应用型本科院校结构CAD课程内容改革研究

2022-09-11

教学应用型本科院校是应我国经济结构调整和高等教育大众化的需求而生[1]。它的办学理念和定位既有别于“研究型”大学, 也有别于我国传统的“教学型”普通本科院校[2], 其发展目标定位于培养直接面向市场和生产第一线的高级应用型人才[3], 因此, 应用型本科院校在制订人才培养目标和教学计划时都需要考虑如何使毕业生能满足市场和生产第一线需要, 结构CAD作为土木工程专业的一门重要的专业理论知识与实践应用结合的课程, 又兼具要求高、变化快的特点, 传统的教学内容已不能适应社会发展的需要, 改革势在必行。本文在大量社会调查研究的基础上, 对结构CAD课程内容的改革提出了一些理念和想法, 并将这些成果应用于该课程的教学实践, 同时还对教学改革实践的客体——毕业生进行了追踪调查, 发现这一改革对毕业生能产生较为积极的影响。现将改革内容与研究方法分述如下, 希望能起到抛砖引玉的作用, 以便更好地实现课程内容改革。

1 原课程内容的缺陷

1.1 原课程内容

随着计算机技术的发展和工程实践对其依赖性的进一步加强, 专业计算机应用课程事实上在各高校均已经成为一门重要的主干课程, 但其内容主要还是集中在以下几个方面:

一是C A D的应用, 土木工程专业中, 图纸是工程师的语言, 因此, 绘图类软件的应用是各高校必设的课程内容之一, 也是专业计算机应用课程的重点, 当然, 有些高校将该内容单独作为一门基础课开设, 而不是作为专业计算机应用的课程内容。

二是专业类应用软件的应用, 如P K P M系列软件、广厦结构C A D、预算类软件 (如神机妙算等) 、工程招投标软件等。绝大多数高校在开设专业计算机应用课程时都设置了专业类应用软件的教学内容, 并将其作为该课程的主要内容进行讲授, 以培养学生运用工程类解决工程实际问题的能力。

三是大型有限元分析软件的应用, 如A N S Y S、A D I N A、S A P、A L G O R等大型有限元分析软件的应用介绍也是部分高校专业计算机应用课程的内容之一。

1.2 原课程内容的缺陷

各高校在课程内容的设置上不尽相同, 有些侧重于基础软件的应用, 即C A D的应用, 另一些侧重于专业类应用软件的教学, 同时由于课时数上的限制, 很难将上述内容简单地综合在一起进行捆绑教学。随着计算机技术的发展, 各用人单位在不同程度上对计算机应用能力的要求也在进一步提高。而从往届毕业生及社会需求方面反馈的信息来看, 以上教学内容仅能体现现场工作需要的一部分, 还有大量的内容未包含其中, 培养出来的毕业生在很大的程度上存在上手慢、不能尽快适应现场工作需要的问题。

2 调研方法及内容

2.1 调研方法与对象

结构CAD, 狭义上来讲, 可以理解为计算机辅助结构设计, 从广义上来理解, 则是结构工程专业计算机应用, 涉及的内容涵盖了结构工程专业的方方面面, 结构工程专业中所有与计算机有联系的内容都应是该课程的内容。随着计算机技术的发展, 工程上需要利用计算机来解决的问题越来越多, 也就使该课程的内容总在不断的增加和更新, 要全面把握这些内容及其深度要求, 光靠几个知名专家教授坐在家中闭门造车去思考显然是不行的。毛泽东同志说过：没有调查就没有发言权。要了解工程一线对结构C A D的内容及深度方面的要求, 深入到工程一线去进行调查研究是取得最真实的第一手资料的唯一方法。

为了全面了解工程一线对结构CAD的要求, 必须从最了解工程一线要求的部门入手进行调查。在工程一线, 能最深切地理会到结构CAD的重要意义的人就要是两大类：一是各用人单位的管理人员, 他们在管理过程中了解本单位对结构C A D的需求, 往往是从较高的层次来掌握的, 即知道工程实践中需要一些什么样的计算机知识来使本单位效益最大化;一是直拉参与现场工作的工程技术人员, 他们在实践中经常遇到各类需要利用计算机来辅助解决的问题, 也就是掌握了具体需要什么样的计算机知识来协助他们解决实际问题, 同时由于在工程实践当中应用到了这些内容, 也就了解了什么样的计算机相关知识可以在学校学习过程中进行加强。因此整个调研主要从两个方向入手：一是针对用人单位的管理人员进行调查, 以了解用人单位对人才的要求;二是对已经参加工作的毕业生进行调查, 以了解毕业生在工作过程中相关知识的缺陷所在及可在学校进行加强的方面。为了使调查工作具有代表性, 我们认真考虑, 挑选了省内外十多家具有代表性的用人单位进行了走访, 其中包括施工企业、设计院、监理公司、房地产公司, 可以较完整地代表土木工程专业毕业生的毕业去向。

2.2 对各用人单位领导人的走访调查

随着计算机技术的发展和计算机价格的进一步降低, 现在各用人单位在工程实践过程中不使用计算机的基本上已经绝迹了, 随着计算机应用的频率及范围的增大, 各用人单位对工程技术人员应用计算机辅助工作的要求也就比以前要高了, 企业管理人员也从整体上对其所要求的计算机应用水平有比较清醒的认识。通过对各企业管理人员的走访, 得出如表1所示的调查结果。

从上表可以看出, 各单位管理人员出于效率优先的考虑, 均对土木工程专业人才处理问题的速度提出了意见, 也在掌握计算机的全面性方面提出了要求。

2.3 对毕业生的走访调查

已经参加工作的毕业生对任何一个学校而言都是一笔巨大的财富, 他们在各用人单位或身居要职, 或仅是普通员工, 分布在各人用单位的各个层次上, 让他们谈谈自己的亲身经历往往能更全面地反映当今社会对专业人才的要求。因此, 我们在对各用人单位管理人员进行调查的同时也走访了我校的部分毕业生, 以更全面地了解各用人单位对土木工程专业人才计算机应用能力的要求。调查结果如表2所示：

从上表可以看出, 已毕业学生均意识到工程单位对效益最大化的追求, 普遍对自己完成小型结构构件的设计效率及现场资料整理、工程数据处理的效率不满意, 迫切希望能从这些方面进行加强。

2.4 网络调查

为更全面地了解当今土木工程各行业对结构C A D的需求, 我们还组织了网络调查, 主要采取了网络问卷调查和Q Q调查两种方式。其中网络问卷调查我们选择了在我国工程领域影响较大的工程师之家网站 (www.engineeringsky.com) 进行。为了避免问卷调查中过份强调结构C A D课程的内容而诱导参与调查的人员, 我们设计了如下的调查问卷：

工程类计算机应用情况调查问卷涉及以下方面：

(1) 学生所学及所从事的专业;

(2) 工作单位性质：设计、施工、监理、其他;

(3) 接触电脑的原因：工作需要、休闲、其他;

(4) 自我感觉欠缺的计算机知识;

(5) 平时接触最多的应用软件：结构分析类、办公应用类、绘图相关类、其他;

(6) 已经或者可能为学生赢得加薪或升迁机会的计算机知识。

QQ调查主要通过对本校的毕业生的直接联系进行, 同样采用了以上的调查问卷。由于一直以来本课题组成员都通过QQ跟各届毕业生进行了联系, 因此, 这项调查也是网络调查中获得反馈信息最多的, 同时, 由于调查对象是本校的毕业生, 所以所获得的反馈也能比较真实地反映土木工程各行业对计算机应用的需求。

调查结果显示, 以上两种方式的调查结果惊人的相似, 现总结如下：

(1) 所学及所从事的专业, 由于调查问卷的针对性较强, 主要集中在土木工程专业;

(2) 工作单位性质, 包括设计、施工、监理、房地产、建设管理等方面, 几乎涉及了土木工程专业适合的所有行业;

(3) 接触电脑的原因, 以工作需要为主, 休闲娱乐为辅, 反映了当今大学生的潮流;

(4) 自我感觉欠缺的计算机知识, 主要集中在编程相关的软件方面;

(5) 平时接触最多的应用软件, 不同的单位性质有不同的答案。其中, 设计院主要为结构分析类及绘图相关类, 施工、监理单位主要集中在办公应用类及绘图相关类, 房地产公司主要集中在办公应用类及工程管理类, 建设管理单位主要集中在绘图相关类及工程管理类;

(6) 已经或者可能为学生赢得加薪或升迁机会的计算机知识, 这一问题得到的反馈相对较少, 说明大多数土木工程技术人员未能因计算机知识获得加薪或升迁, 而且不知道该从哪些方面入手进行加强。但也有部分人对此问题进行了回答, 如本校1998届毕业生刘某分配到施工企业, 因CAD应用相当熟练, 到单位后主要从事竣工图的绘制, 得到了单位的赏识;又如湖南科技大学2000届毕业生谢某分配到施工企业, 因办公应用软件及预算类应用软件比较熟练, 毕业后一年就当上了单位项目投标负责人。

3 调研成果

调查的结果基本反映了当今工程实践过程中对人才的需求现状, 在应用型本科院校的教学培养计划中应当关注绘图类应用软件、设计类应用软件及办公应用类软件的应用操作培训。与此同时, 由于当今各院校普遍存在专业课程门数增加、课时数压缩的情况, 不可盲目增加这类课程的课时, 而忽略对其他课程的教学。通过对调查结果进行综合分析研究, 建议对土木工程专业结构C A D课程的内容进行扩充, 但不考虑课时数的增加, 而仅考虑调整课程内容的侧重点, 这样才能在有限的课时里将社会需求的内容全面进行介绍, 建议结构C A D课程内容分为四大块：

3.1 绘图类软件的使用

绘图类软件的应用作为调查中被广泛提出要求的内容, 应当在课程内容中得到充分的体现, 应当分配适当的时间来对A u t o C A D的操作进行详细的讲解。同时, A u t o C A D作为一个操作性很强的应用软件, 必须分配适当的时间供学生上机进行操作练习。A u t o C A D在开发的初期主要针对的对象是机械设计行业, 所涉及的内容有很大一部分与土木工程不大可能产生联系, 结构C A D课程应仅针对与土木工程相关的基本操作进行介绍。

3.2 专业应用软件的使用

专业应用软件主要包括两大部分, 一是结构分析类应用软件, 如P K P M、G S C A D等;一是概预算类软件, 如神机妙算、工程量自动计算软件等。其中结构分析类应用软件从操作界面、操作方法、计算分析过程来看都有明显的共同性, 如果掌握其中一种软件的使用, 则另一种软件的使用只需花少量的时间进行学习就能快速掌握。故可根据各学校的实际情况, 选择其中一种软件进行重点介绍, 而另外的软件则要求学生自学, 老师可提供自学过程中的个别答疑。概预算类软件的使用在很大程度上依赖于学生对概预算知识的掌握, 从操作上来看, 主要是工程量自动计算的软件具有一定的操作技巧, 需要进行一定的讲解, 其他内容可由学生自学, 同样老师可提供个别难点的答疑。

3.3 办公应用类软件的使用

现在进行办公文档处理的通用应用软件主要是OFFICE系列软件。其中又以Word、Excel为主, 其基本操作一般在各高校中均已经开设了相应的计算机基础或计算机文化基础课程, 在这类课程中已经进行了简单的介绍, 故在结构C A D课程中只需对其部分内容进行加强, 主要是Excel在工程中的高级应用。这一部分内容的加强可解决小型结构和构件计算分析、现场工程资料整理、工程可行性分析等工作的速度问题, 能使学生进一步地适应当前社会对土木工程专业人才的需求。

3.4 网络运用

网络运用能力本应是信息情报检索的内容, 但考虑到较多的高校在土木工程专业中并未开设此类课程, 故建议加入到结构C A D课程中来。网络的运用在结构CAD中是较难讲授的内容, 但考虑到当代大学生在计算机基础类课程中已经初步掌握了最基本的上网的知识, 并已经有过较多的网络操作实践, 故在结构CAD课程中, 只需要加强引导, 让学生掌握运用网络来获取专业信息的方法即可。

4 结语

针对上述调研成果对土木工程专业结构C A D课程教学大纲进行了修订, 新修订后的教学大纲在我院2004～2007届土木工程专业学生中进行了推广应用, 并进行了后续的追踪调查, 从毕业学生及所在用人单位反馈的信息来看, 实行新教学大纲之后的毕业生普遍都具有较好的专业基本功, 能比较快地适应工作需求, 并在各用人单位中得到了相当的好评。在通过教学实践的检验及毕业生参加工作的实践检验后, 进一步改进该课程教学内容, 使专业计算机应用课程逐渐成为土木工程专业的一门重要的专业主干课, 让学习该课程的学生能适应社会经济发展的需要将是本课程改革的最终目标。通过广泛的社会调查 (包括走访和网络调查等) , 掌握专业发展的最新动向, 以适时的调整课程教学内容, 适应社会经济发展的需要是应用型本科院校课程改革的一种比较成功的方法。

摘要：结构CAD作为土木工程专业的一门重要的专业知识与实践应用相结合的课程, 其传统内容已经不能适应社会发展的需要, 改革势在必行。本文通过广泛而深入的社会调查, 提出了课程内容改革的思想。

关键词：结构CAD,课程内容改革,调查