钢结构工程论文范例6篇

钢结构工程论文

钢结构工程论文范文1

1.教材内容脱离实际工程

目前,大多数高职院校使用的钢结构教材内容偏重钢结构设计,主要包括钢结构的材料、钢结构的连接及构造要求、基本构件的设计与验算、钢屋盖体系等,而钢结构构件加工制作和现场安装等内容比较少、从施工单位对学生的反馈情况来看,他们在工作中正缺少这部分一线钢结构技术人员必备的基本技能。因此,现行的“钢结构工程施工”教材已与高职高专人才培养的要求脱节。

2.实践教学滞后

目前,大多数高职院校课程教学偏重理论教学。即使辅以一定的课内实践教学,也仅是带学生参观钢结构工厂和工地,学生仅仅只获得一定的感官认识,而动手能力得不到任何提升。

3.“双师型”教师匮乏

“钢结构工程施工”课程的特点需要实际经验丰富的教师,而高职院校讲授该课程的教师,尤其是年轻教师,大多理论知识扎实,而实际工程经验比较缺乏,但高职更注重的是学生工作技能的培养,而不仅是基础理论知识的传授。这就要求教师必须同时具备丰富的工程实践经验,这样才能培养出具有一定的理论素养又有良好的动手能力的学生。“双师型”钢结构教师的匮乏制约了高职毕业生钢结构施工技能培养。

二、“钢结构工程施工”课程教学改革

1.工作过程为导向,开发合理的课程内容结构

钢结构行业人才不但要懂钢结构基础知识,而且要熟悉钢结构现场施工技术。高职院校培养的正是有一定理论知识和较强动手能力的专业技术人员,而高职毕业生正是钢结构施工企业主要人员的供给源。根据我院“全真模拟”的要求和“任务驱动、项目导向”教学模式,通过市场调研,结合钢结构施工企业对人才的专业素养需求,钢结构的教学内容应遵循“实用为先、够用为度”的原则,着重从以下几方面来组织教学内容:

(1)钢结构的材料包括钢结构常用材料的种类、标注方法、材料力学性能和破坏形式等。

(2)钢结构的连接常用的连接方式——焊接和螺栓连接。本部分内容应作为基本技能对学生进行讲授,包括连接的计算与复核、适应范围及质量检验标准,并结合施工图认识连接。

(3)简单构件的设计方法对工程中常见的轴心受压构件、受弯构件和拉、压弯构件的设计方法与构造要求,应作为学生必须掌握的基本技能。

(4)施工图识读能力的培养图纸是工程师的语言,识图能力是对土建施工技术人员的最基本要求,也是必须掌握的基本技能。通过识读轻型门式钢架结构施工图纸,完成识读笔记,既可以让学生掌握结构体系整体概念,又培养了他们的识图能力。

(5)钢结构施工技术学习主要介绍钢结构工程构件加工制作、现场吊装技术和钢结构涂装技术。

2.建立施工现场实训基地,强化实践教学

要想提高学生的动手技能,必须强化“钢结构工程施工”课程实践教学,而校企合作是一种很好的方式。选择规模大、生产管理规范、技术先进的钢结构施工企业作为校企合作单位,发展校外实习基地,建立了“厂中校”“教学工厂”。钢结构构件的加工制作工序比较繁复,理论教学只能纸上谈兵,应组织学生到钢结构制作工厂去参观,请一线技术人员讲解各种构件的制作过程,对质量和精度的控制要求,通过看、听、摸亲身感受构件的加工制作工程。对钢结构的现场安装,由于受到时间安排、距离远近和现场安全管理等制约,可以利用录制的现场施工视频组织现场教学,同时聘请合作单位中的项目经理或专家讲解安装工艺及质量控制点。将理论教学融入实践教学,强化了学生对这部分知识的掌握。同时,课程设置专项实训周,并设置具体工作任务。教师和合作企业有经验的工程师一起作为指导教师指导学生完成,根据实际情况选择合适的指导方式。可以派学生到钢结构施工企业进行顶岗,让学生在真实的生产环境中,学习和了解工程中的实质性内容,做到“学中干,干中学”;也可以在学校设置虚拟岗位,请企业技术骨干或专家到学校来指导学生。

3.“双师型”教学团队的建设

“双师型”教师对高职院校教师提出了更高的要求和压力。钢结构施工教师除了要有扎实的理论知识,还要有精湛的技能技巧,能精通钢结构深化设计、懂钢结构识图与图纸会审、熟知钢结构加工制作与安装过程、具备钢结构质量验收与现场管理等钢结构专业方面的能力。可以通过以下途径强化“双师型”教师培养:

(1)与校企合作单位实行人员互派,企业选则经验丰富的技术骨干和能工巧匠来校授课;学校选派相关教师到钢结构施工企业进行挂职锻炼,在企业从事实际钢结构工程的施工管理,时间可为一学期或暑假两个月,这样实现“工教”结合,增强专业技术实践能力。

(2)针对采取新技术、新工艺的钢结构工程,组织相关教师到现场参观学习钢结构工程施工技术,通过和现场技术人员的的相互交流学习,对实践知识进行查漏补缺。

三、实施建议

(1)通过对企业进行调研,编写与市场需求相适应的“钢结构工程施工”校本教材。教材应以工作过程为导向来设计课程内容与教学手段,紧紧围绕能力目标与综合项目组织教学。同时,在教学过程中理论与实践教学同步,任务驱动,培养学生的职业素养。

(2)教学手段和教学方法应该多元化。理论教学以多媒体教学为主,制作紧贴实际工程的教学课件,建立声像资料库;在教学方法上综合应用“案例教学法”“现场教学法”“任务驱动教学法”等多种方法;在教学过程中应结合学生特点因材施教,激发学生学习兴趣,提高学习效率。

(3)考核应侧重动手能力和解决实际问题的能力,采用过程考核和成果考核相结合的方法。

钢结构工程论文范文2

基金项目:黑龙江八一农垦大学教学研究课题(ndjy11306)

作者简介:刘文洋(1981-),男,黑龙江八一农垦大学工程学院讲师,硕士,主要从事多高层钢结构和大跨空间结构研究,(e-mail)wyliu81@126.com。

摘要:结合应用型本科院校教学的实际情况,对钢结构课程体系进行了合理设置,并在理论教学和实践教学过程中以加强学生实践能力培养为目标进行了探索和实践。文章介绍了黑龙江八一农垦大学钢结构课程体系教学安排和具体做法,总结了教学过程中的经验以及应注意的问题,并对存在部分的问题进行了讨论,给出了具体建议。

关键词:钢结构课程教学;课程体系;实践能力;人才培养

中图分类号:g642;tu391文献标志码:a文章编号:10052909(2013)05004904随着中国钢产量的飞速增长,钢结构的应用也获得快速发展,广泛应用于大跨度结构、高层高耸结构、轻型结构和特种结构等领域。国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要已明确要求:当前,中国已一改过去钢材不足的局面,转而成为钢材供过于求,摆在日程上的课题早己不是少用钢材,而是积极合理地扩大钢结构在建筑中的应用。

鉴于钢结构的快速发展和广泛应用,工程界已提出“加强钢结构人才培养,造就一批钢结构高级工程技术专门人才”,“建立与钢结构发展相适应的教育体系,在校的结构专业学生应接受不少于80课时的钢结构课教育”的建议。可见,随着钢结构行业的快速发展,市场对钢结构专业人才的培养已经提出了更高要求,对钢结构专业人才的需求也将会越来越大,可以预见钢结构课程的地位将会越来越重要。

一、课程体系的设置

《高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲》[1]中把钢结构课程分为原理和设计两个部分,包括课程设计和毕业设计等。其中钢结构基本原理为专业基础课,课程目的是较全面地掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识,熟悉一些常用钢结构的分析原理;钢结构设计是专业必修课,课程目的是在掌握钢结构设计的基本原理基础上,学习常用钢结构的特点、基本设计方法、计算简图和内力分析,并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计、截面计算和构造处理,课程内容主要包括单层厂房钢结构、大跨钢结构和多高层钢结构。过去由于种种原因,学校钢结构课程建设存在一些问题,具体表现在以下几个方面。

(1)课程设置不合理。在专业课程的设置上重混凝土轻钢结构。混凝土结构课程90时数,而同样在土木工程专业课程中占有重要地位的钢结构课程学时数仅为50~60,钢结构设计只开设了一门大跨空间结构的选修课。学生仅仅学习了钢结构的连接方法以及常见的构件设计,对整体结构设计的概念和理解不够。过去,钢结构课程安排在第7学期(大四上学期),这主要基于先修课程基础知识学习的考虑,然而此时学生面临找工作、考研等诸多问题影响,很难把主要精力投入到专业课学习上来。

(2)实践教学不足。钢结构教学中的实践性教学环节仅有钢结构课程设计一项内容,学生在学习的过程中没有机会见到实际的钢结构建筑物,对于钢结构加工、制作更是不知所云。虽然教学实习中安排了认识实习和施工生产实习,但基本还是以混凝土结构和砌体结构为主,很少接触到实际的钢结构工程。此外,从毕业设计的选题看,几乎全部是混凝土结构,基本没有钢结构方面的毕业设计题目。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

刘文洋,等应用型本科院校钢结构课程教学探索与实践

事实上,过去很多学校在课程设置和教学实施上都或多或少地存在类似问题,但经不断探索已基本解决,并且在教学实践中积累了丰富的经验,形成了相对合理又各具特色的课程体系。学校自2006年以来通过几次修订教学计划,构建了钢结构系列课程体系(见表1),并在多年的教学实践中,不断改进和丰富教学内容,保证钢结构课程的教学质量。应该指出,由于课程设计安排在钢结构原理课学期末,目前设计内容主要局限于钢屋架结构,若能把课程设计安排在钢结构设计课程之后,则可以有更多的结构形式供课程设计选用。表1钢结构系列课程教学安排课程开课学期学时内容钢结构560钢结构基本原理钢结构设计630厂房钢结构、多高层钢结构大跨空间结构730网架、网壳、悬索等空间结构钢结构课程设计61.5周钢屋

架设计毕业设计813周各类钢结构设计二、理论教学的实施

专业课的教学目的在于通过具体工程对象的分析,使学生了解一般土木工程项目的设计、施工等基本过程,学会应用专业基础课程学到的基本理论,较深入地掌握专业技能,建立初步的工程经验,以适应当前国内用人单位对土木工程专业本科人才基本能力的一般要求[1]。

理论教学是培养学生专业技能和实践能力的基础,因此要重视理论教学环节。在教学中除了基本教学内容的讲授以外,还应特别强调以下几个方面在钢结构课程学习中的作用。

(一)重视力学基础与钢结构教学的结合

钢结构是一门理论性和综合性都很强的专业基础课,需要以材料力学、结构力学、荷载与结构设计原理等课程知识作为基础,因此在课程学习初首先回顾先修课程基础知识非常必要,以此引导学生复习相关内容,为学习钢结构课程打下良好理论基础。

(二)理论教学与工程实例相结合

理论教学稍显枯燥,在课程教学中应适当穿插工程实例以调整学生学习状态,调动课堂积极性。在绪论中结合钢结构的应用和发展介绍学生感兴趣的钢结构工程,引导学生讨论结构特点及选型、设计中存在的问题,或者在连接和构件分析与设计中介绍与某个问题相关的背景实例。例如:在讲授轴心拉杆设计时介绍索穹顶结构的组成和特点,以使学生对受拉构件能充分利用材料强度进而节省材料有直观认识;在讲授轴心压杆的稳定时介绍加拿大魁北克大桥和美国哈特福德体育馆由于构件失稳而导致结构发生倒塌破坏的例子,使学生了解相关问题的历史背景,也使学生充分认识到稳定对于钢结构的重要性。 在课程教学中结合演示性或学生动手参与的试验和实际工程中的影像资料进行讲解,使学生通过直观感受加深对钢结构基本概念和理论的理解。目前,一些有条件的高校建立了钢结构多功能教学实验平台[2],通过实验平台训练学生对钢结构构件和连接的实验技能,培养学生的创新意识与创新能力,教学成效显著。不具备条件的高校可以利用影像资料弥补这些不足。例如:由于学校实验条件有限,笔者所在的教研团队在钢结构加工厂拍摄了大量钢结构生产、制作过程的视频和图片资料,在课堂上结合相应的教学内容进行展示,也取得了较好的效果。

(三)理论教学与结构设计规范相结合

结构设计必然要结合结构设计规范,学生毕业后要从事钢结构设计工作,需要使用很多规范,在课程教学中把教学内容和相关规范要求结合起来,既能加深学生对抽象规范条文的理解,又能培养学生独立使用各种规范、查阅相关文献资料的能力。此外,在教学中还注重将注册结构工程师执业资格制度和注册结构工程师考试相关内容作一定介绍,引导和培养学生在这方面的兴趣,调动学生努力学习专业知识的积极性。

(四)计算机软件与结构分析设计相结合

目前钢结构的分析与设计基本采用专门的软件来完成,如ansys、abaqus、sts、mst、3d3s等。为使学生尽快掌握这方面的能力,适应以后的工作需要,在教学中引入部分计算机软件的演示和讲授。例如:演示使用ansys有限元分析软件进行钢结构基本构件和空间结构的计算分析,讲授sts设计软件进行钢桁架结构和钢框架结构的设计,介绍mst设计软件进行空间网格结构的设计。同时在后续的课程设计和毕业设计中鼓励学生使用相关软件进行结构计算和施工图绘制,进一步培养学生使用结构设计软件进行设计的能力。

三、实践教学的实施

实践教学环节是土木工程教学中非常重要的环节,在现代工程教育中占有十分重要的地位,是培养学生综合运用知识、动手能力和创新精神的关键环节,其作用和功能是理论教学所不能替代的。工程师最终的任务是将理论知识在实践中加以运用,并通过实践来验证理论结果是否正确,所以工程人员必须具备实践能力。同时,土木工程师还应具有一定的实践经验,很多工程问题的处理由于客观情况过于复杂,难以如实地进行理论分析,在很大程度上仍然依靠实践经验来解决[3]。

目前,钢结构课程的实践能力培养主要依靠课程设计、毕业设计等来实现。有条件的院校也可通过专业实习和观察演示性实验等环节组织学生开展讨论来认识、理解钢结构的组成、特点、应用及结构和构件的受力特性等。

(一)课程设计

学校钢结构课程设计内容仍为传统的钢屋架结构。虽然这种结构形式较为简

单,但其内容涵盖了轴心受力构件(桁架杆件)、受弯构件(檩条)及压弯、拉弯构件(当上弦或下弦有节间荷载时),主要为焊缝连接。因此通过完成设计,可以实现由基本构件、连接到简单结构选型、计算分析、设计和施工图绘制的训练。

在具体实施上,鼓励学生通过学习ansys、sts等软件完成结构计算分析和施工图绘制。通常,学生在进行结构计算分析时多采用ansys有限元软件或结构力学求解器并辅以手算校核的方式,而在施工图绘制阶段基本都采用sts软件来实现。通过这些训练,学生已基本能够熟练使用软件完成一般结构的设计工作。

(二)毕业设计

过去,由于钢结构应用不太广泛,很多高校的毕业设计题目都采用混凝土结构的形式,这也是过去在教学上重视混凝土结构而轻视钢结构的原因之一。但由于钢结构发展迅速、前景广阔,很多学生希望毕业后从事钢结构设计与施工方面的工作,或者选择了攻读钢结构方向的研究生,因此希望能有机会进一步深入地学习钢结构设计方面的知识。

近年来,在毕业设计中增加了一些钢结构方面的题目,如多高层钢框架结构、轻型门式钢架结构和网架结构等,尝试指导学生进一步学习和应用钢结构知识,实践效果良好。此外,除了基本的手算内容以外,还鼓励学生采用sts、mst等软件完成结构计算分析和施工图绘制工作。

通过认识实习—理论课教学—课程设计—毕业设计这样一系列教学环节的深入,使学生对知识的理解和掌握从简单到复杂、从理论到实践、从基本原理、基本构件到简单结构进而到复杂结构,培养学生工程设计的能力和思维。

四、结语

学校钢结构课程教学工作虽然在课程体系的设置、学生实践能力的培养上做了一定的思考、探索与实践,但同时与国内一些高水平大学在人才培养模式、教学条件、教学质量和教学效果等方面还存在差距,还需要在今后的教学实践中不断探索和努力,不断提高教学质量和人才培养质量,以适应钢结构行业对人才的需求。

参考文献:

[1] 高等学校土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及课程教学大纲[m].北京:高等教育出版社,2002.

[2] 王伟,赵宪忠,郭小农,等.钢结构多功能教学实验平台的研制与实践[j].高等建筑教育,2009,18(2):102-104.

[3] 林峰,顾祥林,何敏娟.现代土木工程特点与土木工程专业人才的培养模式[j].高等建筑教育,2006,15(1):26-28.

steel structure teaching in applicationoriented universities and colleges

liu wenyang, zhang zhaoqiang, liu jinyun

(college of engineering, heilongjiang bayi agricultural university, heilongjiang 163319, p. r. china)

abstract: based on the actual teaching situation of applicationoriented universities and colleges, the course system of steel structure is reasonably arranged and it has been put into practice in the teaching process to strengthen students’ practical ability. we introduced the teaching arrangement of steel structure course and some methods used in the teaching process in heilongjiang bayi agricultural university, analyzed problems should be paid attention to, and presented some suggestions for steel structure teaching.

钢结构工程论文范文3

关键词:应用型 高校教学 钢结构教学 改革

钢结构具有重量轻、强度高并且抗震性能好的特点,在房屋的建筑中得到了非常广泛的应用。近些年是中国钢结构技术、产业、市场快速发展的黄金时代,钢结构行业成为在国民经济建设中发挥着重要作用的新型产业之一。据了解,在欧美发达国家,钢结构建筑数量占总建筑数量的比重已经达到30%至40%,高的已经占到60%以上,而我国目前的比例仅为5%左右。按照《国家和建筑钢结构产业“十二五”计划》规划,“十二五”期间,将逐步实现年建筑钢结构用钢材占全国钢材总产量的10%左右,钢结构住宅建筑占到房屋总建筑面积的15%左右。总体来说,我国钢结构产业属于成长性朝阳行业,发展前景很好。因此,钢结构建筑方面急需大量的人才,土木专业学生毕业后接触到钢结构建筑的机会越来越多。

在现今的教学中,我国应用型高校的人才培养模式与社会的需要存在着很大的差异,为了使钢结构教学更加符合现今的状况,就需要对当今的教学模式进行一些必要的改革,尤其对钢结构实践方面的教学要起到足够的重视。

一、钢结构的教学现状

钢结构课程是土木专业的主要课程,是一门应用科学,不但理论性较强,而且密切联系实践。由于当今社会的飞速发展,传统的教学方法已经不能够满足现今社会对钢结构人才的需要了。随着多年的累积,致使越来越多的问题相继出现了。

1.理论知识不能充分运用到实践中

传统的教学中,教师一直都是以灌输的方式传授知识,学生只是一味地记笔记,而没有时间自己动脑想问题,这就造成了学生只会理论知识,而到了实际生活当中,却不懂得如何应用的状况。与此同时,也由于我国高校的教学工具和教学条件的限制,在实践教学方面较为欠缺,学生在课堂上接触的钢结构的实践知识少之又少,这就造成了在实际的教学中,大部分同学都能够很好地掌握课堂中的理论知识,而在实际的工程中却不能够很好地将理论知识进行合理的应用。

2.学生对力学知识掌握得不透彻

在钢结构的学习中,拥有一定的力学基础非常重要,但是经过多年的教学发现,部分学生对于力学的掌握并不是很透彻。导致他们在钢结构的学习中出现了许多理解上的困难,久而久之,他们对于钢结构的积极性就被打消了,逐步产生恐惧心理,进而产生厌学情绪。教师在教授钢结构的过程中,一定要注意力学知识的渗透与讲解,以便学生更好地掌握知识。

3.教学计划没有与时俱进

现代社会的发展使得钢结构在建筑中所占比重越来越大,但是我们的教学计划、相关课程的钢结构知识讲解等多年来并没有随之变化,教师还是采用传统的教学方法,不能够做到与时俱进。目前大多数应用型高校中,钢结构的课时量都不能够满足实际的需要,教材也只是围绕着一些理论进行展开的,学生无法更深层次地理解教材中的具体理论与规律,由于钢结构的总课时很少,导致缺少相应的实践教学。

4.教材的创新内容不多

随着科技的发展与进步,钢结构出现了许多的新技术、新材料、新工艺。为了使学生理解现今的状况,就需要在教材中多加入一些新的元素,使教材的知识体系得到创新。但是实际的教材却不是这样,教材中的知识点更新的速度比较慢,有些知识点已经不能够体现出现代钢结构的实际状况了,但是却依然当作是重要内容在讲述,学生无法学习到最新的知识,掌握创新的技术。

二、钢结构的教学改革

由于上文中出现的状况严重影响到了钢结构教学的效果,为了提高教学效率与教学质量,需要对钢结构的教学实施一些改革,具体可以采用以下方式:

1.教学计划的改革

要使钢结构的教学质量更高,就需要根据钢结构行业的具体需要,适当增加钢结构的学时量。在讲课的过程中,注意引导学生较为系统地掌握钢结构的相关知识,能够做到从基本理论、识图、预算、设计与施工方面使自己的知识体系更加健全与完善。目前的钢结构课程主要讲述的是钢结构的相关理论和设计知识,这就需要在相关课程中注意讲述钢结构建筑的预算、施工方面的内容。

2.教学手段的改革

(1)多媒体的应用

随着科技的进步,多媒体逐渐在教学中占据着主要的地位。由于钢结构是一门理论性与实践性都非常强的学科,其中的一些知识点比较难懂,并且抽象,仅凭教师的描述,学生很难真正理解其中的具体原理,所以在实际的教学当中,可以采用多媒体通过图片、动画、图纸等使知识点具体化,增加信息量,让学生更加容易理解。

举一个例子,在讲解钢结构节点构造(比如梁柱节点、主次梁节点等)时,为了使学生理解得更加透彻,就可以运用多媒体向学生展示一些与此相关的照片和模型。充分引起学生对钢结构的兴趣,与此同时,钢的具体结构也能更加直观生动地被学生掌握。这种运用多媒体进行教学的方式,不仅能够使课堂的氛围变得非常和谐与融洽,还能够节省教师书写板书的时间,能够使更多的知识在课堂上得到展示,让学生的课堂生活更加充实,学到的东西更多,理解得也更透彻。

(2)实践与理论相结合

教师在讲课的过程中,要注重理论知识的传输,还要结合相应的实践进行详细的讲解,将理论与实践进行完美的结合,才能使学生更加高效地掌握知识。这就需要适当地增加实践环节的教学,比如,通过工程实例与课程相结合的方式进行教学,可以结合实际施工时运用的图纸进行讲解,先让学生自己观察图纸,再由他们提出问题;也可以带学生到加工厂、工地进行参观,在学生亲眼看到钢结构的具体应用的时候,视觉上的冲击会使他们对知识的掌握更加牢固,进一步理解理论知识和工程实践之间的内在联系。

3.课程考核的改革

为了测试学生是否已经很好地掌握了知识,就需要定期对他们进行考核,这就要对考核方式进行相关的改革了。在实际的考核中,可以分为两个部分:理论的考核与实践的考核。一些学生对理论知识掌握得非常快,就可以直接对他们进行实践的考核,加强他们实践的能力;而对于一些基础不好的同学,就要加强他们对理论的掌握,与此同时,还要注重他们实践能力的培养。在理论与实践的双重考核之下,能够很好地了解学生对课堂知识的掌握情况,就可以根据学生的状况,来采取相应的手段提高教学的效率。

三、结语

通过上文的分析,我们可以预测到,钢结构在今后的建筑市场中会占有重要的地位,为了迎合市场的需求,需要培养出大批的高素质的人才。应用型本科高校作为培养应用型人才的圣地,就需要担负起这个使命,针对现今教育中的缺点,采取相应的对策,为社会培养出更多的优秀人才,加快我国钢结构行业的发展。

参考文献

[1]沈祖炎 陈扬骥 陈以一 钢结构基本原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2011。

钢结构工程论文范文4

关键词: 《钢筋混凝土结构》课程 课程特点 教学方法 改进措施

土木工程中钢筋混凝土结构是应用最广泛的结构形式,对于高等院校土木专业的学生而言,《钢筋混凝土结构》是一门必修的专业基础课,主要研究钢筋混凝土结构的力学性能、设计和施工方法[1-2],涉及建筑材料、建筑制图、高等数学、理论力学、结构力学等课程,并与其他专业课程,如砌体结构、建筑抗震、土力学与地基基础等形成课程体系,具有承上启下的重要作用,其教学效果直接影响整个专业的教学质量和所培养人才的知识结构。通过这门课程的学习,学生能建立起初步的结构概念,并为其他后续课程的学习奠定基础。本文结合钢筋混凝土结构课程的特点,提出了几项改进教学方法的措施。

1.钢筋混凝土结构课程的特点

钢筋混凝土结构是应用性很强的一门专业基础课,课程内容多、涉及范围广、公式多、符号多、体系庞杂,加上规范条文的约束性给教师的讲授和学生的学习都带来了一定的困难。其特点主要有以下几个方面。

(1)教学内容多、涉及范围广。钢筋混凝土结构课程的教学内容包括材料性能、设计方法、各类构件的受力(拉、压、弯、剪和扭)性能及其计算方法和配筋构造等[3],涉及内容非常广泛,既有理论推导,又有试验研究,还与规范条文、工程实际联系密切,因此教学难度较大[4]。

(2)公式多,规范条文多。公式多是该课程的另一个特点,这些公式逻辑推理强,涉及力学和数学,需要学生有坚实的数学和力学知识基础;课程常对一些不便、不必计算的内容进行规定,内容比较零散,系统性和逻辑性均较差,学生们常常感到杂乱无章、概念混杂。

(3)经验性强。混凝土结构的研究对象是钢筋和混凝土复合材料组合结构的力学性能、设计和施工方法,它不像材料力学和结构力学可以假定材料为弹性[4]。钢筋混凝土是弹塑性材料,其力学性能的影响因素多且离散性大,用纯粹理论的方法得出的结果往往与试验结果相差几倍乃至十几倍,这就决定其研究方法是在试验的基础上做出基本假定,得出半理论半经验的公式。学生学起来枯燥无味,抽象难懂,学习积极性不高。

(4)综合性强。建筑制图、建筑材料、理论力学、材料力学、结构力学是学习钢筋混凝土结构课程的基础。因此,要学好钢筋混凝土结构理论,学生就应在大学一年级和二年级的课程学习中打下良好的基础,建立合理的知识结构。特别材料力学、结构力学的有关知识是本课程学习的重点基础知识,是学生解决钢筋混凝土基本构件的截面几何关系、应力应变关系、内力平衡关系,以及计算钢筋混凝土框架等结构的基础。老师在《钢筋混凝土结构》专业基础课讲授过程中,要不断地帮助和引导学生复习过去的各种力学和材料知识,使学生的知识积累系统化并和本课程有机地结合起来,增强教学效果。

通过上面的分析,我们了解到钢筋混凝土结构这门课程知识多、涉及面广,与基础课程联系紧密,既有理论知识又有实践经验总结,还有规范条文。因此在教学方法上要紧密结合这门课程的特点,有针对性地采用适当的教学方法,增加学生的理论知识,提高其实践技能,改善教学效果不尽如人意的现状。

2.教学体会

目前,钢筋混凝土结构知识的传授基本是通过授课、答疑、作业这一程序完成的,学生在学习过程中普遍存在课堂学习理解不够、课程设计抄袭现象的问题;部分《高校钢筋混凝土结构》课程采用传统的板书教学,这种单一的教学方式枯燥呆板,不利于学生对理论知识的分析和理解,容易导致学生情绪懈怠,教学效果较差。我在几年的《钢筋混凝土结构》教学过程中,有以下几点教学体会。

(1)将传统与现代教学方法相结合,激发学生的学习热情。《钢筋混凝土结构》课程不仅有大量的理论公式,又与实践紧密相连。粉笔和黑板的传统教学方法是行之有效的教学方式,但仅沿袭传统的教学方法,既不利于学生理解各种枯燥的理论公式,又激发不了他们的学习兴趣,因而导致教学效果较差。为了改善教学效果,改变传统的课程安排――先学理论知识,然后生产实习,最后毕业设计这一过程。课堂教学前组织学生观看教学录像是十分必要的,这不仅使学生获得混凝土结构的感性认识,增加了学习的兴趣和动力,还让学生在教学过程中不感到枯燥乏味。多媒体、互联网、电子教案、计算机辅助教学CAI(Computer Assisted Instruction)等现代化教学手段为这一目标的成功实现提供了强有力的技术支撑。

(2)理论联系实际,重视课程设计与实践教学。理论知识是基础,掌握扎实的理论知识,可以为工程应用提供指导;工程实践能力是教学目的,只有具备实际工作技能,才能更好地服务社会[5-6]。在课程设计过程中,我们改变一个题目全班做的方式,采用分组设计的方法,一般四五个学生一组,设计一个大的题目。此种方法不仅巩固了学生的理论知识,培养了团队协作的精神,还大大减少了课程设计中存在的抄袭现象。学生的理论知识学习是一个系统的过程,然而,如何将理论知识应用到生产实践中是他们面临的一个非常重要的问题。组织学生参与各种实践活动是解决这个问题的一种有效方法,例如组织土木工程、工程力学、建筑学等专业的学生参加结构模型大赛,类似的实践活动,可以培养学生的动手能力,让学生对结构概念有更进一步的理解;或根据课程进度,以及所学的理论知识,有目的地到施工现场参观、学习,增强感性认识,积累工程经验,有意识地培养学生的实践能力。

(3)掌握教学重点,合理安排教学内容。根据钢筋混凝土结构课程内容多、涉及面广的特点,教师在教学过程中要掌握重点,合理安排教学内容。

(4)作为专业基础课程,《钢筋混凝土结构》应该有先进的教学内容,及时反映本学科领域的最新科技成果。近年来,随着材料强度的不断发展和新建筑材料的不断出现,结构和构件的设计方法在不断改进。因此,在教学过程中,我们不能局限于课本上的内容,而要一直紧跟本学科发展的脉搏,不断将最新科技成果引入教学内容,以此开阔学生的视野,激发其求知欲,使学生建立用发展的观点学好《钢筋混凝土结构》课程的基本思想。

3.结语

《钢筋混凝土结构》是土木工程专业的主干课程,存在教材内容多、课时少、难理解、实践性强等特点,要求教师采取行之有效的教学方法,在获得最好授课效果的同时,让学生学起来轻松。我基于几年的教学经验得出的结论:掌握本门课程的特点,采用将现代与传统相结合的授课方式,重视实践教学,充分调动学生的积极性,才能使学生学好并掌握好这门课程。

参考文献:

[1]叶列平.混凝土结构(上册)[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2]东南大学.混凝土结构(上册)[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[3]罗向荣.钢筋混凝土结构[M].北京:高等教育出版社,2003.

[4]马芹永.混凝土结构课程教学方法的研究与实践[J].淮南工业学院学报(社会科学版),2001,3,(4):96-97.

钢结构工程论文范文5

钢结构作为土木工程专业的主干课程。建立钢结构概念及开展工程应用实践,并了解该类型结构的发展现状是钢结构课程本科教学的首要任务。如何达到“卓越工程师教育培养计划”对该课程的教学要求,文章对此作了探讨。

关键词:钢结构;卓越工程师教育培养计划;教学研究

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:

10052909(2013)04005104

“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020)》的重大改革项目,也是促进中国由工程教育大国迈向工程教育强国的重要举措。其核心主旨是强化大学本科教育阶段学生实际工程能力的培养,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养造就一批创新能力强、适应企业发展的优秀工程师,以满足科学技术和社会经济快速发展对工程型人才的需求[1]。

钢结构作为土木工程专业的主干课程,对钢结构概念的建立及其工程应用实践,并了解该类型结构的发展现状是本科期间教学的首要任务。要实施和完成对课程教学有更高要求的“卓越计划”,应该重新设计和规划钢结构课程的教学内容和教学组织。

一、学科特点要求教学与实践具有系统性

土木工程是一个传统学科,它建立在力学理论、材料理论、工程机械、劳动组织,以及融资融券的现代金融手段和人类社会规划等基础之上,学科自身的高度系统性自然不言而喻。对初步进入学科领域的土木工程专业本科学生,如何在教学规划和组织中帮助他们由浅入深、由表及里地进行理论认识和实际操作训练,体现教学和实践的系统性,是“卓越计划”人才培养中应该建立的观念和目标。

(一)系统设置课程体系

目前,中国大多数高校土木工程专业的课程设置、教材、课程设计、实习规划和内容等,是建国初期在借鉴前苏联相关课程体系的基础上,进行调整而形成的大土木的课程设置。近年来国内外土木工程领域的科研和实践都有长足进展,然而新的科研成果和实践经验鲜有及时系统地编入本科教材,而传统的教材、课程学时计划等和当前行业的设计要求与手段明显脱节。表面上看,土木工程的设计、施工越来越依赖成熟的商业软件,但这并不意味着结构工程实践变得容易,恰恰相反,这样的进步对结构工程技术人员的理论功底要求更高,因为计算和控制手段的进步,意味着对结构性能要求更高,在技术上更加注重细节,对结构的理解更加深刻,更加接近结构的本质。因此,需要对现有课程设置进行认真研讨,及时补充新的设计要求和科研实践的新成果。

(二)系统设置实践内容

商业软件的成熟和快速发展,使结构设计手段完全脱离了旧有模式,表面看似乎一切设计程序都是参数化的,结构理论在设计过程中完全被参数取代,设计人员的理论水平似乎无法体现。事实上,这种表象误导了许多人,尤其是年轻学生。目前,实践中结构设计更加注重结构真实性能的分析,对设计理论的应用和探讨更加深入。比如,30年前,结构工程的设计领域几乎不涉及结构的弹塑性时程分析,但是目前对于高层建筑、大跨度结构,尤其是地震区的高层和超高层设计,结构弹塑性时程分析基本上是作为一个设计中必须的独立项目进行。欧美设计规范中应用较多的基于性能的抗震设计和结构抗连续倒塌设计,是中国旧规范中

的空白,几年前该内容仅仅出现在高校和科研院所的研究课题中,教科书根本没有涉及。随着研究理论的成熟,特别是近年该学科的高速发展,中国即将颁布的新规范明确了这些设计理论,对设计人员的理论要求也越来越高。类似于性能的抗震设计、结构抗连续倒塌设计等,诸多理论课程的结构动力学、混凝土非线性理论、结构有限元等,国内的本科教学计划却极少涉及。

如何适应行业实践的进步,特别是针对“卓越计划”的人才培养目标,本科教学过程中如何体现从理论到实践的系统性,是高校土木工程教师必须面对的课题。

二、 钢结构课程教学存在的问题

(一)现有教材体系

目前,本科阶段钢结构课程教学内容主要分为两部分:一是钢结构原理和钢结构设计;二是作为选修课的高层建筑钢结构、大跨度结构、钢—混凝土组合结构。其中钢结构原理是钢结构课程教学的基础、核心和重点,钢结构基本概念的建立和基本结构设计思路都是在这门核心主干课完成的。目前钢结构课程教材仍然沿用过去的结构“绪论—基本材料(钢材力学性能及影响因素)—基本构件的设计原理—简单结构设计”,课堂讲授也主要围绕教材内容进行。由于本科阶段的教学内容主要是专业基础,对该阶段的学生来说,这样的教材体系仍然适用。但是,从“卓越计划”的培养目标来说,让学生在本科期间这一有限的时间里,对土木工程结构整个知识体系有一个全面系统的认识,还需要任课教师进行有效的引导和讲解。

(二)本科期间钢结构课程教学特点

本科期间,钢结构课程教学重点在于使学生理解钢结构设计和施工的基本原理,其中结构钢的特性、钢结构的弹塑性性能、钢结构稳定性、使用环境和受力特点对钢结构性能的影响、钢结构的连接设计、连接构造等内容是教学的核心内容和难点。钢结构课程一般安排在土木工程三大力学(理论力学、材料力学、结构力学)和混凝土结构课程之后进行,一方面学生有了一定的材料力学和结构力学的基础,对结构有了初步认识。但是,对于三大力学在结构工程中的具体应用,是历届学生普遍反映的难点。这些问题的出现,反映出当代学生实践经验少,对工程材料和结构的感性认识不足,需要教师在教学过程中,针对学生特点组织教学。在课堂教学过程中,教师对钢结构知识点的讲解应有一个系统全局的把握,从感性认识和理论上帮助学生扎实掌握好钢结构的基本概念和工程实践的基本专业知识。

三、在钢结构课程教学中注重系统性

(一)钢结构本科教学中系统性的含义

目前钢结构课程教材以及教学设计实践,普遍围绕“基本构件”进行。这样的基础理论教学,往往缺乏实践性,而学生一旦从学校进入实际工作,面临具体的工程实践,需要在实践中发现问题、分析问题,乃至最后解决实际工程问题,这就要求具有“整体结构”的理念,所体现的是一个结构的系统概念;而且,本科期间对构件的讲解集中于理论讲解,对规范的理解应用涉及得并不多。这一课程设置,与“卓越计划”的要求存在差距。因此,课堂教学过程中,教师对土木工程专业重点的把握成为非常关键的一个环节。笔者在多年的课程讲授和课程设计中积累了一些

经验,体会到系统性在土木工程理论和实践教学中的重要性。

土木工程专业作为认识自然、改造自然的一门学科,应将理论和实践教学系统性体现在各个环节。具体到钢结构课程教学,教师在具体内容的讲解过程中,

应把握局部构件在整体结构体系中的作用,整体结构中各构件工作状态的协同,构件基本材料的性能以及影响因素,制造过程与使用过程中对构件和整体结构性能的可能影响等等,引导学生在本科阶段就形成对土木工程的材料—制造—构件—连接—整体结构—使用影响—存在问题—最新的研究方向这一知识架构,这样,有利于学生从感性认识上加深对理论知识的理解,同时对结构设计施工规范的建立和发展有一个系统的认识。

(二)钢结构课程系统性教学实践

1.“绪论”部分的讲解

针对当前土木工程专业学生普遍缺乏实践感性认识的现状,先不讲解“钢结构的特点,而是从从钢结构课程的“第一章绪论”开始讲解结构概念:屋面板(楼面板)— 梁 (梁格体系:次梁—主梁)—柱—基础—地基(岩土)。其中地基部分不属于构筑物,而基础是整个构筑物与大地的连接部位,是整个构筑物能否与大地紧密相连的关键。因此,它的设计施工,与上部结构有关,也与岩土状态有关,这个部分的知识放在“岩土力学”“地基处理”等课程中学习。而“基础”作为构筑物的一部分,因为往往位于岩土中,所以为了防止岩土环境中水分以及化学成分的影响,即使上部采用钢结构,但是基础仍然采用钢筋混凝土。而各种构件之间通过连接构造形成相互依赖相互作用的整体结构;同时,连接构造也是整体结构中构件之间力的传递中枢,因此连接构造的安全可靠至关重要,而钢结构中连接构造与混凝土结构节点由于材料性能的不同,其构造方式有本质的区别,这是相关章节讲述的重点。

对于梁格体系,虽然在房屋建筑学和混凝土结构中也会涉及,但是知识的反复出现会加深学生的理解。因此通过对梁格结构的进一步讲述,使学生深入了解楼板与梁系的连接,结构跨度对梁格体系组成的影响,加深对单向板、双向板,以及结构力学计算简图中均布力、集中力、三角形分布力和梯形分布力的由来的认识。

如此,在反复讲解结构概念的基础上,再来讲述钢结构的一般性能,并且与混凝土进行对比。提到塑性和韧性这两个钢结构显著的优点时,学生往往困惑于概念的差异,那么讲述过程中一定要强调“塑性对应于结构承受静力荷载时的变形能力,而韧性反映结构在动力荷载作用下的瞬态响应,它们之间有本质的不同”。

2.“钢结构疲劳”部分的讲解

钢结构疲劳破坏是钢结构课程无法回避的问题。讲解中,应把疲劳问题出现的原因,以及概念的几个要点作为重点讲解。

钢结构的疲劳问题主要源自钢材冶炼和加工过程,特别是焊接过程。这样,讲述焊接残余应力对结构性能的影响时,应再次讲解疲劳的产生。

疲劳概念的要素:(1)微裂纹的产生(对于钢结构来说,在冶炼和轧制过程中,夹杂,气孔等先天缺陷形成裂纹;焊接过程中钢材内部金属的物态变化过程形成微裂纹等);(2)反复荷载作用下,微裂纹处于高峰应力(应力集中),造成微裂纹的扩展;(3)直至钢结构有效截面逐步缩小,发生突然断裂;(4)疲劳破坏性质:脆性破坏,危害极大。需要在钢结构的加工焊接过程中严格控制质量,并且进行质量等级检测。

检测的基本方法,因为微小裂纹的存在是钢结构疲劳破坏的关键,因此及时检测发现内部微裂纹是检测的目的。这种内部探伤常用的方法是超声波、X射线和磁粉。

3.“钢结构焊接残余应力”部分的讲解

目前常用的钢结构教材对于焊接残余应力的讲解采用的是宏观概念,即基于“金属在温度变化下的热胀冷缩的受限制”的讲解。教学实践中,这样的概念讲解常常使学生对“焊接残余应力是自相平衡的”感到困惑,普遍反映难以理解。因此,对于焊接残余应力,应更多地基于材料本质的“焊接”来进行补充讲解。特别是焊接过程中,金属的微观组成变化,即在焊接不平衡快速加热和快速冷却下,材料产生物理和化学的不均匀性,焊缝金属中结晶偏析,低熔点共晶,组成元素S、P、Si等发生偏析,冶金过程带来的夹渣及夹杂,过饱和的N、H、O气体元素,热影响区中由于快速加热和冷却使金属中空位浓度的增加,材料组织转变等,在焊接应力作用下都是促成焊接裂缝产生和扩展的冶金条件[4],产生如图1所示的微裂纹。这样借助焊接专业知识和形象的图片演示,使学生对焊接过程中残余应力和残余变形,以及钢结构疲劳、刚度降低对动力性能的影响的理解更为清晰。

4.“钢结构稳定性”部分的讲解

对钢结构稳定理论的理解对于本科生来说有一定难度。对“整体稳定”和“局部稳定”概念的认识,可引导学生从以下几个环节来理解:(1)变形现象的描述要明确;(2)丧失稳定性的原因要明确;(3)明确控制稳定性的手段:计算公式的推导和物理本质,构造做法和原理;(4)一些工程实例;(5)由于涉及到的钢结构稳定承载力验算有相当多的概念,因此,对设计规范公式里每个参数的含义应讲解清楚。

四、 结语

对于土木工程专业的教学实践而言,系统性是一个重要的理念,值得在教学的各个环节有意识地主动运用。在“卓越计划”人才培养目标中,帮助学生逐步建立扎实的理论基础和较强的实践能力是一项重要的教学要求

,因此在教学中建立系统的综合工程思维模式是值得探讨的课题。〖HJ1.8mm〗

参考文献:

[1]林健,“卓越工程师教育培养计划”通用标准研制[J],高等工程教育研究,2010(4):21-29.

[2]高等学校土木工程专业指导委员会. 土木工程专业本科教育(四年制)培养目标[EB/OL]. http://edu. zgtm. com/jy/jy -pyfa. htm.

[3]曾家驹.应用型人才培养必须走改革创新之路[J],中国高教研究,2002(2):79-80.

[4] 李德林, 李砚珠. 焊接金相分析[M]. 机械工业出版社, 1987.

[5]宁宝宽,陈四利,鲍文博,等.土木工程专业应用型人才培养的课程体系研究[J].高等建筑教育,2008,17(3):45-47.

Steel structure teaching for undergraduate students of civil engineering specialty

WANG Ruolin, GUO Yaojie, DU Xinxi

(School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, P. R. China)

Abstract:

钢结构工程论文范文6

上述众多的研究都提出采用案例教学法有利于提高学生综合应用能力,但在实施过程中面临的问题是:在钢结构设计原理、钢结构设计、课程设计、毕业设计等教学各环节采用的案例零散、相互间无联系,导致各课程各环节各自为政,不利于学生整体设计思维的建立和对所学知识的融会贯通。且大多数教材所提供的工程案例,直接采用结构软件计算结果,计算过程和施工图简略,无法为在课程设计、毕业设计中需进行手工计算的学生提供有效参考,不利于学生对设计理论的理解和应用。本文将对钢结构课程案例设计及以案例为主线的一体化教学进行研究。一、案例设计

(一)案例的设计原则

以案例为主线的一体化教学中,案例是教学目标实现的关键,在进行案例的选择与设计时主要考虑以下几点:

1.以满足教学需要为前提

案例是为教学服务的,它作为整个教学活动的主线,首先要满足教学内容的需要,能基本涵盖教学大纲中的主要理论知识点。其次,要满足教学目标的需要,每个案例要向学生传授哪些理论知识、能解决哪些实际工程问题、能培养学生哪些方面的能力,都需要预先进行设计和考虑[3]。

2.以实用、够用为原则

通过以案例为主线的钢结构课程一体化教学,学生在课程学习结束后就能进行常规钢结构项目的结构设计。而不同结构体系的设计方法及适用规范都会有所不同,在有限的教学学时内,通常只能对常见结构体系的设计进行讲授。因此在进行案例选择时,应结合钢结构行业发展现状及未来趋势,以实用和够用为原则,选择具有广泛应用性和代表性的案例。

3.以学生应用能力培养为核心

本文所研究的教学改革的最终目标是提高学生对钢结构理论知识的综合应用能力。所选案例首先在内容上应具有完整性和综合性,有利于学生将零散的理论知识系统化,培养学生整体设计思维意识。其次,所选案例在难度上应符合学生的认知能力。学生在开始课程学习之前,对钢结构一无所知。而一个实际工程项目往往较复杂,不仅包含大量的背景信息和前提条件,还涉及多领域、多学科的知识。过于繁杂庞大的项目容易让学生找不到方向和重点,造成较大的学习压力。因此案例的选择与设计应符合学生由易到难、循序渐进的认知过程,可结合理论教学内容对实际工程项目进行适当简化后作为教学案例。

(二)钢结构课程案例设计

以笔者所在学校(应用型本科)为例,钢结构理论课程主要开设钢结构设计原理(32学时)、钢结构设计(32学时),实践环节包括课程设计(1周)和毕业设计。设计原理课程内容重点是构件(轴心受力、受弯、压弯和拉弯)设计、焊缝连接设计和螺栓连接设计;钢结构设计课程内容重点是普通钢屋架单层厂房设计、轻型门式刚架结构设计、多层钢框架结构设计;课程设计要求学生完成一榀钢桁架的设计;毕业设计选题为轻型门式刚架结构或多层钢框架结构。

钢结构课程一体化教学过程中,案例所肩负的任务是要将钢结构所有课程、所有教学环节和绝大部分知识点串连起来,使各课程间相互联系和衔接得更加紧密,使理论教学与实际应用之间过渡得更加自然,从而改变传统教学中各课程各自为政、例题零散相互间无联系、理论环节与实践环节脱节的现状。综合考虑教学内容的适应性、教学实施的可操作性、工程实际应用的广泛性,确定三大案例,如表1所示。表1钢结构课程案例案例名称案例内容案例1:某钢屋架设计(角钢桁架)基本资料;支撑布置;荷载计算;内力计算;杆件设计;节点设计;施工图案例2:某单层仓库设计(门式刚架结构)基本资料;结构布置;围护结构设计;抗风柱设计;支撑设计;檩条设计;墙梁设计;刚架设计;施工图案例3:某多层试验楼设计(多层钢框架)基本资料;结构布置及材料选择;构件截面初选;荷载计算;内力计算;荷载效应组合;构件截面设计;节点连接设计;施工图案例的编写应注意:(1)计算过程要详细。在实际工作中,结构设计计算通常由软件完成。但为加强学生对基本设计理论的理解,课程设计和毕业设计环节中,一般要求学生手算为主、软件计算为辅。案例的计算过程应尽可能的详细,尤其在荷载取值、内力计算、荷载效应组合等方面,这样才能给学生完成课程设计或毕业设计提供有效参考。(2)施工图应达到一定深度。钢结构施工图具有符号多、标注多、节点详图多等特点,与之前学生熟悉的钢筋混凝土结构施工图在表达方式、内容等方面都有很大的不同,因此,与案例配套的施工图应达到一定深度,以便于学生在识读、模仿绘图的过程中掌握钢结构施工图的绘制内容及常规表达方法。

二、以案例为主线的钢结构课程一体化教学研究与实践

(一)一体化教学活动整体设计

赫尔巴特说:“如果缺乏背景经验,任何新的感知根本就没有任何意义可言。”在对以案例为主线的钢结构课程一体化教学活动进行整体设计时,关键在于如何通过案例这条主线,把钢结构课程所有教学环节和主要理论知识点串联起来,以工程案例为载体,通过教师的引导,将学生处于真实问题的情境之中,并带着问题设身处地地思考,寻求问题的解决方法,进行探索式的学习,在获取专业理论知识的同时体验职业思维方法,培养分析、解决问题的能力和对理论知识的综合应用能力。

以钢桁架、门式刚架、多层钢框架三大案例为载体,开展钢结构课程一体化教学的总体思路如图1所示。由于同一案例往往涉及不同章节甚至不同课程的教学内容,在教学过程中,如何帮助学生理清脉络把握主线、实现课程间的融合衔接是关键。同一案例用在不同课程教学中,其侧重点也是不一样的。原理课程关注的是案例中单一构件、节点在内力已知情况下的截面设计和连接设计;设计课程则侧重于通过案例帮助学生完成整体设计思路的构建;在课程设计和毕业设计实践环节,目的是让学生在参考、模仿案例完成任务的过程中,进一步巩固和强化学习效果,实现对前两门课所学理论知识的综合运用。

(二)案例为主线的教学实践

以案例为主线开展理论教学,每一节课都是一个单独的案例教学活动。由于受学时限制,传统案例教学中很重要的课堂讨论等互动环节很难充分的开展。如何通过合理的课堂设计,把握好理论教学与案例分析的节奏,达到理论知识实现应用转化的最终目标就成为关键。基本思路是:基于案例中呈现的问题,以问题解决为指向完成理论教学。主要过程是:(1)问题铺垫:基于案例背景,结合教学内容引导学生分析需解决的问题(做什么);(2)理论讲解:针对案例需解决的问题进行基本设计理论知识的讲解(怎么做);(3)实践应用:帮助学生运用所学理论知识解决案例相关问题(怎么用)。

通过案例构建真实的实践氛围进行基本理论的讲授,以案例阐述理论,最大限度地减轻学生的认知负荷,不仅让学生知道“学什么”,更重要的是知道“学了可以做什么,怎么做”,体验到用所学理论知识解决工程实际问题的成就感,减少了单纯学习理论知识的枯燥感和迷茫感。

(三)教学效果反馈与评价

教学评价是检验教学效果的重要方式之一,是教师进行教学反思的依托。学生是教学活动的参与者和受益者,对教学效果的好与坏最有发言权。根据教学改革拟达成的目标,对学院2010级、2011级土木工程专业学生进行不具名问卷调查,结果如图2所示。

图22010级、2011级土木工程专业调查问卷结果实践证明,通过以案例为主线的钢结构课程一体化教学改革取得良好的教学效果。最大的收获在于,学生在“提出问题”与“寻求解答”的交互中完成了由“被动学习”到“主动学习”的转变,在“案例”与“理论”交叉学习的过程中完成了从基本理论到实际应用的转换。整个教学过程,对于学生而言,不仅仅是单纯理论知识的学习过程,而是一个将零散知识逐渐系统化的过程,更是一个应用能力培养和提升的过程。同时,教师在案例预设、教学实践与反思的过程中也不断成长,实现了教学相长。