結構設計軟件及應用課程教學的實踐

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摘要：“結構設計軟件及應用”是建筑工程專業重要的專業課，針對課程目標定位及教學實踐中存在的問題，從師資能力建設、課程內容、教學及考核方法等角度探討了提升教學質量的措施和方法。

關鍵詞：建筑工程專業；教學實踐；課程改革

新工科背景下國家對土木工程專業的信息化水平提出更高的要求，為適應新時代土木工程行業人才素質要求，很多高校的土木工程專業均開設了建筑工程專業的結構設計軟件及應用課程。通過課程的學習學生可以熟練應用盈建科(YJK)、PKPM、廣廈(GS)等專業軟件實施工程項目的設計流程相關的操作，掌握建筑工程結構設計的一般的方法，為畢業設計以及未來的職業發展打下堅實的基礎。

1課程現狀分析

建筑工程專業結構設計軟件及應用類課程是一門側重于應用技術的專業課，課程開設時對前導課程的要求較高，除了理論力學、材料力學、結構力學、建筑材料等專業基礎課外，還需要學生學習鋼筋混凝土及砌體結構、建筑結構抗震等專業課程，因此高校將課程安排在第六學期或第七學期，學時在24-48課時之間，課程一般由理論授課和課內實踐組成。理論授課主要讓學生了解計算機設計軟件在建筑工程行業中的應用狀況及發展趨勢，通過演示教學讓學生掌握結構設計軟件中各種程序模塊的基本功能及軟件運用方法。課內實踐是配合理論授課的學生上機實踐，一般是依據課程教學的內容安排學生熟練軟件使用方法，實現工程項目的結構設計流程。目前結構設計軟件及應用課程在教學的實施過程中存在一些問題，表現在以下幾個方面。

1.1課程的目標定位不明確

按照工程認證的體系要求，高校的人才培養方案針對不同的培養目標應設置支撐的課程，結構設計軟件及應用類課程可支撐工程知識、問題分析、設計及開發解決方案等畢業要求，但是很多學校或專業對課程培養目標、課程內容理解不足、重視不夠，甚至設置這類課僅為了培養方案的體系化而空列課程，在課程大綱的編制中對課程的專業知識的綜合性訓練的作用估計不足。在課程實施時配備的師資力量弱，課程建設資源及軟件建設經費投入少、課程內容與時代發展脫節，沒有發揮出課程在人才培養中的作用。

1.2授課教師的能力不足

課程對授課教師的工程經驗及工程能力水平有很高的要求。合格的授課教師不但要有扎實的高等教學理論水平，還要具備系統的專業知識和一定的工程設計經驗。青年教師是授課的主力，他們的優勢是思想活躍、計算機操作能力強，但工程設計經驗薄弱。教師備課缺乏指導，過分依靠軟件手冊和教材中的實例，相對死板地講軟件的操作，機械式的教學缺少活力，學生的學習體驗不佳。

1.3學生學習缺少引導

很多學生對專業課的認識存在偏差，將學習目標定義為應對考試，擅長死學死記理論知識，缺乏靈活運用專業知識的訓練和意識。所學知識找不到應用和實用的出口，面對工程問題抓小放大、本末倒置，難以將先導課程與工程設計理論的關系加以梳理。在課程的學習上錯誤地將主要精力放在軟件操作流程的模仿中，不注重專業知識與工程結構設計原理間的聯系，學習效果事倍功半。

1.4課程資料匹配不好

課程需要選擇一種結構設計軟件開展，但是結構設計軟件的版本更新速度很快，高校受限于資金、購置流程等諸多因素，在教學軟件的更新上相形見絀。教材同樣存在著內容陳舊、內容與工程實際脫節等問題，難以和課堂教學形成良好的匹配。

1.5考核內容不恰當

目前的課程多采用筆試和機試相結合的課程考核方式，筆試中主要考察課程相關的理論，如軟件模塊的功能及軟件操作過程等。上機測試主要考察結構建模及計算分析過程。筆試考核在實施時形式意義大于實際意義，難以體現出課程給學生能力及專業技能的固化效果。

2改善課程教學的探討

課程教學的目的是讓學生熟練掌握一門軟件，能利用軟件將大學期間學習掌握的基礎知識理論應用于工程結構的設計中，并且能呈現出專業的設計成果，為畢業設計做好準備，為未來職業發展打下堅實的基礎。課程的教學要以課程目標為出發點，加強以下幾個方面工作。

2.1清晰課程定位，組建課程團隊

明確課程定位是確保課程在人才培養方案中發揮作用的關鍵，課程不能僅定位于對學生技能的培訓，更應該重視課程完善學生知識體系及解決工程問題安徽建筑能力。土木工程專業大學期間開設的專業課程自成體系，但課程之間聯系緊密但銜接不好，結構設計軟件及應用課程提供了融合各專業課的教學場景，通過課程訓練可以實現學生由知到會的能力固化效果。課程在師資匹配上不能簡陋，應成立課程組，每一輪授課宜有多位老師同時參與，教師可以選擇自己研究和領悟透徹的部分來組織學生授課，教師之間可以相互借鑒，取長補短，實現“以老帶新”的效果。課程組可通過開展集體備課方式從授課內容、授課方式、作業反饋、課后指導等環節反思教學效果，通過課程交流，能快速提升青年教師的業務水平。學校要在政策上支持教師參與工程設計實踐，尤其是給青年教師提供培訓和設計院工作鍛煉的機會，目前盈建科、廣廈等軟件供應企業均開展了教育部倡導的協同育人師資培訓的項目，這些項目對課程授課團隊的培養有極大的幫助，充分利用好這些政策和資源，可以為課程團隊打造一支精悍的隊伍。

2.2課堂教學內容

要合理設計課程內容并恰當分配學時，軟件的操作流程、基本命令或功能的操作等相對流程化的內容可以安排學生通過網課資源自學，在課程上應該以工程設計成果為導向組織教學。實施時可以選擇1-2個工程實例，由教師引導加學生探索的方式開展學習。在課堂實例的選取的不能過于簡單，要讓學生在課程深入的過程中認識到工程問題的復雜性，通過教師的引導和學生自身的努力加深學生對工程設計內容的理解，要通過教學過程的環節設計激發學生探究工程問題的興趣，同時要讓學生感受到學習的成果。課程的案例的實施可以參考設計院的結構設計內容及過程，建筑工程的結構設計一般由三個設計階段組成：方案設計、初步階段和施工圖階段。課堂上無需面面俱到將設計環節中的所有問題闡述清楚，但是可以突出每個階段中的一兩個技術關鍵。例如在方案設計中強調建筑設計與結構體系的協調性，讓學生清楚一個工程設計是建筑、暖通、電氣、結構各專業的協調的結果，除原則性問題外，很多方案是妥協中庸后的結果，不能過分教條。要加強學生對建筑圖識圖的訓練，讓學生清楚建筑設計與結構設計的關聯。例如房間名稱是房屋建筑功能的標識，同時也是結構設計時樓面活荷的取用依據，讓學生認識到結構方案不僅要滿足房屋的使用功能的要求，更要符合概念設計，符合工程規律。設計的方案是在工程規律范圍內的有條件的發揮，不能為滿足天馬行空的設想而付出經濟代價甚至帶來安全隱患。初步設計是方案設計的初次設計深化，要在學生的思維中引入國家政策、標準、規范等概念，例如在結構體系規則性判斷上，要讓學生清楚結構體系的規則性由三平面、三立面共六個指標決定的，要清楚地講解給學生六個不規則指標的原理及軟件中判別的方法，同時結合課堂的工程案例存在的不規則問題讓學生尋找解決的方法，例如當梁段剪力不足時，除增大全梁的截面尺寸外可以考慮采用加腋的方法進行技術上的解決。施工圖設計階段是設計的核心和重點，首先要讓學生清楚工程結構設計參數的合理選擇是實現合理設計結果的前提，可以進行設計參數取用的專題講座，再結合課堂案例進行實戰訓練。在設計結果表達中要讓學生學會分析設計計算書，清楚處理異常數據的方法。施工圖的表達是設計工作的成果，要增加學生對平法施工圖識圖內容的了解，結合案例或作業加強學生用平法繪圖能力的訓練。

3教學設計

課堂教學建議的方式是專題加案例實操，課堂的核心是授課教師，案例實操可以采用邊講解、邊提問、邊討論、邊總結的方法，要將專業知識理論融入到案例的具體分析中。課內實踐的內容可以接續課堂授課的內容，學生扮演助理工程師的角色，按設計師的要求完善課堂中工程案例，在組織學生課內實踐的過程中教師發揮組織、引領、解惑的作用，同時收集學生學習中表現出的困難，有針對性地設計后續的教學內容。這樣課程安排任務傳達明確，有理論課堂的鋪墊，學生上手難度降低，學習的體驗感好。課后作業可以布置綜合性強的項目，題目要有完整的工程資料，包括設計任務書、地勘資料、建筑方案圖或建設施工圖等，要有明確的作業目標，作業的考核可以采用學生互評或者小組討論評價的方法，可以鍛煉學生互學、互幫、互教的團隊協助能力。課程考核中的筆試建議采用開卷的方式，上機考試應側重于考核施工圖的規范性，這樣的考核更有利于滿足學生畢業后的工作需求。

4教學平臺建設

線上的課程平臺必不可少。課程的平臺可以解決理論課時少的教學問題，學生可以通過課程平臺上的網課實現軟件基礎功能、結構設計軟件操作流程等內容的自學自練。利用線上課程平臺可以及時下達任務，及時反饋學生任務的完成情況，作業可以通過課程平臺提交，審閱后學生能及時收到評閱信息。而且借助課程平臺的建設可以實現線上線下的混合式教學，可應對諸如疫情防控等特殊情況下的教學活動。

5結語

新工科時代的國家戰略發展對土木工程人才提出更高的要求，“結構設計軟件及應用”作為一門理論與實踐并重的課程，要在教育的理念、模式、規格上與時俱進，課程的學習和實踐不僅要拓展學生的專業視野，更要注重將工程結構設計理論內化為學生的專業能力，將通過課程培養學生工程能力、創新思維能力以及工程責任感作為一個長期厚重的課題，不斷探索、實踐、完善。

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作者：李國東 楊海旭 郭楠 徐嫚 單位：東北林業大學 土木工程學院