大学生结构设计竞赛管理模式探讨

大学生结构设计竞赛管理模式探讨

摘要:基于实践教学的大学生结构设计竞赛管理模式,可以构建土木工程专业的实践教学新模式,培养学生团队意识、创新意识和“工匠精神”,集多门专业课程的实践教学于一体,形成一个多学科杂交组合平台,同时集力学、美学、手工创作于一体。该管理模式的实施可以有效提高学生的学习成绩、动手能力以及对本专业的热情度,有利于促进大学生就业、拓宽大学生就业后的发展空间。

关键词:教学实践;管理模式;团队意识;创新意识;工匠精神

0引言

全国大学生结构设计竞赛是土木工程专业的最高级别赛事,每年举办一次,全国有土木工程专业的高校都积极备赛,影响面极广,与其他比赛截然不同的是每个高校首先必须参加各省的结构设计竞赛选拔赛,只有取得省赛前三名才有资格参加国赛,而且只能有一个参赛队伍参加,每个参赛队由三名学生和一名指导老师组成,要想在100多所高校里面脱颖而出极难。每年全国结构设计竞赛的赛题是2月底,通常10月中旬举办比赛,历时较长,要想取得好成绩,指导老师和学生必须全身心地投入并付出,但是大部分高校缺少相应的长效机制。本项目从“治本”的思想出发,提出基于实践教学的大学生结构设计竞赛管理模式,形成对竞赛工作的规范化、制度化管理,推动人才培养模式的改革和创新,激发广大师生参与各类技能竞赛的积极性,不断提高竞赛成绩和办学水平。

1结构设计竞赛简介

结构设计竞赛赛题规定了一定的几何尺寸、加载方式与荷载大小,建筑造型不限,学生在规定的时间内,采用竹皮、竹棍、502胶水等加工完成一个结构模型,模型设计制作的最终目标是以最轻的自重具有最大的承载力,即单位质量承载力最高。模型制作主要是利用0.2~0.5mm厚竹皮、竹棍制作空心圆形、箱型、三角形等各种形状的构件,再将构件组装成一个整体,构成具有一定承载力的空间结构。如果构件的加工工艺不好,其自身承载力就不高,进而降低组装起来的整体结构承载力,因此构件的加工精度至关重要,需要花费学生大量的时间练习。同时模型的结构形式应该受力合理、传力路径简捷[1]。

2管理模式的内容

基于实践教学的大学生结构设计竞赛管理模式是以组建社团的形式,首先学校给予一定的经费支持,作为启动经费,以自循环的手段实现正常运转,具体内容如下:①学校提供一个固定的场地,即模型社团工作室,并且给予一定的启动经费支持,学生从大一进校就可以根据自己的兴趣爱好加入模型社团,利用业余空闲时间到社团进行模型制作。②设置一门《结构模型制作》院级选修课程,授课老师在课堂上讲解各种结构形式的组成、构造措施、受力特点、制作方法、传力路径等[2],并布置模型制作的作业,学生在课堂上和业余时间均可以进行模型制作、加载,深刻领会并掌握自己所学的专业知识。③录制模型加载视频,通过反复播放,指导老师引导学生进行受力分析,结合传力路径分析模型破坏原因,并提出下一步的优化方案和措施,做到传力路径简捷合理,充分利用竹皮与竹棍各自的力学性能,用最少的构件实现竹制品的功能,力争使模型的单位质量承载力最高。④实现社团的自循环运转经营模式。学生们也可以发挥自己的想象力与创造力,制作一些带有一定实用功能的工艺品在网上出售,如图1所示。现今市面上售卖的日用品以及手工艺品大多是由塑料、玻璃、金属加工制作的,而以竹材为原料加工而成的产品并不多见,拥有独特造型和风格的更是寥寥无几。我国竹材资源丰富、价格低廉,但却很少被做成手工艺品投入市场应用[3]。因此,利用绿色且环保的竹材并结合所学专业知识创作出一系列造型别致、方便携带、实现各种功能的中、小型日用品,不仅仅满足实际功能的要求,更重要的是可以满足不同用户的需求。这样一来不但达到练习手工加工技能的目的,还可以激发学生的创新、创作意识,发展课外兴趣。同时赚取购买耗材与工具的费用,实现社团的自循环运转经营模式,既可以减轻学校的经济负担,又可以促进社团长期保持活力的壮大、成长。⑤通过社团模式,可以把构件的手工加工工艺一代代传承下去,并且发扬光大,不断改进、优化已有的加工方法,提出更先进的加工工艺,每件作品都凝聚着集体智慧,可以培养学生们的团队意识和“工匠精神”。⑥可以为土木工程专业的相关课程提供实践教学平台,《钢结构》、《空间结构》、《建筑结构选型》等各门专业课程都可以利用该平台、社团加工制作各种类型、各种形式的结构模型,相当于在工程实际项目的现场讲解结构设计原理,不但可以加深学生们的理解,还可以达到让学生们融会贯通的目的。

3目的与作用

①基于实践教学的大学生结构设计竞赛管理模式提出,旨在形成对结构设计竞赛工作的规范化、制度化管理,推动人才培养模式的改革和创新,激发广大师生参与各类技能竞赛的积极性,不断提高竞赛成绩和办学水平。通过该模式的初步实施探索,目前我校在历届陕西省大学生结构设计竞赛中分别取得一等奖和特等奖的佳绩,如图2所示。②构建实践教学的新模式,集多门专业课程的实践教学于一体,形成一个多学科杂交组合平台。通过各种结构形式模型的制作,可以使学生灵活掌握专业知识,达到触类旁通、融会贯通的目的。图3为学生制作的结构模型。③通过一次次加载试验和受力分析,同学们可以更好地理解、掌握课堂上学习的力学与结构体系的相关专业知识[4],真正做到理论与实践相结合,有效提高大家的学习成绩和动手能力,同时提高学生们对本专业的热情度。④既符合国家工程教育发展的要求,又有利于高校人才培养与社会需求的接轨,有利于培养和激发学生们的创新意识,有利于促进大学生就业,有利于拓宽大学生就业后的发展空间。

4主要特色

①基于实践教学的大学生结构设计竞赛管理模式,可以构建土木工程专业的实践教学新模式,让学生做学习的主人,体会学有所用,感受到手工魅力和力学知识的完美结合,实现美学能力和工学能力与商业运转的完美结合。②团队成员全程参与作品设计、制作、受力分析、优化的各个环节,且各环节相互贯穿、相互融合,团队协作的重要性越发突出。作品集力学、美学、手工创作于一体,制作作品的过程就是培养学生团队意识、创新意识和“工匠精神”的过程。③自运转经营模式的建立是对于同学们的能力的一种很好的锻炼,它相当于一部小小的创业史,无论是对于同学们日后走向工作单位的创造力的激发,还是对于大家的日后自我创业发展都具有无可比拟的促进。④形成一个基于实践教学的多学科杂交组合平台,有利于帮助学生更好的理解掌握土木工程专业的相关知识,进而提高学习成绩和教学水平。

5推广价值

国家越来越注重培养具有创新性的理论与实践结合型的人才,该管理模式致力于作品集力学、美学、手工创作于一体,大学生可以把所学的专业理论知识和传统的手工艺相结合,增进对专业知识的理解深度,提高动手操作能力,符合人才培养战略,也可以为每年一度的结构设计竞赛打下坚实的基础,增大获奖概率和提高学校知名度。本项目的研究成果也不会仅仅在学校内部的土木工程专业教学实践中发挥直接作用和短期影响,而是会产生广泛、长期而深远的社会效益。可以推广到陕西省高校乃至全国高校的土木工程及相关专业。

参考文献

[1]王俊,赵基达,蓝天,钱基宏,宋涛.大跨度空间结构发展历程与展望[J].建筑科学,2013,29(11):2-10.

[2]董石麟,赵阳.论空间结构的形式和分类[J].土木工程学报,2004(01):7-12.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.SAP2000结构设计实例详解[M].北京:中国建筑工业出版社,2015.

[4]潘秀珍.空间结构[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.

作者:潘秀珍 马辉 单位:西安理工大学土木建筑工程学院