徐桂弘，任 旭

(貴州理工學(xué)院土木工程學(xué)院，貴州貴陽 550003)

0 引言

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》理論推導(dǎo)和規(guī)范條文占據(jù)主導(dǎo)地位，理論性強(qiáng)，學(xué)習(xí)起來枯燥無味。由于其先修課程設(shè)計到：高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、彈性力學(xué)等課程，此外該課程還設(shè)計到了工程設(shè)計和工程施工內(nèi)容。學(xué)生普遍放映該課程的難度較大，因此，教學(xué)效果一直不理想。

為緩解這種不利的局面，有一些高校配備了實驗課程，但實驗課程基本都是一些觀賞性實驗，學(xué)生很難有實際操作的機(jī)會。部分高校開展了技能訓(xùn)練課程和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，鼓勵學(xué)生參與，但是該采用此種方式，畢竟參與的學(xué)生人數(shù)是有限制的，一般不會全員參與同一個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。此外還有一些高校，通過實驗平臺或者基于BIM軟件教學(xué)方式，訓(xùn)練學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件鏈接能力和工程現(xiàn)場的操作能力，但是對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力方面沒有明顯的提高[1-3]。

還有一些不具備實驗條件的高校，為了達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的，同時也為增強(qiáng)學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理這門課程的深層次理解，在教學(xué)過程中會組織到施工工地或大型工業(yè)廠房進(jìn)行參觀、觀看視頻資料措施。這種教學(xué)方法，在某種程度上起到了積極的作用，但是對于學(xué)生更全面的理解鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的基礎(chǔ)性問題及我國鋼結(jié)構(gòu)所面臨的問題、培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識問題、解決問題的能力是有限的[4-6]。

1 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程改革思路

1.1 基本概念體系教學(xué)

“項目化”教學(xué)的第一步是要給學(xué)生首先建立一些基本的概念及原理框架。這個過程大概需要6個學(xué)時左右。

1.2 發(fā)現(xiàn)問題

在通過課堂教學(xué)建立起基本概念體系后，任課教師可根據(jù)具體的情況安排學(xué)生分組，教師根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的具體章節(jié)一一與學(xué)生分組配對選擇。作為高校的教師，對申請國家自然基金或者省自然基金的格式都非常熟悉，任課教師可以按照這種方式(項目意義、項目研究現(xiàn)狀、項目研究內(nèi)容、項目可行性、創(chuàng)新性等)，讓學(xué)生在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教材范疇內(nèi)，尋找自己感興趣的問題，組員發(fā)揮自己的特長，寫一份項目的申請書。這個過程大概需要2個學(xué)時即可完成。

將學(xué)生的分組問題完成后，由于本科學(xué)生的基礎(chǔ)較弱，任課教師需要挑選重要的章節(jié)，進(jìn)行講解，如：梁的扭轉(zhuǎn)、梁腹板的屈曲后強(qiáng)度、格構(gòu)式構(gòu)件軸心受力特性、實腹式壓彎構(gòu)件截面受力特性等。在這個講解過程中，為了增強(qiáng)學(xué)生更直觀的對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的理解，可以將引入數(shù)值模擬的教學(xué)方法。這樣可以生動的模擬一些學(xué)生不容易想象的鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式、破壞方式，如：彎曲失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)等這個過程至少要30個學(xué)時。

1.3 解決問題

學(xué)生選定題目后，在教師的指導(dǎo)下下載和閱讀文獻(xiàn)。學(xué)生在這個過程培養(yǎng)總結(jié)問題的能力，特別是在撰寫開題報告的過程中，學(xué)生通過閱讀大量的文獻(xiàn)，歸納出其所涉及的問題的前沿性問題及尚待解決的問題。然后，根據(jù)項目組的條件，制定自己的項目研究方案。這個過程可以培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力。

當(dāng)學(xué)生本組的課題，并撰寫了開題報告后，教師可以組織開題答辯活動。在這個過程中，教師可對各個項目組選定題目的可行性、可操作性能進(jìn)行評價。

1.4 完成課題

完成課題是一個復(fù)雜的過程，其中涉及到理論學(xué)習(xí)、數(shù)值模擬、模型試驗甚至是現(xiàn)場試驗等環(huán)節(jié)。在這個過程中，學(xué)生難免遇到困惑。針對這種現(xiàn)象，任課教師設(shè)置“問題課堂”，在這堂課中，專門針對學(xué)生所面臨的問題，進(jìn)行講解或者尋找解決方法。完成課題，是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，任課教師及所在的教學(xué)單位應(yīng)互相協(xié)調(diào)溝通，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實驗條件和學(xué)習(xí)條件。

1.5 課程考核

課程考核的意義在于對學(xué)生各個項目對課題的完成情況進(jìn)行評價。由于是“項目式”教學(xué)的方法，課程考核的成績也是根據(jù)項目的程序進(jìn)行評定。其具體的考核指標(biāo)如表1所示。

表1 考核指標(biāo)(總分100分)

2 結(jié)語

本文提出“項目化”教學(xué)與“數(shù)值模擬技術(shù)”相結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教學(xué)改革方法，改變了以往教師出題，學(xué)生解題的千篇一律的方法，讓同學(xué)們帶著自己的需求和興趣去尋找自己要解決的問題。在解決問題的過程中，學(xué)生需要閱讀大量的參考文獻(xiàn)、制定個人的研究內(nèi)容、研究路線及研究方案、學(xué)習(xí)數(shù)值模擬的方法。這個過程培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，在答辯過程中鍛煉了學(xué)生在有限時間內(nèi)精準(zhǔn)簡練地表達(dá)能力。通過撰寫開題報告和結(jié)題報告，培養(yǎng)了學(xué)生的文整技能。

數(shù)值模擬輔助課程教學(xué)的新模式突破了傳統(tǒng)的板書或多媒體教學(xué)方式，豐富了教學(xué)手段，同時也使課堂教學(xué)更生動，有助于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

本文提出“項目化”教學(xué)與“數(shù)值模擬技術(shù)”相結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教學(xué)改革方法，本課題的研究成果可推廣到其他專業(yè)的教學(xué)中，也可根據(jù)教學(xué)需要，靈活添加多媒體動畫、實驗器材和典型教學(xué)情境。對于探索鋼結(jié)構(gòu)課程實踐教學(xué)新模式、探索切實可行的實踐教學(xué)實施方案具有十分重要的現(xiàn)實意義。