導(dǎo)語：建筑結(jié)構(gòu)CAD課程改革與建設(shè)成效一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文以土木工程（建筑工程）畢業(yè)設(shè)計為導(dǎo)向，通過分析《建筑結(jié)構(gòu)cad》課程改革存在的主要問題，提出以電子教案改革、實訓(xùn)沙龍、本科生導(dǎo)師制度、協(xié)同創(chuàng)新中心等措施，構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)CAD課程的建設(shè)方案，以實現(xiàn)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)CAD；課程改革；課程建設(shè)；畢業(yè)設(shè)計

揚州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院早在2006年就斥資建設(shè)計算機(jī)專用教室，引入正版PKPM軟件，開展《結(jié)構(gòu)CAD課程》教學(xué)，并由具有豐富工程經(jīng)驗的教師和校企專家負(fù)責(zé)給在校本科生授課和開展企業(yè)培訓(xùn)，獲得了很好的效果和社會聲譽。經(jīng)過多年的發(fā)展，在全院師生的不懈努力下，《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程已經(jīng)成為學(xué)院極具特色的一門選修課程，為社會培養(yǎng)了大批實用型技術(shù)人才。然而，隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的以授課為主的教學(xué)模式逐漸呈現(xiàn)出了一些問題。如結(jié)構(gòu)計算軟件更新迭代較快、豐富經(jīng)驗的教師即將退休無法支持課程教學(xué)、年輕教師工程經(jīng)驗不足、畢業(yè)設(shè)計圖紙深度不夠、企業(yè)需求提高等[1-5]，這些問題在一定程度上已對《建筑結(jié)構(gòu)CAD》的課程建設(shè)造成了困擾，影響了課程建設(shè)的成效。為此，本文從畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)向出發(fā)，闡述了《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程改革的必要性和迫切需求，并基于校企協(xié)同育人模式，針對建筑科學(xué)與工程學(xué)院《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程建設(shè)的目標(biāo)，探究了課程建設(shè)中存在的基本問題，并根據(jù)問題結(jié)合實際情況，探討了課程的改革措施，并依據(jù)改革措施的結(jié)果，對課程改革的成果進(jìn)行有效性評定。本文研究結(jié)果，可供《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程改革和建設(shè)提供參考。

一、建筑結(jié)構(gòu)CAD課程改革和建設(shè)的必要性

（一）土木工程畢業(yè)設(shè)計的需求

土木工程畢業(yè)設(shè)計是本科教學(xué)最終的演練和檢驗。其中，最為關(guān)鍵和核心的內(nèi)容是采用結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件完成結(jié)構(gòu)建模、荷載輸入、結(jié)構(gòu)計算、形成全套結(jié)構(gòu)圖紙。畢業(yè)生對結(jié)構(gòu)軟件的熟悉程度、施工圖繪制的深度[6-7]，都與《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程緊密聯(lián)系，這在很大程度上對《建筑結(jié)構(gòu)CAD》的課程提出了較高的要求。為此，針對畢業(yè)設(shè)計的目的和要求，有必要開展課程的改革和建設(shè)。

（二）土木工程人才培養(yǎng)的迫切需要

土木工程人才培養(yǎng)目標(biāo)之一是使學(xué)生具有結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的專業(yè)知識和基本技能。與結(jié)構(gòu)設(shè)計密切相關(guān)的實用技能就是結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的使用?！督ㄖY(jié)構(gòu)CAD》主要通過講授結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件、設(shè)計參數(shù)選擇與判斷、施工圖繪制等內(nèi)容，使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計技能[8]。因此，開展相關(guān)課程改革和建設(shè)也是人才培養(yǎng)的迫切需求。

（三）推進(jìn)國產(chǎn)正版軟件應(yīng)用的發(fā)展需求

目前，國內(nèi)外關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟件總類較多，如PKPM、盈建科、SAP2000、ETABS、邁達(dá)斯等。這些軟件均包含國內(nèi)國外規(guī)范條文，可按需求采用。然而，鑒于目前國內(nèi)外形勢的變化，為打破國外軟件對結(jié)構(gòu)設(shè)計的壟斷，防止國家經(jīng)濟(jì)命脈掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國家手中，國產(chǎn)結(jié)構(gòu)CAD軟件得到了充分的重視。尤其是在《建筑結(jié)構(gòu)CAD》教學(xué)中，是否采用國產(chǎn)軟件是培養(yǎng)用戶習(xí)慣的關(guān)鍵問題。在我院《建筑結(jié)構(gòu)CAD》教學(xué)中，一直致力于采用正版PKPM進(jìn)行教學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計中，也與北京構(gòu)力公司合作，采用他們的PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件開展畢業(yè)設(shè)計。

二、建筑結(jié)構(gòu)CAD課程存在的問題

（一）對課程重要性的認(rèn)識不足

在大多數(shù)開設(shè)土木工程專業(yè)的院校，《建筑結(jié)構(gòu)CAD》是作為一門選修課程而開設(shè)的，這就在一定程度上造成了教師對該課程的不重視、學(xué)生不主動選擇課程等問題。而在大四下學(xué)期，畢業(yè)設(shè)計中后期往往需要采用《建筑結(jié)構(gòu)CAD》所學(xué)的PKPM、探索者等軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模計算、繪制施工圖紙，這也造成了部分學(xué)生在采用軟件基礎(chǔ)方面的薄弱。此外，由于學(xué)術(shù)和職稱壓力，學(xué)院引進(jìn)的年輕教師主要忙于項目申報、論文發(fā)表、報獎等科研工作，也在很大程度上不注重《建筑結(jié)構(gòu)CAD》的教學(xué)工作。近年來，由于教師指導(dǎo)的本科畢業(yè)設(shè)計，也常常出現(xiàn)較多常規(guī)性問題，影響了畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量，甚至在一定程度上造成企業(yè)對學(xué)校培養(yǎng)規(guī)格的負(fù)面認(rèn)知。

（二）對建筑結(jié)構(gòu)CAD軟件的認(rèn)知存在偏差

由于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件程序的高度智能化，如自動計算配筋、選擇鋼筋、繪制施工圖等，因此，有部分學(xué)生簡單的認(rèn)為，只要將參數(shù)輸入軟件，就得到直接可以使用的內(nèi)力、配筋和圖紙等結(jié)果。其實，這是對結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的一種認(rèn)識偏差。任何軟件的使用，都不能脫離工程要求和實際條件、都需要耐心細(xì)致的調(diào)整輸入?yún)?shù)、仔細(xì)核對軟件計算結(jié)果，這才能充分發(fā)揮軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的輔助作用、減輕設(shè)計人員的負(fù)擔(dān)。

（三）對規(guī)范條文的不熟悉

我國的建筑結(jié)構(gòu)CAD軟件，如PKPM、盈建科、廣廈等，所輸入的參數(shù)涉及工程概況、平立面布置要求、地質(zhì)資料、抗震信息等，這些參數(shù)都立足于我國現(xiàn)行規(guī)范。此外，《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程還涉及平法制圖及結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造等，這也需要對國內(nèi)圖集有較深層次的理解?；诖耍v授《建筑結(jié)構(gòu)CAD》的教師不僅要求能充分理解國內(nèi)規(guī)范，還要有豐富的工程經(jīng)驗[9]。目前，我院具有豐富工程經(jīng)驗的教師即將退休或已經(jīng)退休，這對《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程的師資力量造成了較大的沖擊。由于近年來引進(jìn)的年輕教師的重心主要集中于科研論文和項目申報、師資力量的傳幫帶不足、住建部對注冊結(jié)構(gòu)工程師的改革，這都較大程度上限制了年輕教師對規(guī)范條文的學(xué)習(xí)熱情，也在客觀上造成《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程的講授只浮于軟件的操作和使用上，對結(jié)構(gòu)合理的布置、正確的參數(shù)輸入、計算結(jié)果的查看和調(diào)整都缺乏足夠的認(rèn)識。為此，教授《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程，也在一定程度上促進(jìn)了教師對國內(nèi)外規(guī)范的再學(xué)習(xí)。

（四）課程時間安排不合理

在大四上學(xué)期，需要開設(shè)《工程抗震》這門課程，作為《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程的先導(dǎo)課程，主要講述結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計原理和方法。而結(jié)構(gòu)CAD軟件中最重要和最關(guān)鍵的部分就是結(jié)構(gòu)抗震參數(shù)的輸入。由于課程時間安排上的沖突和重疊，在開設(shè)《工程抗震》課程的同時，《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程也同步進(jìn)行，這就造成學(xué)生尚未完全掌握抗震設(shè)計概念和方法的同時，就匆忙完成結(jié)構(gòu)軟件參數(shù)的輸入。例如工程抗震最重要的指標(biāo)最大層間位移角，需要學(xué)生完全理解并能手算框架結(jié)構(gòu)的層間位移角，并進(jìn)行判斷是否合理，而結(jié)構(gòu)CAD軟件則需要通過不斷調(diào)整梁柱截面尺寸，對計算結(jié)果進(jìn)行合理判別。一般情況下，《工程抗震》課程在后期才講會到最大層間位移角限值，而在《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程教學(xué)中則會先遇到這類問題。因而，作為先導(dǎo)課程的《工程抗震》無法發(fā)揮其基礎(chǔ)知識儲備作用，《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程則出現(xiàn)讓同學(xué)無法理解的概念。因此，對《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程的開設(shè)時間需要作進(jìn)一步的優(yōu)化。

（五）對結(jié)構(gòu)模型整體概念把握不夠透徹

結(jié)構(gòu)CAD軟件建模會采用各種簡化假定和概念，這些基本假定和概念或多或少出現(xiàn)在以往所學(xué)習(xí)的課程中，但作為結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的操作者，應(yīng)對此給予高度重視。筆者通過畢業(yè)設(shè)計可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對結(jié)構(gòu)模型的整體概念缺乏相應(yīng)的了解，這里最明顯的是上部結(jié)構(gòu)的嵌固端位置的選取。當(dāng)采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時，首層框架柱的長度應(yīng)從基礎(chǔ)頂面算起，即嵌固端在基礎(chǔ)頂面，而絕大部分同學(xué)仍采用建筑圖紙?zhí)峁┑氖讓訉痈?，這就造成嚴(yán)重的理解錯誤。此外，還有次梁和連續(xù)次梁的簡化、角柱的處理等，都需要對模型有整體的把握。（六）企業(yè)的需求的提高我院土木工程專業(yè)已經(jīng)通過住建部專業(yè)認(rèn)證（評估），這也在較大程度上需要我院的畢業(yè)生能達(dá)到較高的水平。因此，我院畢業(yè)要求，應(yīng)能滿足企業(yè)用人需求。《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程的學(xué)習(xí)目的是使學(xué)生在未來的在設(shè)計崗位上能盡量減少培訓(xùn)、盡快實現(xiàn)人才價值。這也要求課程的開設(shè)以設(shè)計人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，并注重過程培養(yǎng)。

三、建筑結(jié)構(gòu)CAD課程改革措施

學(xué)院針對前述存在的問題，開展了系列的課程和教學(xué)改革措施，取得了較為理想的效果。

（一）電子教案改革

《建筑結(jié)構(gòu)CAD》教學(xué)是一門實踐性很強(qiáng)的課程，因此教學(xué)過程以操作指導(dǎo)為主。在以往的教學(xué)過程中，授課教師采用投影，以基本模型為主，指導(dǎo)學(xué)生一步步操作，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的建模、計算和繪制施工圖。課程操作步驟繁瑣、教學(xué)內(nèi)容銜接緊密。為使學(xué)生能更好地學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)CAD課程，在課程教學(xué)中，筆者針對課程中存在的問題，準(zhǔn)備了內(nèi)容精練、操作性強(qiáng)的電子教案，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。針對教學(xué)中學(xué)生對建模認(rèn)識的不足，電子教案內(nèi)容主要包括以下幾個部分[10-12]：1.建筑與結(jié)構(gòu)的關(guān)系；2.上部結(jié)構(gòu)尺寸的確定；3.結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的選??；4.上部結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的校核；5.梁、板、柱施工圖要點；6.基礎(chǔ)的參數(shù)輸入；7.基礎(chǔ)施工圖要點。通過電子教案與課程教學(xué)相結(jié)合，可使學(xué)生能更深入理解結(jié)構(gòu)CAD。

（二）實訓(xùn)沙龍

除了課程教學(xué)外，學(xué)院土木工程系還組織了各類課程教學(xué)沙龍。其中，針對《建筑結(jié)構(gòu)CAD》教學(xué)，土木系邀請了已退休的授課教師和揚州市相關(guān)設(shè)計研究院的工程師對年輕教師開展多場教學(xué)講座，細(xì)致剖析了結(jié)構(gòu)CAD應(yīng)用中存在的普遍性問題，尤其是樓梯建模、結(jié)構(gòu)整體參數(shù)調(diào)整、抗震措施與抗震調(diào)整措施的關(guān)系、施工圖細(xì)節(jié)問題等。這些講座教學(xué)，幫助年輕教師從不同角度加深了對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的理解，也避免了在以后的畢業(yè)設(shè)計中存在的問題。

（三）本科生導(dǎo)師制

本科生導(dǎo)師制度是我院一項針對本科生教學(xué)的創(chuàng)新舉措。這項措施，能全過程使導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)全過程，并能使學(xué)生了解本科課程教學(xué)體系。本科生導(dǎo)師制度在促進(jìn)和引導(dǎo)《建筑結(jié)構(gòu)CAD》方面起到了廣泛的帶動作用。本科生導(dǎo)師通過篩選部分學(xué)有余力的本科生，從大二開始參與導(dǎo)師課題，協(xié)助導(dǎo)師開展設(shè)計研究工作，不僅能減輕導(dǎo)師負(fù)擔(dān)，而且能在很大程度上帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。此外，由于這種帶動和推廣作用，學(xué)生能更早接觸結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的使用，同時，在后期的課程的學(xué)習(xí)中（如混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗震等），能更加專注于理解結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)、模型參數(shù)選擇、結(jié)構(gòu)措施的調(diào)整等，更能夠適應(yīng)教學(xué)要求。（四）協(xié)同創(chuàng)新中心通過校企合作、市校合作，創(chuàng)辦協(xié)同創(chuàng)新研究中心，是學(xué)院將科研成果與工程技術(shù)相結(jié)合的一種有效形式。建工學(xué)院依托學(xué)院技術(shù)力量，于2016年成立了城市規(guī)劃和發(fā)展研究院，解決了科研成果的轉(zhuǎn)換和應(yīng)用問題。為充分利城市規(guī)劃與發(fā)展研究院提供的項目資源，本文提出在畢業(yè)設(shè)計中，可將畢業(yè)設(shè)計課題與協(xié)同創(chuàng)新研究院的工程項目緊密結(jié)合，建立以項目為導(dǎo)向的畢業(yè)設(shè)計目標(biāo)，通過深入挖掘項目中的難點難題，為結(jié)構(gòu)CAD教學(xué)提供解決思路、標(biāo)準(zhǔn)和范例。

（五）案例庫建設(shè)

實際工程案例是本科生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)CAD最有效的手段之一。在結(jié)構(gòu)CAD教學(xué)過程中，授課教師通過設(shè)計院已完成的模型，精選10個案例，作為授課的補充。這10個案例分別從結(jié)構(gòu)選型、平面布置、立面布置、荷載輸入、特殊梁柱處理、樓梯布置、抗震參數(shù)合理選擇等方面給出了較為詳細(xì)的參考。學(xué)生通過課后查看相關(guān)數(shù)據(jù)，可對所學(xué)知識有較為全面的理解。通過授課，比較不同模型參數(shù)的異同，開拓了本科生的工程視野，使其深入地體會到軟件應(yīng)用和計算分析在科研和工程實際中的廣泛應(yīng)用，提高了學(xué)生采用結(jié)構(gòu)計算軟件開展工程設(shè)計的積極性。為了將來能更好地應(yīng)用PKPM軟件解決工程實際中各種各樣復(fù)雜的問題，使學(xué)生意識到了必須認(rèn)真扎實地學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)抗震等基礎(chǔ)和理論知識，才能更好地開展工作，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。（六）充分結(jié)合規(guī)范規(guī)程條文熟練掌握《建筑結(jié)構(gòu)CAD》，實現(xiàn)所學(xué)基礎(chǔ)知識到工程應(yīng)用的目的，不僅需要對大學(xué)四年的學(xué)習(xí)的課程有充分的理解，還需要補充大量的規(guī)范、規(guī)程相關(guān)條文知識。由于跟《建筑結(jié)構(gòu)CAD》相關(guān)的規(guī)范規(guī)程較多，最主要的規(guī)范包括《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）所以，在《建筑結(jié)構(gòu)CAD》的課程學(xué)習(xí)中，軟件中的每個參數(shù)都要給出來龍去脈，確保所選擇的參數(shù)有規(guī)范依據(jù)。這對《建筑結(jié)構(gòu)CAD》的教師是一個巨大的挑戰(zhàn)，這要求教師對規(guī)范條文有深刻的理解，不僅能夠給出正確的參數(shù)，還需要給出規(guī)范條文的位置、說明為何輸入這些參數(shù)、錯誤參數(shù)會導(dǎo)致什么樣的結(jié)果。一般情況下，年輕教師對規(guī)范規(guī)課程還不是很熟悉，導(dǎo)致課程教學(xué)仍停留在軟件操作層次。通過對規(guī)范條文的總結(jié)和凝練，明確在備課筆記和教案中給出具體的規(guī)范條文，可促進(jìn)學(xué)生對結(jié)構(gòu)的理解，也能實現(xiàn)年輕教師教學(xué)質(zhì)量的提升。

四、建筑結(jié)構(gòu)CAD課程改革成效

通過前述的課程建設(shè)和改革措施，我院的建筑結(jié)構(gòu)CAD課程的教學(xué)發(fā)展取得了一定的改革成效。

（一）加深對結(jié)構(gòu)設(shè)計的理解

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的使用的基礎(chǔ)上，課程改革中通過細(xì)致的介紹《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)》《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》《建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范》等規(guī)范條文，使學(xué)生充分理解并掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本規(guī)定，掌握了結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，加深了學(xué)生對結(jié)構(gòu)設(shè)計的理解。同時，從學(xué)生的反饋也表明，課程的改革是促進(jìn)了個人的發(fā)展。

（二）促進(jìn)了畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量

通過前述的課程建設(shè)和改革，最明顯的表現(xiàn)在于畢業(yè)生對結(jié)構(gòu)概念和國內(nèi)規(guī)范有了較為深刻的理解，能夠熟練運用PKPM等接受設(shè)計軟件建模，同時也能采用平法繪制施工圖圖紙，為畢業(yè)設(shè)計的順利進(jìn)行提供了良好的基礎(chǔ)保障。

（三）緩解了社會人才需求

揚州和南京等設(shè)計院回饋的消息表明，本專業(yè)的土木工程畢業(yè)生能較快的適應(yīng)設(shè)計工作、能對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出有建設(shè)性的意見和措施，其在設(shè)計成果得到了多方的肯定，滿足了企業(yè)單位對畢業(yè)生的人才需求。這也從另一個方面表明，針對《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程的改革和建設(shè)，是行之有效的。

五、結(jié)語

通過以上分析可知，開展《建筑結(jié)構(gòu)CAD》課程教學(xué)改革與建設(shè)，以畢業(yè)設(shè)計為導(dǎo)向，不僅有助于提高學(xué)生對建筑結(jié)構(gòu)及規(guī)范圖集的理解、提高了教學(xué)質(zhì)量，而且能從社會需求出發(fā)，提高了土木工程專業(yè)的人才質(zhì)量。

作者：王琨 羅輝輝 張玲峰 馬洪偉