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工程结构课程教学创新与实践

 论文栏目:工程管理论文     更新时间:2013/9/23 15:49:28   

一、教学内容的改革探索

(一)教学内容的整合和课时分配

将混凝土结构、砌体结构、钢结构、地基基础与结构抗震等课程有机融合在一起,打破原有学科化内容体系,形成通用化、综合化的工程结构课程,体现工程管理专业培养建筑施工一线的技术与管理人才这一目标,是教学内容整合的基本方向。课程内容组织包括四大部分,即基础知识、基本构件计算原理、结构设计拓展知识、综合应用。课时分配要结合教学内容的合理整合和取舍、教学方法和教学手段系统的分析[2]。笔者所在学校工程管理专业(本科)培养方案的专业课程教学安排,工程结构课程为8学分,总教学课时为116学时(其中理论课时112学时,实践课时6学时),根据多年的教学实践、学生的生源特点、毕业就业情况,采用图1所示的学时分配组织教学较为科学。

(二)抓住基本原理,横向拓展教学内容

在传授学生知识技能的过程中,要紧紧抓住各类工程结构基本原理的核心,如混凝土结构原理的核心是钢筋和混凝土两种性质互补材料的粘结一级它们在构件内共同变形和共同受力的特征;钢结构原理的核心连接和钢构件的整体和局部稳定性;砌体结构原理的核心是砌体和砂浆复合材料的强度验算和砌体墙体的布置[3]。以一些典型的受力状态作为重点,加以透彻的讲解、练习和巩固。针对工程管理专业学生力学、结构、构造、材料等基础薄弱,工程结构教学内容还应适当拓展与相关课程紧密联系的“相关内容”。比如在讲授混凝土、砌体、钢受压构件计算原理及设计方法时,可以先用1个学时简要介绍建筑力学中强度、刚度、稳定性的基本理论。介绍基本理论时,要适时补充三类构件计算方法的异同。例题分析时,要辅以材料、构造和施工等方面的相关知识,从而最大限度地将工程结构联系到其他内容的主题,淡化课程内容的专业性,激发学生的学习兴趣。

(三)教学内容应结合国家注册工程师考试

工程管理专业学生毕业如果从事建筑和房地产的行业、市场、企业、项目四个层次的管理工作,就会面临着国家注册工程师的考试。工程结构是考试中(如注册建造师、注册监理师等)重要组成部分,因此,在讲授课程时,应注意与国家注册工程师考试相结合,教学内容应该覆盖国家注册工程师考试大纲中涉及到工程结构的主要内容,很多习题可借鉴或直接选取注册考试的原题。这样既检查了学生对知识的掌握程度,又使学生今后能尽快适应注册考试的需要[6]。

(四)增加结构平面整体表达法及系列图集相关内容

建筑结构施工平面整体设计方法(简称平法)和系列图集,是目前混凝土结构施工图主要表达方法。平法在建筑制图课程略有介绍,学生在没有结构概念的情况下对之也只能是一知半解。识图能力是工程管理专业学生的核心能力之一,而结构施工图的识读是其难点。因此,工程结构课程应将“平法”作为重要教学内容[7]。授课中,可以在结构设计拓展知识中增加这一部分(2学时),介绍完钢筋混凝土框架结构的构造要求和抗震设计后,可以辅以一套完整的结构施工图,详细介绍各类构件(梁、柱、板、剪力墙)的平法施工图和标准构造详图。

二、教学方法的改革探索

(一)启发式、讨论式教学方式

传统的教学采用灌输式的封闭的教学方式,忽视了学生的主动性。启发式教学、讨论式教学的核心是要有问题引导。教师以问题为基础,启发学生的思维,组织学生讨论,激发学生的创新意识和热情。学生可以在课前针对教学内容,搜集问题,然后在课堂上进行讨论。师生共同互动、质疑、求新,从而培养学生发现、分析、解决问题的能力。注重平衡课堂和课外时间,营造学社自主学习的兴趣和环境。例:在介绍钢梁局部稳定知识点时,可以课前提出问题:如果钢梁的局部稳定不满足要求,是否可以采用提高钢材强度等级的方法?进而让学生搜集资料。课堂上通过给出矩形薄板屈曲应力公式,组织学生讨论、分析。最后总结影响钢梁局部稳定的主要因素。得出结论:采用高强度钢材不能提高钢梁的局部稳定。这种教学方法能够启发学生的思维,激发学生的学习兴趣,教学效果良好。

(二)类比介绍法

工程结构课程体系来看,主要是三大材料(混凝土、砌体、钢结构)设计计算方法,每种类型构件的设计都讲透,时间上不允许,难度也很大。为此,作者提出了将课程内容进行有机组合,主要将三类构件穿插起来讲授。这样的授课顺序非常有利于类比介绍法。每将一个概念,采用对比介绍,分析它们之间的异同,讲清各自的出发点和适用条件,有助于学生对结构设计的理解。例:在介绍三类受压构件稳定性时,可以先介绍各自基本假定、基本公式、使用条件和构造要求。然后进行对比分析,三类构件计算公式中都有影响系数,混凝土受压构件(矩形)的影响系数主要考虑高宽比(l0/b);砌体受压构件主要考虑高厚比、偏心距和砂浆强度等级;钢结构受压构件主要考虑长细比和钢材强度等级。进一步分析可以看出:混凝土受压构件主要是强度计算,稳定性只是辅助问题;而钢结构构件稳定性计算尤为重要。原因是钢结构是“细柔”构件。通过一步步的对比分析,不仅可以在较短的时间将理论讲清、讲透,而且培养了学生分析解决问题的能力。

(三)案例、项目教学法

工程结构是一门实践性很强的课程,如何在有限的学时内让学生掌握基本理论,并应用于工程实践,是所有授课教师孜孜以求的目标。在授课过程中,将基本理论同具体的工程事例结合分析,授课结束后,辅以工程设计项目让学生独立完成。这样,学生在工程案例听课中理解基本理论,在工程项目完成中掌握应用理论[8]。例:在介绍预应力混凝土理论时,可先通过生动形象的实例介绍预应力概念。如传统的木桶制作,竹箍拧紧提供环向预拉力,木桶板产生的环向预压力防止水的渗漏,学生了解预应力概念后,引入预应力混凝土概念。然后选取预应力混凝土梁施工(先张法、后张)的录像播放,让学生对预应力混凝土结构材料、张拉工艺、预应力损失等有较清晰、较直观的认识。最后再对具体的设计问题作详细的讲解。理论介绍之后,将一个简单的预应力梁设计项目交给学生,要求学生进行材料的选择、预应力度的控制、预应力损失分析、承载力计算等,并将计算结果在考虑构造要求之后以施工图的形式表达出来。学生在这一过程中始终处于主体地位,教师只起到指导作用。

三、教学手段的改革探索

在教学手段方面,现代化的多媒体技术和传统的教学手段(板书)孰优孰劣一直是教育界争论的热点。笔者以为,任一种教学手段都有其优、缺点,关键要同具体课程、具体教学内容相结合。如工程结构课程,理论推导部分如果采用多媒体教学可能学生很难接受;而一些复杂的施工工艺、构造要求板书也无法表达。所以针对课程的自身特征,必须采用传统教学手段(板书)和现代技术(工程照片录像、工程图纸、模型、CAI课件、flash动画)相结合的方法。例:在介绍混凝土受弯构件时,首先采用多媒体课件回顾以前内容;采用受弯试验录像分析梁的破坏三阶段和三类梁(少筋、适筋、超筋)破坏特征;然后应用板书方式一步一步介绍基本假定,应力图形,基本公式,适用条件及截面设计与复核;再用多媒体课件讲述构造内容和例题分析;最后可以辅以梁结构平法施工图纸和梁结构施工现场照片。

四、实践教学的改革探索

(一)现场教学

为了使学生能够从感性上认识工程结构,笔者所在学校工程管理专业安排了三次现场教学,并与理论教学穿插进行。如介绍混凝土结构之前,一般组织学生参观正在施工的框架结构,讲解混凝土梁、柱、板、墙等基本构件钢筋的种类、级别、钢筋绑扎、搭接、配筋方式;再如在介绍钢结构基本构件之前,一般参观正在施工的单层工业厂房或门式刚架,讲解钢结构梁、柱、屋架的基本形式和连接方式。学生有了感性认识再听课,理解自然深刻了。

(二)课程设计

首先应打破课堂教学与课程这一环节的严格界限,把实践环节内容分步骤穿插在理论教学过程中,使学生分步完成课程设计;其次,设计过程中要注意发挥学生的主体作用和教师的指导作用;最后,应重视课程设计过程中施工图的绘制,不仅是学生从基础过渡到专业的演练,也有利于其识图能力的培养。

五、结语

文章根据工程管理专业工程结构课程的特征和现状,并结合笔者十余年该课程教学实践,从教学内容的整合,教学方法、教学手段、实践教学等方面进行了初步的探讨和尝试,取得了较好的教学效果。工程结构课程的教学改革是一个系统工程,需要长期坚持,循序渐进。只有通过同行专家的共同努力,才能使工程结构课程的教学真正适应工程管理专业培养目标的需要,使培养出的工程工程管理学生适应社会的需求。个人肤浅认识,请相关专家、老师、学生批评指教。

作者:蒋德稳 单位:淮海工学院 土木工程学院

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