劉少波 方 釗 詹 瑒
(南京工程學院建筑工程學院 江蘇·南京 211167)
隨著中國經濟的快速發(fā)展,我國的大學教育逐漸從精英化過渡為大眾化,從而繼研究型大學和教學型大學之后,涌現(xiàn)出一大批應用型大學。這類高校以理論與實踐相結合的教學模式,培養(yǎng)出適應當地社會經濟發(fā)展需求的應用型人才。它不僅要求學生掌握專業(yè)知識,還注重鍛煉學生的動手能力和綜合思維能力。
《PKPM建筑結構設計軟件》課程是土木工程 (建筑工程方向)專業(yè)的學生進行建筑結構設計的一門計算機輔助設計課程,它要求學生通過使用PKPM結構軟件進行結構模型分析計算,進而繪制結構施工圖。該課程具有非常強的工程實踐性,它對整個土建類本科教育課程體系起到了承上啟下的作用。它讓學生不僅可以有效地回顧《房屋建筑學》、《混凝土結構設計原理》、《結構力學》、《建筑抗震設計》、《土力學》和《基礎工程》等專業(yè)課的知識點,還可以深刻地了解相關的國家建筑規(guī)范和圖集,從而讓學生未來可以更好地擔任建筑結構設計的工作崗位。鑒于此,許多應用型大學都已將該課程開設為土建類本科的必修專業(yè)課。
針對《PKPM建筑結構設計軟件》的課程特點,國內許多教學研究者們都對該課程的教學模式進行了研究。徐漢勇等依照工程教育認證的核心理念和評價標準,對該課程的能力目標、主要教學內容、教學實施和教學考核等方面展開研究。王曉飛指出了學生在畢業(yè)設計中使用PKPM軟件進行建筑結構分析時所需要關注的一些關鍵問題,以此提高學生的結構設計能力及其畢業(yè)設計質量。焦瑋結合自己的教學經歷,分析了該課程目前存在的問題主要來自于教材的滯后、教師工程設計經驗的缺乏和學生的怠慢,并在教學內容和教學方法上提出了相應的建議。趙海燕以培養(yǎng)學生實踐技能為目標,提出了該課程在教學內容、教學方法和考核方式等方面的改革舉措。李文雄發(fā)現(xiàn)了采用以實例為線索的逐步教學模式,可以讓學生更好地培養(yǎng)設計和分析能力。胡尚瑜等運用工程范例的教學法,將該課程分為結構概念設計、結構優(yōu)化設計和結構構造措施設計三個能力訓練模塊,發(fā)現(xiàn)可以更好地培養(yǎng)學生的結構設計能力。
綜合以上的研究可知,該課程采用項目教學方法可有效地調動學生的主動性,但是該課程專門以培養(yǎng)應用型人才為導向的教學模式卻并不多。因此,本文將結合南京工程學院的實際情況,以培養(yǎng)應用型人才為理念,從教材的選擇、教學內容、教學實施和考核方式等方面對《PKPM建筑結構設計軟件》課程教學進行了改革探討。
隨著計算機技術的進步和工程需求的增加,以及建筑設計規(guī)范的不斷修訂,PKPM建筑結構設計軟件都會出現(xiàn)頻繁的版本升級,從而保證該軟件具有更加強大的功能和實用性。然而,每一次的版本更新都會讓該軟件的操作界面和功能發(fā)生變化,而且市面上針對新版本的書籍往往會來不及跟進。如果采用市面流通的 PKPM 建筑結構設計軟件指導書籍作為《PKPM建筑結構設計軟件》課程教材的話,必然會影響培養(yǎng)應用型人才的教學效果。因此,為了培養(yǎng)與時俱進的應用型人才,學校需要不間斷地對PKPM建筑結構設計軟件進行版本升級,并統(tǒng)一采用新版本軟件上的用戶手冊作為該課程的教材。
根據應用型人才的培養(yǎng)計劃,《PKPM建筑結構設計軟件》課程一般安排在本科教學的第7學期,為期一周。它的課程目標為掌握利用PKPM建筑結構設計軟件進行結構建模、數據輸入和計算分析,利用相關的專業(yè)軟件進行結果圖形的顯示和結構、構件配筋圖的繪制。PKPM建筑結構設計軟件經過幾代的更新之后,現(xiàn)具有結構、砌體結構、鋼結構、鑒定加固和預應力等多個功能模塊,如表1所示。然而,每一個功能模塊,都會涉及不同的操作命令,使得該軟件的操作命令眾多。根據課程目標和目前工程需求,此課程則采用該軟件中的SATWE核心的集成設計模塊作為教學內容,可分為:結構建模;SATWE分析與結果;砼結構施工圖;基礎設計。
表1:PKPM建筑結構設計軟件的功能模塊
依照教學內容,該課程采用交互式教學與項目教學相結合的方法,最大限度地培養(yǎng)學生的動手能力和結構設計思維。具體的操作為如下:
(1)該課程的上課地點為學校計算機機房,上課時教師和學生為一人一機,并讓教師的電腦為主機,借助網絡教學管理軟件進行交互式教學。即教師可以通過該管理軟件,將主機或任一臺電腦的操作屏幕界面在學生的電腦上展示出來,讓學生更為真實地感受教師的每一個操作和技巧,或者教師可觀看所有學生的電腦屏幕,讓教師可以了解到每個學生的掌握程度,進而隨時調整上課節(jié)奏。
(2)該課程以一個典型的實例工程項目為主線,貫穿所有的教學內容。這種實例工程項目可以選用本學校的教學樓、宿舍或者醫(yī)院等等,并且課程的初期向學生提供該工程項目的設計資料,如項目地點,建筑草圖,所在的地質條件,建筑功能要求等等。之后,教師需要依次向學生演示如何根據設計資料進行PKPM建筑結構設計的操作過程,以及講述相應操作的意義,再讓學生自主地進行上機實操,真正地做到手把手教導。在每個教學環(huán)節(jié)后,教師都要向所有學生的操作進行總結和點評個別學生的錯誤,并且選取個別優(yōu)秀的學生,讓其講述自己的結構優(yōu)化分析計算思路,從而激發(fā)學生的結構設計興趣。
該課程的考核方式分為學習過程和學習效果,其成績分別占總成績的30%和70%。其中,學習過程考核為考勤和作業(yè),學習效果考核為該實例項目的設計成果。為了讓學生可以更加地進入建筑結構的設計工作崗位,對設計成果的要求基本與設計院的一致,需要提交該實例項目的全套建筑結構計算書和施工圖。為了保證學生能夠順利完成學習效果的考核,教師務必保證考勤和作業(yè)。該課程的作業(yè),即為學生在每節(jié)課所做的操作文件。
隨著應用型大學的興起,培養(yǎng)出適應市場需求的應用型人才已成為土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的首要任務。本文總結前人關于《PKPM建筑結構設計軟件》課程的教學經驗,以應用型人才培養(yǎng)為導向,結合自身院校的情況,指出該課程應采用軟件最新版本的用戶手冊作為教材,將SATWE核心的集成設計模塊為教學內容,使用交互式教學與項目教學相結合的教學方法,以設計院的標準進行學習效果的考核。這些改革措施和建議,為同類院校土木工程專業(yè)培養(yǎng)與時俱進的應用型人才提供參考依據。