李濤 鄭七振 彭斌 陳剛 尹強(qiáng)

基金項(xiàng)目：2019年上海市教育科學(xué)研究項(xiàng)目——?jiǎng)?chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷：“創(chuàng)新認(rèn)識(shí)與實(shí)踐”課程的理工科大一學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)（項(xiàng)目編號(hào)：C19122）。

通信作者：李濤（1974—），女，博士，講師，研究方向?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合損傷，E-mail：litao@usst.edu.cn。

摘要：該文通過對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽的詳細(xì)介紹和深入分析，論述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽對(duì)土木工程本科生創(chuàng)新思維培養(yǎng)和創(chuàng)新能力訓(xùn)練的促進(jìn)作用。針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽的特點(diǎn)以及當(dāng)前“新工科”背景下對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，提出了基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽開展學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)和創(chuàng)新能力訓(xùn)練的基本思路。分析表明，該文的建議與國家培養(yǎng)新時(shí)代卓越工程師的理念相契合。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽在幫助學(xué)生建立創(chuàng)新思維模式的同時(shí)，可以有效提升學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和熱情，達(dá)到提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽 ?土木工程專業(yè) ?大學(xué)生 ?創(chuàng)新思維 ?創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???文章編號(hào)：1672-3791（2021）12（c）-0000-00

Abstract： The promotion effects of structural design competitions （SDC） on the innovation thinking training and ability cultivation of college students in civil engineering are discussed in the paper by comprehensively introducing and analyzing the SDC of the civil engineering specialty. According to the characteristics of the SDC and the need of the talent cultivation of the civil engineering specialty under the “new engineering ” background at present， the basic ideas of carrying out the innovation think training and ability cultivation are presented based on the SDC. The results show that the proposal is consistent with the idea of cultivating excellent engineers of the new era in China. The SDC can help the students achieve the purpose of promoting their innovation ability by establishing the innovation thinking model and enhancing their study interests and enthusiasm.

Key Words： Structural design competition; Civil engineering specialty; College students; Innovation thinking; Innovation abilities

國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)我國高等學(xué)校提出了培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的要求，把創(chuàng)新人才的培養(yǎng)放在了前所未有的重要位置[1，2]。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，根據(jù)國家和社會(huì)對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，高等學(xué)校土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐和探索，已過渡到以培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)的階段[3]。復(fù)合應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，不僅需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、優(yōu)秀的專業(yè)素養(yǎng)、學(xué)以致用的應(yīng)用轉(zhuǎn)化能力，還要具有能夠在已有學(xué)科理論、專業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)突破的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[5， 6]。常規(guī)的課程設(shè)置體系已基本上可以保證學(xué)生在學(xué)科理論和專業(yè)技術(shù)上的學(xué)習(xí)，但如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力，仍是當(dāng)前高等教育學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合應(yīng)用型人才所面臨的挑戰(zhàn)和課題[4]。

復(fù)合應(yīng)用型創(chuàng)新人才應(yīng)具備合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的綜合素質(zhì)。合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)由堅(jiān)實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)和前沿的新技術(shù)知識(shí)構(gòu)成，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的前提條件，二者的融會(huì)貫通則是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的實(shí)現(xiàn)渠道。優(yōu)秀的綜合素質(zhì)包括對(duì)報(bào)效國家的責(zé)任感，服務(wù)于社會(huì)的道德意識(shí)，融入集體的團(tuán)隊(duì)精神以及能夠堅(jiān)守崗位、承擔(dān)壓力的健康體魄，是學(xué)生具備創(chuàng)新能力的必要基礎(chǔ)。因此高校應(yīng)將優(yōu)化大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和提升大學(xué)生綜合素質(zhì)作為培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型創(chuàng)新人才主要途徑。新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)層出不窮，但如何將土木工程領(lǐng)域內(nèi)的科技進(jìn)步與本科生專業(yè)基礎(chǔ)理論相結(jié)合，卻成為了限制土木工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的瓶頸問題[7， 8]。

該文提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽提升學(xué)生創(chuàng)新能力的方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽使學(xué)生們?cè)谕瓿稍O(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科基礎(chǔ)理論知識(shí)和學(xué)科新技術(shù)的交叉運(yùn)用，有效提升了他們的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力，鍛煉了他們團(tuán)隊(duì)合作和吃苦耐勞的精神。而這一特點(diǎn)與新時(shí)代培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求非常契合。該文將基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科生的創(chuàng)思思維和創(chuàng)新能力的可行新和方法進(jìn)行探討和論述。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽提升學(xué)生創(chuàng)新能力的必要性及其發(fā)展現(xiàn)狀

在新的時(shí)代背景下，土木工程等老工科專業(yè)在對(duì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方面也與時(shí)俱進(jìn)地融入新的教育理念和模式。新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)層出不窮，但如何將土木工程領(lǐng)域內(nèi)的科技進(jìn)步與本科生專業(yè)基礎(chǔ)理論相結(jié)合卻成為了限制土木工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的瓶頸問題[7，8]。這些年來，各級(jí)教育部門為提升土木工程專業(yè)大學(xué)生的實(shí)踐能力，舉行了不同程度和范圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽。而各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽均要求大學(xué)生利用本科階段學(xué)習(xí)的專業(yè)理論知識(shí)，在指定時(shí)間內(nèi)通過對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)原理的分析和思考，完成組委會(huì)給定建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建，使所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)的使用功能和最低的建造成本。

最早的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽由同濟(jì)大學(xué)于2000年6月在上海舉行，稱為“第一屆同濟(jì)大學(xué)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽”。要求結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)在一周內(nèi)完成，結(jié)構(gòu)思想新穎，結(jié)構(gòu)分析全面并具有技術(shù)上的可行性和合理性?；诘谝粚媒Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽的成功舉辦，國內(nèi)很多高校也意識(shí)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的促進(jìn)作用，都紛紛開始舉辦種類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，省級(jí)、地區(qū)級(jí)別的比賽也如雨后春筍般在湖南省、河南省、浙江省以及華東地區(qū)、中南地區(qū)等如火如荼地開展起來。2005年，由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中國土木工程學(xué)會(huì)主辦，教育部、財(cái)政部首次聯(lián)合批準(zhǔn)發(fā)文在全國范圍內(nèi)開展第一屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽。第一屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽由浙江大學(xué)承辦，倡導(dǎo)國內(nèi)11所高校共同發(fā)起，29所高校參加比賽。全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽至2020年已成功舉辦14屆，第2至14屆分別在國內(nèi)各大著名高校舉辦，如第2屆在大連理工大學(xué)舉辦、第3至13屆在同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)、重慶大學(xué)、湖南大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)、昆明理工大學(xué)、天津大學(xué)、武漢大學(xué)、華南理工大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)舉辦，第14屆則由上海交通大學(xué)承辦。大學(xué)生們通過參加不同級(jí)別的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽活動(dòng)，不僅提升了扎實(shí)了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，在競(jìng)賽過程中也培養(yǎng)鍛煉了自身的科技創(chuàng)新能力。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維訓(xùn)練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的可行性

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽可以作為課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的補(bǔ)充和延展，起到促進(jìn)教學(xué)效果的目的，是提升學(xué)生解決、分析問題能力的有效途徑。高?？梢酝ㄟ^設(shè)立設(shè)計(jì)目標(biāo)，以專業(yè)興趣為驅(qū)動(dòng)力，以課堂講授專業(yè)知識(shí)為支撐，對(duì)學(xué)生進(jìn)行技能培訓(xùn)，以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽為抓手來培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新思維、訓(xùn)練大學(xué)生的創(chuàng)新能力?；诮Y(jié)果設(shè)計(jì)競(jìng)賽提升學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)體系包含學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、多學(xué)科知識(shí)交叉融合、綜合能力培訓(xùn)三部分內(nèi)容。

2.1 多學(xué)科交叉專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽涉及土木工程專業(yè)大學(xué)生在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論以及工程結(jié)構(gòu)抗震等多門課程的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)可以使學(xué)生具有正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，是順利完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽的前提和保障。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽中往往會(huì)給定擬設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的材料組成及相關(guān)力學(xué)性能，需要學(xué)生利用材料力學(xué)方法計(jì)算構(gòu)件截面的應(yīng)力并復(fù)核材料的強(qiáng)度。而結(jié)構(gòu)計(jì)算部分則要求學(xué)生必須掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原則和方法，能進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力計(jì)算和分析，確定最佳結(jié)構(gòu)體系。而結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中對(duì)傳力路徑、荷載分布和結(jié)構(gòu)特性的判斷則需要建立在夯實(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)之上。由于大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽的設(shè)計(jì)目標(biāo)均是在尋求滿足承載力的質(zhì)量最輕的結(jié)構(gòu)，質(zhì)量的考量在設(shè)計(jì)過程中就成為極為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)因素。因此多方案的對(duì)比是必不可少的重要環(huán)節(jié)，而這一環(huán)節(jié)通過手算完成是非常耗時(shí)的，需要計(jì)算機(jī)軟件來輔助，如ABAQUS、ANSYS、MIDAS等軟件。掌握必要的設(shè)計(jì)軟件也成為完成高質(zhì)量結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽任務(wù)的條件之一。在有了各門理論和技術(shù)課程知識(shí)的前提下，通過對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用方可獲得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽中設(shè)計(jì)目標(biāo)的最優(yōu)解。

2.2 創(chuàng)新思維訓(xùn)練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)

大學(xué)生在掌握了課程知識(shí)之后，應(yīng)能夠?qū)W以致用，達(dá)到“新工科”人才的培養(yǎng)目標(biāo)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽過程中，學(xué)生在課堂以外的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，通過在實(shí)踐中運(yùn)用課堂知識(shí)達(dá)到對(duì)各門知識(shí)的融會(huì)貫通，可有效增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。創(chuàng)新能力訓(xùn)練是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽的過程中開展的增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和培養(yǎng)創(chuàng)新思維的能力訓(xùn)練，可以提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新熱情，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，成為新時(shí)代所需要的具有創(chuàng)新能力的復(fù)合應(yīng)用型創(chuàng)新人才。創(chuàng)新能力訓(xùn)練過程中，應(yīng)當(dāng)為學(xué)生引入現(xiàn)階段國內(nèi)外前沿的科技動(dòng)態(tài)以及最新科研成果，在學(xué)生進(jìn)行以設(shè)計(jì)目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐操作中不是簡(jiǎn)單地機(jī)械學(xué)習(xí)，而是在實(shí)踐中尋找創(chuàng)新的靈感，在前沿的科技需求環(huán)境中發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的出口，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，保持聚焦科技前沿的熱情。通過創(chuàng)新能力訓(xùn)練，通過對(duì)前沿科技知識(shí)和動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)，提升了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽過程中保持敏捷的思維，找到科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)結(jié)果。創(chuàng)新能力的訓(xùn)練不僅有效促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，同時(shí)也不同程度地激發(fā)了學(xué)生們的創(chuàng)新熱情和創(chuàng)新觀念，提升了學(xué)生們?cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)踐過程中解決問題和分析問題的能力，為使學(xué)生成為新時(shí)代的復(fù)合應(yīng)用型人才奠定了基礎(chǔ)。

2.3 綜合能力培訓(xùn)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽不僅為學(xué)生們提供了運(yùn)用學(xué)科知識(shí)的機(jī)會(huì)，還可以鍛煉學(xué)生們的綜合能力，以參賽為契機(jī)使學(xué)生們系統(tǒng)地學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)與項(xiàng)目實(shí)踐如何有機(jī)地進(jìn)行結(jié)合，通過全過程參與提供領(lǐng)導(dǎo)與協(xié)調(diào)能力訓(xùn)練，并通過將設(shè)計(jì)成果以最優(yōu)化形式展現(xiàn)給評(píng)委的過程鍛煉學(xué)生們的表達(dá)能力和計(jì)算機(jī)操作能力。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽過程是復(fù)雜且極其艱苦的，需要學(xué)生承受一次次挫折后仍具有繼續(xù)奮斗的決心和信心，不能半途而廢。學(xué)生在無數(shù)的失敗過程中磨煉了意志，鍛造了不怕困難的勇氣和迎難而上的決心。這是新一代土木工程專業(yè)人才應(yīng)具備的堅(jiān)毅品格。同時(shí)，完成設(shè)計(jì)作品過程中團(tuán)隊(duì)成員密切合作、各司其職，培養(yǎng)了學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，極大地提升了學(xué)生們的溝通能力。此外在進(jìn)行競(jìng)賽技能培訓(xùn)時(shí)，應(yīng)基于創(chuàng)新人才的發(fā)展規(guī)律根據(jù)學(xué)生不同的個(gè)體特征采取不同指導(dǎo)方法，遵循因材施教的培養(yǎng)原則構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。根據(jù)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及知識(shí)基礎(chǔ)，結(jié)合土木工程專業(yè)特征，在競(jìng)賽技能培訓(xùn)中心讓學(xué)生養(yǎng)成自我思考的習(xí)慣，由設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)為興趣驅(qū)動(dòng)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠享受到自我價(jià)值的體現(xiàn)，感受到主觀能動(dòng)性在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽中的意義，在競(jìng)賽技能培訓(xùn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新熱情、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，實(shí)現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新能力的提升，為新時(shí)代復(fù)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供必要的條件和有力的支持。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽不同階段對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽主要包括接收組委會(huì)發(fā)布的競(jìng)賽題目，完成結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)答辯三個(gè)環(huán)節(jié)。一般情況下組委會(huì)發(fā)布競(jìng)賽章程則意味著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽的正式開始，各學(xué)校參賽隊(duì)伍針對(duì)競(jìng)賽題目準(zhǔn)備設(shè)計(jì)材料、討論設(shè)計(jì)思路，開始前期準(zhǔn)備。結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)階段學(xué)生將進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)、材料的性能試驗(yàn)、模型設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，以初步判斷所構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型是否滿足組委會(huì)競(jìng)賽要求和目標(biāo)。在現(xiàn)場(chǎng)答辯階段，學(xué)生們要將結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)思路和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)評(píng)委和觀眾，以獲得最佳的競(jìng)賽成績(jī)。以結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)階段為例，說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用。結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)階段包括對(duì)針對(duì)材料性能選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)成材料，通過材料試驗(yàn)確定材料力學(xué)參數(shù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型并根據(jù)不同材料特性選擇節(jié)點(diǎn)形式和構(gòu)件粘結(jié)方式，進(jìn)行理論計(jì)算確定截面形式和尺寸，利用軟件進(jìn)行承載力分析和變形計(jì)算等等。而學(xué)生創(chuàng)新能力的訓(xùn)練主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)選型和模型制作兩個(gè)階段。

3.1 結(jié)構(gòu)選型階段的創(chuàng)新思維訓(xùn)練

每年的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽要求都會(huì)有所不同，但總體上可分為兩類，一類是直接給出結(jié)構(gòu)的類型，另一類是不限定結(jié)構(gòu)類型，但需滿足承載能力和位移邊界條件。兩種類型的競(jìng)賽要求都需要學(xué)生對(duì)不同結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)特性比較熟悉，掌握結(jié)構(gòu)體系在各種荷載效應(yīng)作用下的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生則具有了選擇合理結(jié)構(gòu)體系的基本能力。而在結(jié)構(gòu)體系的選擇階段也是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽過程中最能夠體現(xiàn)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，發(fā)揮創(chuàng)新能力的環(huán)節(jié)。在這個(gè)過程中，學(xué)生們可以將對(duì)不同結(jié)構(gòu)體系的理解融入結(jié)構(gòu)選型的設(shè)計(jì)理念之中，發(fā)揮對(duì)結(jié)構(gòu)體系的想象力，正是學(xué)生創(chuàng)新能力的充分體現(xiàn)。但是需要指出的是，結(jié)構(gòu)選型時(shí)學(xué)生創(chuàng)造力的表現(xiàn)需要建立在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和力學(xué)基本原理的正確認(rèn)知基礎(chǔ)之上，沒有正確的理論知識(shí)，所有對(duì)結(jié)構(gòu)體系的想象力都是空中樓閣。在2017年第一屆上海市大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽上，一個(gè)參賽隊(duì)伍的作品以結(jié)構(gòu)外形新穎、寓意深刻而受到現(xiàn)場(chǎng)評(píng)委和觀眾的好評(píng)，但由于對(duì)結(jié)構(gòu)體系中某構(gòu)件的受力分析判斷失誤，將受壓桿件設(shè)計(jì)成了由薄板構(gòu)成的受拉桿件，使得在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)初期還未加載到預(yù)定荷載時(shí)結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了主梁斷裂、節(jié)點(diǎn)破壞整體倒塌，最終由于不能正常加載、結(jié)構(gòu)破壞的情況無法獲得競(jìng)賽成績(jī)。該參賽隊(duì)伍在結(jié)構(gòu)體系的選型時(shí)，充分發(fā)揮了隊(duì)員的創(chuàng)造力和想象力，但由于缺少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本力學(xué)分析能力而使創(chuàng)造力失去了應(yīng)有的價(jià)值，值得所有同學(xué)們引以為戒。

3.2 結(jié)構(gòu)模型制作階段的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在完成理論計(jì)算之后，就進(jìn)入到將圖紙上的設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)的階段。這時(shí)需要按照競(jìng)賽組委會(huì)的要求利用選定的材料搭建出真實(shí)的結(jié)構(gòu)模型。在這樣從圖紙到真實(shí)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)過程中，具體的模型處理方法會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性能產(chǎn)生很大的影響。仍以上海市首屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽為例，設(shè)計(jì)題目為大空間鋼架平臺(tái)，以最低自重滿足指定承載力要求。對(duì)鋼架結(jié)構(gòu)來說，桿件的截面尺寸可以通過計(jì)算軟件的分析得到，但每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在實(shí)際制作過程中怎樣滿足剛性節(jié)點(diǎn)的要求卻是一個(gè)關(guān)鍵的問題。剛性節(jié)點(diǎn)的制作需要學(xué)生們開動(dòng)腦力，展開想象，可以利用各種粘結(jié)材料或連接材料。上海理工大學(xué)的參賽隊(duì)通過對(duì)節(jié)點(diǎn)特性的分析，采用了利用針管注射方法將膠水注入節(jié)點(diǎn)接縫處粘接桿件的方式處理剛性節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)外側(cè)還利用粘貼小板帶起到加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的作用。然而這一方法在一定程度上卻加大了結(jié)構(gòu)的自重，在最終結(jié)構(gòu)評(píng)分時(shí)沒有優(yōu)勢(shì)。同濟(jì)大學(xué)參賽隊(duì)采用紙質(zhì)膠帶纏繞方法制作節(jié)點(diǎn)，不僅保證了節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度，而且由于紙的質(zhì)量較輕，紙質(zhì)膠帶纏繞法的剛節(jié)點(diǎn)方案極大程度地減小了結(jié)構(gòu)的自重，最終以最小的結(jié)構(gòu)重量保證承載力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取得了第一名的好成績(jī)?？梢?，在結(jié)構(gòu)模型制作過程中，要求學(xué)生在鍛煉動(dòng)手能力的同時(shí)，展開想象，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型的制作方法，有效地激發(fā)了學(xué)生們的創(chuàng)新熱情，是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的最佳階段。

4 結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽涉及多學(xué)科知識(shí)的交叉和前沿科技知識(shí)的積累，創(chuàng)新思維訓(xùn)練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)是新時(shí)代復(fù)合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的核心。學(xué)生通過參加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，不僅鍛煉了自身的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和綜合實(shí)踐能力，也訓(xùn)練了創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。通過在教學(xué)中貫通實(shí)踐與創(chuàng)新環(huán)節(jié)，加強(qiáng)課程間與課程內(nèi)創(chuàng)新意識(shí)的有機(jī)融合，結(jié)合靈活多變的學(xué)科授課方式和創(chuàng)新能力訓(xùn)練機(jī)制，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽作為高校第二課堂創(chuàng)新實(shí)踐培養(yǎng)體系的核心載體，在培養(yǎng)具有國際視野和優(yōu)秀創(chuàng)新能力的復(fù)合創(chuàng)新型人才的過程中發(fā)揮非常重要的作用。

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