冀慧　賈冠華

摘? ? 要：工程教育堅持以學生為中心，注重理論知識的實踐運用。文章以土木工程專業(yè)“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程為例，對標工程教育專業(yè)認證的畢業(yè)目標，介紹了本課程的教學目標，并就課程的教學現(xiàn)狀及存在的問題進行了梳理，結(jié)合實踐教學經(jīng)驗，從教學模式、教學要點等方面進行了改進及探索，以期實現(xiàn)課程教學目標，培養(yǎng)土木工程專業(yè)實踐型的創(chuàng)新人才。

關(guān)鍵詞：工程教育；“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程；教學模式；教學要點

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1002-4107（2023）05-0054-03

2016年6月，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，一方面，我國的工科教育資格與成員國之間實現(xiàn)了多邊互認，推動了中國工程教育規(guī)范化、國際化的發(fā)展；另一方面，為更好地應對產(chǎn)業(yè)變革帶來的挑戰(zhàn)，工科教育要求注重人才質(zhì)量的提高，培養(yǎng)具有國際視野的工程師，促進工科教育的改革與發(fā)展[1-2]。我國工程教育專業(yè)認證的核心理念是“成果導向，以學生為中心，持續(xù)改進”。土木工程作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，在專業(yè)培養(yǎng)模式改革、教學計劃制定及課程講授中需要注重以學生為主體，不斷改進教育質(zhì)量，培養(yǎng)能夠解決復雜工程問題的土木工程創(chuàng)新人才。

“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”是土木工程專業(yè)本科生的一門專業(yè)選修課程。學生通過該課程的學習，熟練掌握PKPM等結(jié)構(gòu)計算軟件操作技能，從而提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析能力、施工圖繪制能力及綜合創(chuàng)新能力，培養(yǎng)自主學習和終身學習的意識，為畢業(yè)后從事工程設(shè)計工作、解決實際問題打下良好的基礎(chǔ)。

一、“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程教學現(xiàn)狀

“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程一般安排在本科第七學期，2學分，包括16課時理論授課及16課時上機操作。前序課程包括“工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計原理”“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計”“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計”等。課程以PKPM軟件運用為主，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件介紹、不同結(jié)構(gòu)體系的建模方法、SATWE結(jié)構(gòu)計算、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計及施工圖的繪制等。

對標土木工程教育專業(yè)認證的畢業(yè)目標，本課程的課程目標與土木工程專業(yè)畢業(yè)目標對應關(guān)系如表1所示。

目前，“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程存在以下問題：（1）學生在前序課程中學習了工程結(jié)構(gòu)荷載、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計等專業(yè)基礎(chǔ)知識，但是，學生缺乏對知識點的系統(tǒng)性整合，對結(jié)構(gòu)的布置方法及結(jié)構(gòu)設(shè)計要點認識不足，對課程中提到的相關(guān)知識點無法及時反饋。（2）結(jié)構(gòu)計算的難點及重點在于設(shè)計參數(shù)的選取，軟件學習過程中，學生更注重軟件的操作及模型的建立，對計算參數(shù)的含義及確定方法掌握不扎實，普遍缺乏對結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、標準及圖集的運用能力。（3）隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展及設(shè)計規(guī)范的優(yōu)化，結(jié)構(gòu)計算軟件更新較快，任課教師對新技術(shù)、先進設(shè)計理念等更新不及時，加之自身缺乏工程設(shè)計經(jīng)驗，過多地依賴教材實例，無法體現(xiàn)實際工程問題及設(shè)計技巧，課程往往限于軟件的演示及操作流程的介紹，無法調(diào)動學生的學習興趣及熱情，影響了課堂教學效果。（4）由于軟件權(quán)限等問題的限制，學生對結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的使用僅限于課程本身，缺乏實踐運用及操作機會。（5）評價方式單一，傳統(tǒng)的考核方式為筆試和機試相結(jié)合，考題相對單一，無法在規(guī)定時間內(nèi)真實有效地反映學生對軟件的掌握情況及設(shè)計思路。

二、“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程教學模式及要點

（一）教學模式

“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程注重對學生實踐運用能力的培養(yǎng)，重點是使學生掌握一種設(shè)計軟件的應用、掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計流程、正確理解結(jié)構(gòu)工作性質(zhì)， 進而達到“能力”培養(yǎng)的目的[3]。學習過程中需要結(jié)合土木工程專業(yè)前期的專業(yè)基礎(chǔ)課程的基本原理，進行系統(tǒng)整合梳理，這是本課程的難點之一。此外，本課程服務(wù)于實踐，在授課中要注重培養(yǎng)學生的實踐動手能力。結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)計劃及學生學情分析，本課程采用了“三元一體”的教學模式，基于“課堂講授”“工程實例”及“實踐訓練”實現(xiàn)知識獲取、知識內(nèi)化及知識遷移，通過系統(tǒng)化的教學模式，鍛煉并加強學生歸納總結(jié)、主動學習的能力（圖1）。“課堂講授”主要圍繞施工圖繪制軟件模型的建立、計算參數(shù)的確定、計算結(jié)果的校驗及結(jié)構(gòu)優(yōu)化展開，授課過程中需要密切結(jié)合工程規(guī)范及標準，方便學生掌握參數(shù)的確定方法，同時幫助學生建立專業(yè)嚴謹?shù)膽B(tài)度，養(yǎng)成良好的行業(yè)習慣?！肮こ虒嵗敝饕Y(jié)合實際工程案例，通過計算書及施工圖，幫助學生強化知識要點在實踐中的運用，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題并積極探索的能力?！皩嵺`訓練”包括機試考核、課程實踐、配套課設(shè)、結(jié)構(gòu)大賽及畢業(yè)設(shè)計等內(nèi)容，幫助學生鞏固深化相關(guān)知識，提升實踐能力及團隊協(xié)作能力。本課程“三元一體”的教學模式注重專業(yè)知識的綜合應用，強調(diào)專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)，突出以學生為中心的教學理念，有助于學生專業(yè)素質(zhì)及工程能力的提高。

（二）教學要點

1.實例教學，突出工程運用

工程實例教學有助于讓學生理解知識及其應用情境[4]。教學過程中，通過具體工程實例的引入，幫助學生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程及方法，通過實例中存在的問題，強化學生對知識的理解及軟件的掌握。例如，在框架結(jié)構(gòu)分析計算時，通過汶川地震中某居民樓的模型建立，輸入汶川地震波，分析結(jié)構(gòu)的受力及變形情況，并與實際結(jié)構(gòu)破壞情況進行對比，鍛煉學生的建模分析能力，同時，有效地將混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震等知識系統(tǒng)運用于實例分析，通過與現(xiàn)場圖片的對比，驗證了結(jié)構(gòu)分析的有效性，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)計算的重要性。

2.規(guī)范解讀，提高專業(yè)素質(zhì)

規(guī)范、標準及圖集對結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及表達進行了規(guī)范化統(tǒng)一。在授課過程中，設(shè)計參數(shù)的選定離不開規(guī)范的具體規(guī)定，根據(jù)授課內(nèi)容對應知識點，結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》及 16G 101 圖集增加了規(guī)范條文的講解，結(jié)合具體實例計算，深化學生對參數(shù)的理解，突出了工科教育的應用性，有助于學生養(yǎng)成嚴格遵守各種標準規(guī)范的習慣，使之具備良好的工程素質(zhì)。

3.實踐訓練，培養(yǎng)設(shè)計能力

首先，及時對軟件進行升級，通過與北京構(gòu)力等專業(yè)結(jié)構(gòu)軟件服務(wù)公司等進行校企合作，獲得軟件與教學支持，新版軟件對傳統(tǒng)加密鑰的方式進行了優(yōu)化，采用授權(quán)碼的方式，學生可自主進行軟件的安裝及使用，不受時間、地點的約束。其次，“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程除了16學時的實踐課程外，配套安排一周的“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件計算”的實踐課程，要求學生完成對實際工程的完整結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工圖繪制，一方面，提高并強化了學生對結(jié)構(gòu)計算軟件的掌握，另一方面，也鼓勵學生學習掌握其他結(jié)構(gòu)軟件，并加以對比分析，引導學生自主探索及學習。另外，通過指導學生參加專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽，鼓勵學生將所學知識融合運用到結(jié)構(gòu)設(shè)計中，引導學生正確判斷計算結(jié)果的正確性和合理性，進行合理的優(yōu)化。在本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中也進一步提高了結(jié)構(gòu)計算軟件的運用程度，通過手算與機算結(jié)果的對比分析，強化了對專業(yè)知識的系統(tǒng)性梳理，同時提高了畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量及效率。

4.注重過程，實現(xiàn)全方位考核

考核采用“過程40%+總評60%”的方式，突破了傳統(tǒng)的機試+筆試的模式，注重過程的考核，在實踐課程及課堂講授中，重點考核學生的參與度、掌握度與自主學習能力，通過課堂問答、小組討論、翻轉(zhuǎn)課堂等形式，及時掌握學生的動態(tài)，通過雨課堂，了解學生反饋，便于教師及時進行教學方法等的調(diào)整。總評主要采用機試，擬建建筑以規(guī)則結(jié)構(gòu)為主 ，根據(jù)實際教學及學生的掌握情況，給定基本設(shè)計要素，以便學生在考試規(guī)定的時間內(nèi)能順利完成整個結(jié)構(gòu)的建模和計算，而成績差別主要體現(xiàn)在對具體細節(jié)，如參數(shù)、尺寸和材料等的掌握處理及結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，從而使期末考核既能反映學生學習水平，又能幫助他們查缺補漏 ，操作能力和知識水平更上一個臺階。該考核方式主要考查學生課程學習的整體效果是否達到教學目標的要求，充分體現(xiàn)課程考核的全程化、多元化思想。

5.融入思政，深化職業(yè)使命感

高校教育要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治教育工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人[5]。本課程通過工程實例、行業(yè)規(guī)范標準的解讀等，將思政內(nèi)容與課程內(nèi)容有機結(jié)合，培養(yǎng)理想堅定、專業(yè)扎實、勇于探索的工程專業(yè)人才。

三、教學成效

1.教學教研方面：基于過程考核，課程教學反饋及時，教師能及時、準確地掌握學生各階段的學習狀態(tài)，清楚學生在學習中遇到的困難，及時調(diào)整教學方法，解決教學中遇到的問題，教學質(zhì)量不斷提升，學校及學院予以肯定并提出寶貴意見，學生評教連續(xù)3年優(yōu)秀。

2.課程成效：學生理論聯(lián)系實際能力得到強化、學習參與度明顯提高；學生到課率及課堂參與度均明顯提高，對結(jié)構(gòu)設(shè)計流程及要點的掌握更加扎實，能夠?qū)ⅰ敖ㄖY(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程中的計算方法運用于課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量顯著提高。傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計主要進行簡單結(jié)構(gòu)的手算，由于結(jié)構(gòu)計算量大，因此，畢業(yè)設(shè)計題目多為多層框架及框剪結(jié)構(gòu)，借助PKPM等信息化的結(jié)構(gòu)計算軟件后，畢業(yè)設(shè)計題目的類別及要求更接近實踐工程，學生借助軟件可以完成高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計甚至是復雜結(jié)構(gòu)的計算分析，專業(yè)能力得到了進一步提高。文章匯總了近5年土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計題目類別及軟件使用率（圖2）。

3.升學就業(yè)：學生對學科知識點的梳理、歸納能力明顯提升，形成了專業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)，為更高層次的研究及學習奠定了基礎(chǔ)，利于將專業(yè)知識服務(wù)實踐工程運用，學生的考研升學率及就業(yè)率均顯著提高。

4.素質(zhì)拓展能力明顯提升：學生積極參加土木工程專業(yè)競賽及大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，多次榮獲山西省大學生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽一等獎、二等獎、三等獎。通過實踐賽事，學生鞏固深化了相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計知識，提升了實踐能力及團隊協(xié)作能力。

“建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計”課程堅持以學生為中心，以知識應用于實踐能力為主線，以專業(yè)基礎(chǔ)知識及軟件計算為依托，通過“課堂講授”“工程實例”及“實踐訓練”的“三元一體”教學模式，教學過程注重實例講解、規(guī)范解讀、實踐訓練、過程考核及思政融入，實現(xiàn)了從理論到實踐的有效結(jié)合，結(jié)合教學成效及時形成教學反饋，實現(xiàn)了完整的教學環(huán)節(jié)。有效激發(fā)學生自主學習的積極性，提高其自主學習、綜合運用軟件的能力，保證了課程目標的有效實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]? 華爾天，計偉榮，吳向明.中國加入《華盛頓協(xié)議》背景下工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐[J].中國高教研究，2017（1）：82.

[2]? 韓曉云，孫慶申.從“國際工程認證”到“雙萬計劃”：我國工科專業(yè)人才培養(yǎng)思路[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020，74（4）：1.

[3]? 安靜波，胡曉軍.“高層建筑結(jié)構(gòu)及輔助設(shè)計”教學體系改革與實踐[J].合肥學院學報（綜合版），2018，35（2）：142.

[4]? 劉建平，賈致榮，師郡.基于OBE教育理念的混合課程教學改革：以混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計課程為例[J].高等建筑教育，2018，27（6）：90.

[5]? 習近平在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)? 把思想政治工作貫穿教育教學全過程? 開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[N].人民日報，2016-12-09（1）.

編輯 丁俊玲