喬金麗 劉金春 杜青 杜闖 高淑玲

摘要：針對以理論為主的結(jié)構(gòu)力學的課堂講授模式無法滿足提高學生分析和解決工程實際問題能力的目標要求。在課程教學中引入CDIO工程教育理念，以工程項目為載體和借助ABQUS軟件平臺兩個方面，對課程教學模式進行重新的思考和設(shè)計。實踐證明，該理念指導(dǎo)下的課程改革可以建立符合土木工程學生學習特點的教學模式，更好地實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標。

關(guān)鍵詞：CDIO;結(jié)構(gòu)力學;工程案例;教學實踐

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）11-0197-02

結(jié)構(gòu)力學在土木工程專業(yè)整個課程體系中處于承上啟下的核心地位。本課程的任務(wù)是在學習的理論力學和材料力學等課程的基礎(chǔ)上進一步掌握結(jié)構(gòu)受力和傳力的規(guī)律，以及如何進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的學科。結(jié)構(gòu)力學通常有三種分析的方法：能量法，力法，位移法，由位移法衍生出的矩陣位移法后來發(fā)展出有限元法，成為利用計算機進行結(jié)構(gòu)計算的理論基礎(chǔ)[1-3]。

CDIO教育理念代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）、運行（Operate）?；趪覍Α白吭焦こ處熍囵B(yǎng)計劃”的要求，根據(jù)社會對土木工程人才綜合性、系統(tǒng)性、實踐性和創(chuàng)新性的要求，圍繞這種素質(zhì)的培養(yǎng)需求和目前結(jié)構(gòu)體系教學中存在的問題，通過CDIO工程教育理念調(diào)整純粹的理論結(jié)構(gòu)力學教學轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ添椖炕蛘咄暾こ贪咐慕Y(jié)構(gòu)力學實踐教學[4-5]。

一、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學教學中存在的問題

1.重教輕學。這種教學觀念極大抑制了學生學習的主動性和積極性，很難挖掘?qū)W生個性，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

2.落后的教學方法制約了學生的創(chuàng)造性。課堂教學中，教師的理論課程的講授占據(jù)了課程全部時間，師生之間缺乏互動交流，學生的創(chuàng)新能力和自學能力也難以培養(yǎng)，交流溝通和團隊精神更是無從談起。實踐教學環(huán)節(jié)流于形式，脫離工程實際，不利于學生培養(yǎng)宏觀的系統(tǒng)工程觀。

3.學生團隊合作意識以及交流溝通能力差。課堂教學內(nèi)容偏重經(jīng)典理論講解，忽視對學生團隊意識的培養(yǎng)以及溝通能力的訓練。

二、基于CDIO的工程實例教學

利用工程實例教學來強化學生的結(jié)構(gòu)力學和工程相結(jié)合的概念。模型取自云南昆明地區(qū)內(nèi)六層異形柱混凝土框架的民用住宅工程，8度抗震設(shè)防Ⅲ類場地，原結(jié)構(gòu)的薄弱部位是底部三層。

根據(jù)CDIO思想，首先，對該問題進行構(gòu)思。為了研究異形柱框架混凝土住宅結(jié)構(gòu)薄弱層的抗震性能，同時，從方便性以及模型反映原結(jié)構(gòu)薄弱層的真實性等方面考慮，簡化選取原住宅結(jié)構(gòu)前三層中的一榀平面框架進行研究。

其次，對該工程問題進行設(shè)計。模型的邊柱橫截面為T形，中柱橫截面為十字形?？蚣艿木唧w尺寸與配筋如圖1所示，縱筋選用HRB400，箍筋選用HPB235，模型框架用C45細石混凝土澆筑，保護層厚度為10mm。

最后，對該問題進行實施。利用ABQUS對其提供了一種功能強大且相對便捷的分析方法。網(wǎng)格模型圖如圖2所示，計算結(jié)果的變形圖如圖3所示。

普通異形柱框架柱腳受力較大但并未出現(xiàn)明顯破壞，混凝土各層梁端變形嚴重。與實際工程相符。最終實現(xiàn)以學生為中心，達到全面提高學生的動手能力和學習效果的目標。

三、結(jié)語

在結(jié)構(gòu)力學課程教學中融入CDIO教育理念，指導(dǎo)學生嘗試用結(jié)構(gòu)力學的工程理論指導(dǎo)工程實踐，真正從應(yīng)試能力培養(yǎng)過渡到實際應(yīng)用能力培養(yǎng)。該模式對大學生的自學能力、綜合運用知識能力和實際工程的解決能力起到了促進作用。

參考文獻：

[1]于桂蘭，曹艷梅，賈影，等.工程化教學理念在《結(jié)構(gòu)力學》課程中的實踐[J].教育教學論壇，2018，（7）：99-101.

[2]路維，楊建功，王邵臻，等.結(jié)構(gòu)力學課程教學方法改革和實踐的探討[J].教育教學論壇，2017，（19）：125-126.

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[5]劉哲，胡文龍.基于CDIO理念及實踐類項目的結(jié)構(gòu)力學課程改革研究[J].高等建筑教育，2014，（3）：52-57.