《结构抗震设计》课程教学改革与尝试

2023-01-19

1 教学改革的背景及意义

我国是个多地震国家, 地震频度高, 强度大。全国约80%的面积都属于地震区, 20世纪以来已发生7级以上地震逾百次, 尤其是近几年来, 中国大陆进入了第5个地震活跃期, 震灾频频发生[1]。因此, 做好工程结构的抗震设防尤为重要。现状:新的世纪随着社会大发展, 高等教育展现了新的特点, 社会需要和行业的需求又对人才培养提出了新的要求, 因此, 对专业教学改革提出了新的课题。因此, 如何有效利用现有的教学资源, 保证土木工程专业的核心课程《结构抗震设计》的教学质量, 是个值得研究的重要课题。本文对该课程的教学改革做了一些探索和尝试。

2 课程特点

2.1 专业改革, 教学内容增多

为满足“大土木”专业需要, 适应“宽口径、多方向”的专业发展模式。新的《结构抗震设计》课程包括建筑、桥梁、道路、港口工程等所有的工程结构抗震设计。课程内容大大增多, 并且由于行业发展的不均衡和特殊性, 目前各行业的国家规范、规程不尽相同, 因此, 增加了课程的教学难度和学习难度。

2.2 理论性强、综合性强

作为土木工程专业本科教学的最后几门专业课之一, 《结构抗震设计》重点从概念设计、计算设计、构造措施三方面进行阐述, 详细论述了抗震设计的基本思想和各种结构抗震设计的全过程。它综合了《结构力学》、《结构动力学》、《混凝土结构设计原理》、《混凝土结构设计》、《钢结构》、《高层结构设计》《桥梁工程》等课程的知识, 没有这些课程的基础, 学生对本课程的学习将非常困难。

2.3 和工程实践结合紧密

作为土木工程专业的专业课, 《结构抗震设计》和实际工程紧密相连。本课程的每一个知识点均来源工程应用的直接需要, 并经科学提炼形成。如果缺乏对工程应用概念的直接认识, 就不能很好的理解由基础理论建立、使用设计方法的过程, 并加以正确运用, 有时可能会导致错误的结论。

2.4 构造规定多

在结构抗震设计中, 有大量的构造要求和规定。这些要求一般基于大量的工程经验所得, 是保证结构安全适用的重要条件, 和计算设计同等重要。但是这部分内容非常抽象, 不具备逻辑性, 讲解难度大, 学生不容易理解和接受。

3 课程教学的改革尝试

3.1 课堂教学方法的探讨

经过不断摸索和总结, 笔者在教学中主要有以下体会。

3.1.1 理论联系实际, 基础理论和工程概念结合

笔者通过教学发现, 本专业学生关键的问题是缺乏工程综合能力, 体现在对工程概念和工程问题缺乏。原因很简单, 毕竟我们的教育体制不可能使在校生走出课堂, 走向工地, 走向施工现场。因此, 在教学中应该通过多种手段培养这方面的能力, 比如课程设计、课程大作业、施工现场参观、请设计院的结构设计师来作报告等等。

3.1.2 现代化教学手段的运用

鉴于本课程教学内容丰富、信息量大、工程性强、教学课时少等特点, 课堂教学采用板书和多媒体相结合。在理论计算、公式推导、计算方法的演绎等采用传统的板书形式效果比较明显, 而涉及到建筑结构的发展、平立面布置、结构方案等等或者一些涉及到工程事例、工程图片等内容用多媒体来实现, 甚至可以收集一些视频资料来给学生放映。实践表明:这种方式效果较好。

3.1.3 注重学生创新能力的培养

教学的过程, 不能只强调教师的“教”而忽略学生的“学”。而应该以调动学生学习积极性为出发点, 激发学生的学习兴趣, 引导学生主动、创新的学习。教师在讲课时不仅仅要将该课程的基本概念、基本理论讲清楚, 突出重点、难点, 而且应通过设置问题、作业、小设计等鼓励学生独立思考、力求创新, 提出自己的新思路、新见解、新方案, 为学生思考问题、分析和解决问题提供方法和途径。

3.1.4 在学习中注意结合行业规范

土木工程专业课程和行业规范机密相连, 规范是总结了一段时期来全国的得科研成果和工程经验总结, 学习借鉴了国外先进规范和经验, 经过全国同行业知名专家反复修改而制定的, 并强制的作为土木工程专业的最高“法规”, 也是学生将来走向工作岗位必须所遵守的。同时规范也是教材编写、理论教学的依据。但是教材和规范又有所不同, 侧重于讲解基本原理, 设计方法, 在学习中应引导学生学会查规范、看规范, 树立“规范”的意识。

3.2 考试方式的改革

在07~08学年度第2学期, 我们课程组经过讨论, 对于土木2004级学生没有采用传统的闭卷方式, 而决定采用“有限开卷”方式。考试前允许学生归纳总结课程重点, 记录下来, 同时也可以记录一些相关公式、表格、参数等, 允许带入考场。题目比较灵活, 既有部分简单题目考察基本概念, 同时可以有些综合类、难度较大题目考察学生的分析能力和综合运用能力。卷面成绩考试结果如下:80~100分占18%, 60~80分71%, 60分以下11%, 平均分72分, 从成绩分布上结果比较理想, 同时也受到了大部分学生的肯定。

3.3 加强实践环节, 培养学生创新能力

3.3.1 结合开放性试验, 培养学生的动手能力

本课程的工程实践性比较强, 课程教学也涉及到大量的工程结构, 故我们与实验室配合, 开设了开放性试验课程, 设计了一系列简单的混凝土结构, 由感兴趣的学生选修。教师提出要求, 实验室给出材料和工具, 从抗震设计、绘图、制作均由学生独立完成!从连续两个学期的制作结果来看, 效果比较明显, 既增强了学生对于建筑结构内部钢筋骨架、配筋构造、结构之间的连接的感性认识, 也提高了学生的动手能力和创新思维, 做好的构件也可以用来辅助课程教学。

3.3.2 设置毕业设计抗震专题讲座

毕业设计是土木工程专业最重要的实践环节, 其中抗震设计是毕业设计中的重点和难点。近几年来, 为配合做好毕业设计, 我们课程组教师作系列毕业设计抗震专题讲座, 受到广大学生的欢迎。

4 课程学习网站的建设

新世纪计算机和网络的发展与普及为学生的学习提供了方便的平台, 结合《结构抗震设计》精品课程建设, 我们课程组设置了本课程的学习网站, 给我们提供了一种较好的教学辅助模式。学习网站主要包括以下内容: (1) 教学资料:包括课程简介、教学大纲、教案、电子教科书、多媒体教学课件等。 (2) 习题库:共有两千多道题目和详细的答案。同时附有15套左右考卷。 (3) 教辅资料:包括规范、规范讲座、教学参考书、各类讲座资料等。 (4) 师生在线交流平台:包括作业管理、辅导答疑、师生论坛等等。

5 结语

目前, 我国处于经济建设的大发展时期, 《结构抗震设计》课程作为一门实用性很强的土木工程专业课程, 必将发挥越来越重要的作用。同时大量的实际工程为课程的教学提供了丰富的教学素材, 也为教学改革提供了良好的机遇和条件。只有对教学不断的进行探索和研究, 才能培养“上手快, 后劲足”的实用性土木工程专业人才。

摘要：从土木工程专业的背景和现状入手, 分析《结构抗震设计》课程的特点, 并结合笔者的教学经验, 重点对课程的教学方法、考试改革、学生动手能力培养、精品课程建设等方面进行了探讨。

关键词：课程特点,教学方法,考试改革