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土木工程专业建筑结构课程教学改革

2020-02-25 09:54 来源:土木工程论文 人参与在线咨询

摘要:当代建筑实践对结构专业和建筑专业之间的相互理解和融合提出了更高的要求。同时,也对建筑结构设计与施工配合提出了更高的目标。针对土木工程专业建筑结构课程的教学现状,从课程体系、教学内容和教学考核方式三方面对其不足进行了分析。对三方面的教学改革进行了探讨,并提出了相应的改革方案。旨在激发学生对土木工程专业建筑结构课程的学习兴趣,提高其在建筑结构设计和施工中的创新能力。

关键词:土木工程;建筑结构;教学改革

建筑是建筑物与构筑物的总称,是人们为了满足社会生活需要,利用所掌握的物质技术手段,并运用一定的科学规律、风水理念和美学法则创造的人工环境。古罗马建筑家维特鲁威在《建筑十书》中提出了建筑的三标准:坚固、实用和美观[1]。我国的建筑方针是适用、安全、经济、美观。两者大同小异,说明建筑方针在经历千年后,基本保持不变。

一、建筑实践与课程教学现状

在我国当代建筑实践中,对于大部分普通结构工程师和建筑师而言,很少思考对方专业的考虑因素,常因相互不理解而发生矛盾。结构设计作为从属工作,常被认为是限制建筑师创造力的原因[2]。在这种情况下,建筑方针较难全面贯彻。目前处理的方式主要有以下两种:一种是套用之前的经典案例,基本能保证建筑方针的贯彻,但结果使设计缺乏创新;另一种是盲目冲锋,对新奇形式狂热追求,结果基本上是存在缺陷,不能保证建筑方针的全面贯彻。施工和设计常被认为是相对独立的工作,但当面对复杂结构时,会出现施工困难,设计目标较难实现的问题。就现象而言,上述问题是由设计师导致的。但归根结底,却是建筑结构课程的教育教学出了问题。在中国,建筑专业和结构专业的教学是完全分置的。同时由于受传统文化的影响,存在“重艺轻技”的倾向[3],导致建筑专业与结构专业在各方面的融合是相对薄弱的。在建筑实践中,通常结构工程师的工作只是通过计算使建筑结构满足规范要求,并未真正参与到设计和施工当中。教学目标应对接社会实践需求,学校应为行业培养其需要的人才。在日本,建筑专业与结构专业是设置在同一个学院中(道路、桥梁、地下等专业设置在其他学院),在大二结束以前,所有学生要同时进行建筑专业和结构专业的基础课学习,并非常注重学生建造施工思维的培养,大三开始选择专业方向(建筑专业和结构专业)。这对两个专业的学生在之后学习工作中的相互理解提供了有力保证,也为之后设计人员与施工人员的相互沟通提供有力支持。在欧美,受其科技文化的影响,虽然学科分置,但从教育、设计到行业学会等各个方面,建筑专业和结构专业的融合程度,以及设计和施工的配合程度是相当高的,两个专业的学生在建筑各方面的认知上是基本一致的。如何培养学生具有一定的建筑基本知识,并能将其与结构施工知识融合,是我国土木工程专业建筑结构课程教育教学需要面对的问题。

二、课程教学存在的问题

1.课程体系存在不足。我国的土木工程专业结构工程课程体系分为结构工程的基本知识部分和结构工程的专门知识部分。基本知识部分包括结构分析、荷载与结构设计准则和结构设计基本原理。专门知识部分包括结构工程设计、结构试验与测试和结构工程施工[4]。建筑结构课程体系应包括结构工程基本知识和相应的建筑结构设计、建筑结构试验和建筑工程施工。在土木工程专业建筑结构课程体系中,作为建筑结构实践的重要背景知识,建筑基本知识的相关课程是长期被忽略的。在建筑实践中,该部分成为结构工程师的知识盲区,与建筑师之间的不理解也由此产生。目前,传统的土木工程专业建筑结构课程体系是落后于建筑实践需求的。2.教学内容存在不足。土木工程专业建筑结构课程的教学内容包括静力分析、动力分析、稳定分析、荷载分类、可靠度分析、钢筋混凝土基本原理、钢结构基本原理、建筑结构设计、结构工程施工等。教学内容呈现条理化和公式化,重视结构计算,以定量计算分析为根本目的。与建筑专业的关联度不高,使学生缺乏对建筑的定性综合认识能力。同时,建筑结构设计课程与结构工程施工课程内容是相互独立的,融合度较差。学生学习枯燥机械,缺乏主动性和探索性。导致大部分学生停留在为通过考试而学习的层面上,缺乏把建筑结构课程学习的知识转化为建筑实践中需要的知识的能力。因此,通常在完成课程学习后还是不能进行建筑结构设计或施工控制及组织管理。3.教学方式和考核方式存在不足。土木工程专业建筑结构课程存在概念多、公式多、符号多的情况,教学方式以讲授知识点为主,对知识点的应用缺乏介绍。学生对知识点的来龙去脉知之甚少,缺乏对知识点的深度理解。学生在学习时较难将各个知识点连成串,形成整体结构概念。在学习过程中,学生缺乏对建筑结构真正的思考,导致在之后的设计工作时缺乏创新能力。施工课程教学方式分为授课和实习两种方式。授课同样也是以知识点为主,施工实习通常设置为4周,只能看到很少的施工内容。缺乏对施工的整体认识,导致在之后的施工工作中缺乏控制管理能力。建筑结构课程的考核方式基本采用闭卷考试的方式,该种考核很难达到教学目的。

三、教学改革的探讨

1.结合行业特点,调整课程体系。强调建筑专业基础知识对建筑结构课程学习的重要性。在学时条件允许的情况下,在课程体系中增加一定量的建筑专业基础选修课,增强学生对建筑专业的理解。同时,强调结构设计与结构施工配合的重要性,增强学生对施工力学与施工控制的认识,在教学允许的情况下,将部分施工课程的基础内容前置。从建筑到结构,从结构到施工,使学生获得全面的认知。2.结合专业特点,调整教学内容。教材编写应符合宏观—微观—高层次宏观的认知规律,从建筑空间概念入手,从建筑空间引出结构体系布置。针对不同的建筑空间,探讨不同的结构体系。之后再进行结构分析,构件计算及结构构造的内容。再进行施工力学分析,探讨施工控制。3.结合课程特点,调整教学方式和考核方法。教学方法上,强调以具体的工程案例为中心的教学方式,在对经典高层建筑结构和大跨空间结构案例的学习过程中,将知识点以连成串的形式教给学生,将结构知识在建筑实践中的具体应用,以及与建筑专业和建筑结构施工的具体配合讲通讲透。采用录制完整施工过程录像这种浓缩的方式让学生经历整个施工过程,帮助学生形成整体(建筑—结构—施工)概念。部分课时采用小组教学,让学生以小组为单位进行课堂讨论和PPT报告,介绍专业最新的发展方向,针对新方向,在课堂上讲各自的看法、观点和思想,和同学交流讨论,由问题带动学习,促进学生思考。使学生以思考的方式学习相关课程的知识点。在注重知识点的同时,加强知识点的活化与应用。

四、结语

随着社会对建筑要求的提高,对结构专业与建筑专业的融合要求也在提高,对设计与施工的配合要求也在提高。专业间和工种间的认知障碍将会对建筑实践过程产生越来越大的阻力。在学科分置的当下,对相关其他专业内容在本专业教育中进行渗透,是解决当下问题的一个可行办法。

参考文献:

[1]维特鲁威.建筑十书[M].北京:北京大学出版社,2012.

[2]陈朝晖,龙灏,等.走出建筑结构教育的困境———建筑学专业建筑结构课程体系的重构[J].高等建筑教育,2015,24(1):13-18.

[3]潘毅,李彤梅,等.建筑类建筑结构课程教学改革探讨与尝试[J].高等建筑教育,2010,19(6):119-121.

[4]李国强,陈以一,等.土木工程专业结构工程课程体系与教学内容改革总体方案[J].高等建筑教育,2002,43(2):53-54.

作者:刘俊 单位:上海理工大学

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