識的綜合運用，提高學生的動手能力與思維能力，突出創(chuàng)新精神，強調團隊精神，將理論知識轉化為解決問題的能力，通過結構設計大賽將課堂理論與實踐緊密結合起來，其在促進土木工程專業(yè)教育事業(yè)發(fā)展、營造良好的學習探究氛圍等方面發(fā)揮著積極作用。

嘉興職業(yè)技術學院一貫注重學生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，建筑專業(yè)也是學校近幾年重點發(fā)展的專業(yè)。近年來，建筑專業(yè)為培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力，積極組織學生參加土建學科領域的各項比賽，其中就包括浙江省大學生結構設計競賽暨全國大學生結構設計競賽選拔賽，并在短短的三年里，就獲得了三等獎一項，二等獎兩項的好成績。在參與競賽指導的日子里，筆者見證了學生在做模型的過程中，創(chuàng)新思維、實踐能力、學習主動性及團結協(xié)作能力都得到很大的進步。與此同時，也暴露出一些問題，例如學生的力學分析計算能力和力學軟件的應用都較薄弱。因此，筆者對建筑結構相關課程的教學改革進行了嘗試和探索，希望能讓更多的學生受益于面向學科競賽的教學手段和方法，進一步提高學生結構設計制作能力。

二、基于大學生結構設計競賽的教學改革內容

筆者一直擔任大學生結構設計競賽小組的指導教師，通過指導學生的結構模型設計，從大學生結構設計競賽的視角去審視我校土木工程專業(yè)教學工作存在的缺陷和不足，深感在教學中要著重提高課程的應用性和實踐性，以提高學生對課程的學習興趣和積極性，以便引導教學改革工作朝著健康的方向發(fā)展和進步，筆者認為需要積極做好以下幾方面的工作：

1.建立健全高效的工程力學課程體系。依照大學生結構設計競賽的基本精神，可以做好以下幾個方面的工作：①遵循工程力學實踐性強的學科特點，實現(xiàn)對于教學課程內容的重新塑造，摒棄其中過于復雜的理論講述，引入多媒體資源，構建對應的教學案例，將應用型內容作為教學重點，激發(fā)學生積極去思考和探究的熱情。在教學方法和手段上，可以嘗試將提問教學法、歸納對比教學法、小組討論教學法和案例教學法融入其中，以實現(xiàn)對于學生潛能的激發(fā)，使得學生形成獨立思考問題的習慣。②增加力學軟件的學習。結構分析計算是學生的薄弱之處，而結構設計大賽要求參賽學生需要撰寫計算書，對結構力學性能進行分析。這里可以使用力學軟件來輔助計算，比如用力學求解器、PKPM等。之前的教學缺乏對這些軟件的系統(tǒng)學習，致使參賽學生軟件使用不熟練，計算書撰寫基本由指導老師代勞。應該開設結構設計軟件課程，使學生掌握基本的結構設計軟件，輔助結構分析，這對學生的專業(yè)素質提升有很大的幫助。

2.加強開放性試驗教學。首先，在基礎知識部分的課堂講授中，介紹國家規(guī)范和標準的背景知識與資料，以及典型工程試驗實例，并及時把結構試驗最新研究成果引入教學中。其次，增加開放性實驗。在開放性試驗中，學生可以到實驗室親自制定試驗方案，親自動手制作試件，親自進行試驗操作和數據處理，然后進行成果分析與整理。教師僅起指導作用，這樣可極大地調動學生的學習積極性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。由于試驗內容為綜合型系列試驗，因此在試驗過程中，學生可得到較為系統(tǒng)的試驗技能訓練，加深對課程基本理論和內容的理解及應用，同時還可促進和加強實驗室的建設工作，收到良好的教學效果。

3.工程結構課程體系改革。在結構課程教學方面，增加學生對所學知識運用的環(huán)節(jié)，比如結構課程里面，增加學生制作常見構件模型，并計算模型構件受力等教學內容。在課程教學中理論一定要結合實際，要讓學生接觸實際工程中相關的構件，增加感性認識。其次，結構設計競賽對課程建設和學生學習有著重要作用。結構競賽模擬了實際工程“可行性研究—方案設計—制造—調試—驗收”的全建設過程，側重鍛煉計算與動手能力，使得學生的自主意識和創(chuàng)新能力得到了極大的提高，對他們迅速走入工作崗位有著積極的效果。而參加結構競賽的同學人數受到限制，不能使所有的學生都從競賽中獲益。因此，可以在實訓環(huán)節(jié)采用模擬結構競賽的方法鍛煉學生自主設計、自主搭建、自主完成實驗的能力。

三、基于大學生結構設計競賽的教學改革成效

為了系統(tǒng)地總結經驗，筆者進行了關于結構競賽活動的調查研究，發(fā)出問卷并回收197份，召開座談會2次，收集單項總結報告12份?；谡{研分析結果，筆者認為基于大學生結構設計競賽的教學改革對學生產生了以下積極的影響：

1.激發(fā)了學生的學習興趣。學習的原動力來源于興趣，調查表明，72%的學生對結構設計競賽持贊同度，學生認為結構設計競賽對專業(yè)知識學習有促進作用的占絕大多數。由于競賽的目的明確，緊密結合課堂教學，學生能力提高非常明顯，競賽過程使學生的實際技能和創(chuàng)新能力、競賽意識、心理素質都得到鍛煉和提高，使學生意識到了今后工作的重要性。比賽不但營造了氛圍，還提高了學生動手解決問題的能力和把理論知識與實踐結合的能力。

2.促進了高校的學風建設。學科競賽有一定的規(guī)則，有時間規(guī)定，比賽有多個形式不同的內容，有一定的組織性、連貫性。競賽要求學生要有嚴謹的態(tài)度，分工合作，思維創(chuàng)新，對學風建設的開展是有力的保證，學生也在這個過程中潛移默化地形成了良好的學習行為習慣。

3.營造了良好的學習氛圍。競賽通過不同環(huán)節(jié)的活動來引導和催生學生對學習重要性的認同、知識價值的認識、對學習知識的興趣、對學習的意志行為力，形成一種心理氛圍，進而使所有成員受到影響，通過活動的發(fā)散效應創(chuàng)造了良好的學習氛圍。

4.增強了學生的就業(yè)競爭力。競賽模擬了實際工程“可行性研究—方案設計—制造—調試—驗收”的全建設過程，側重鍛煉計算與手動能力，使得學生的自主意識和創(chuàng)新能力得到了極大提高，對他們迅速走上工作崗位有著積極的作用。部分學生已經把結構競賽獲獎的情況寫入到個人的求職簡歷中，把它作為就業(yè)求職的“加重砝碼”，幫助他們得到用人單位的認可。

5.促進了實驗室的建設。競賽過程中涉及模型加載，且占總分值的80%。我們在力學實驗室的基礎上經過改造，建成了創(chuàng)新能力培養(yǎng)實驗室。創(chuàng)新能力培養(yǎng)實驗室主要有三個功能：一是陳列往年的模型，供同學們參考學習；二是作為結構模型制作場所；三是推進結構設計競賽設備的研制。

6.提高了學生的綜合素質。通過結構設計競賽，學生的綜合素質得到了鍛煉，成效明顯，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①鍛煉了學生的團隊協(xié)作能力。通過合理的分工，緊密聯(lián)系，不少來自于不同專業(yè)的組員在取得了成績的同時，建立了深厚的友誼。②提高了學生的軟件應用能力。部分組員為了分析計算，自學了結構力學分析軟件，并且查閱了大量的資料，提升了專業(yè)能力。③提高了學生的動手能力。模型制作是大學生結構競賽的重要環(huán)節(jié)之一。在這個環(huán)節(jié)中，參賽隊員需要在大賽組委會指定的地點和規(guī)定的時間內，使用大賽組委會統(tǒng)一提供的模型制作材料和制作工具進行參賽結構模型的制作。④提高了學生動手實驗的能力。結構競賽有一個模型加載環(huán)節(jié)，分值占了總分的80%，要求學生具有良好的動手實驗的能力。學生在平時訓練的時候利用實驗室做了大量的實驗，對儀器的使用及實驗分析能力得到了加強。⑤鍛煉了學生的意志品質。不少競賽隊員為了完成作品，通宵設計與制作，為了了解知識，閱讀了大量的信息和資料。通過比賽這樣一個過程嘗試了競爭，樹立了正確的競爭意識，培養(yǎng)了集體榮譽感。做模型的過程序中品嘗到成功的喜悅和失敗的痛苦，積累了人生的經驗，鍛煉了意志和品格。⑥提高了學生的口頭表達能力。結構競賽設有現(xiàn)場答辯環(huán)節(jié)，這是學生對參賽作品設計方案創(chuàng)新性的總結和匯報，能夠鍛煉學生的口頭表達能力和匯報自我成果的能力。