建筑結(jié)構(gòu)與選型課程教學(xué)改革研究

時(shí)間:2022-03-14 09:10:19

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建筑結(jié)構(gòu)與選型課程教學(xué)改革研究

摘要:為解決建筑結(jié)構(gòu)選型課程教學(xué)過(guò)程中存在的學(xué)生興趣不濃、對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容理解不透和授課效果不好等問(wèn)題,從課程的特點(diǎn)及其在專業(yè)教學(xué)和學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)中的作用出發(fā),提出了優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法及成績(jī)考核方式的具體措施,以期進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)與選型;建筑結(jié)構(gòu);教學(xué)改革;建筑學(xué)

建筑結(jié)構(gòu)與選型課程是為建筑學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)、計(jì)算原理和結(jié)構(gòu)形式的概念及選擇。通過(guò)該課程的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生掌握一定的結(jié)構(gòu)知識(shí),具備一定的解決結(jié)構(gòu)問(wèn)題的能力。該課程所涉及的問(wèn)題及其解決方法與實(shí)際工作關(guān)系密切,因此,教學(xué)的效果對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能意義重大。結(jié)構(gòu)專業(yè)水平體現(xiàn)在對(duì)基本概念的掌握、基本原理的理解和運(yùn)用、對(duì)工程實(shí)際問(wèn)題的解決能力上。在教學(xué)方法上,單純采用講授的教學(xué)方法枯燥無(wú)味,效果很差。對(duì)此,在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)課程特點(diǎn)進(jìn)行了一系列教學(xué)改革,在講授的同時(shí)增加了課堂提問(wèn)、學(xué)生實(shí)例講評(píng)、大作業(yè)等教學(xué)環(huán)節(jié),取得了較好的教學(xué)效果。

一、課程特點(diǎn)

(一)題目大,涉及的內(nèi)容寬泛

在建筑結(jié)構(gòu)與選型課程中出現(xiàn)的問(wèn)題在形式和規(guī)模上與學(xué)生以前接觸的問(wèn)題不同。在數(shù)學(xué)、物理或力學(xué)等課程中,每一部分知識(shí)點(diǎn)都有對(duì)應(yīng)的練習(xí)題,學(xué)生可以通過(guò)練習(xí)題加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。而在建筑結(jié)構(gòu)與選型課程中,題目往往很大,即使將題目限定在一定范圍,學(xué)生在完成小范圍知識(shí)點(diǎn)的練習(xí)時(shí),仍難以理解與其關(guān)聯(lián)的整個(gè)過(guò)程。例如,混凝土的構(gòu)件設(shè)計(jì),小范圍內(nèi)容的練習(xí)題是給定構(gòu)件的內(nèi)力、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)等條件,求解鋼筋面積。學(xué)生在解題的過(guò)程中,并不理解內(nèi)力、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)如何得來(lái)。而內(nèi)力的求解過(guò)程包括荷載匯集、內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合,是一個(gè)大的過(guò)程,混凝土強(qiáng)度等級(jí)的選擇等問(wèn)題也涉及規(guī)范、構(gòu)造及經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。在小范圍的練習(xí)中難以對(duì)知識(shí)體系有一個(gè)全面的掌握。題目大,內(nèi)容寬泛給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)難度,講授顯得枯燥乏味,如果一部分內(nèi)容沒(méi)學(xué)好,學(xué)生很容易失去學(xué)習(xí)興趣。

(二)內(nèi)容難度較大,在有限學(xué)時(shí)內(nèi)難以達(dá)到一定的深度

構(gòu)件設(shè)計(jì)理論對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比較難懂,講得太淺學(xué)生有可能理解不透,聽(tīng)不下去;講得太深學(xué)時(shí)不允許,對(duì)于建筑學(xué)的學(xué)生也沒(méi)有必要。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)只能選擇概要式地講解,這樣會(huì)造成學(xué)生似懂非懂,也一定程度影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,因此,選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)深度很重要。

(三)內(nèi)容范圍廣,在短學(xué)時(shí)內(nèi)難以掌握到一定的寬度

建筑結(jié)構(gòu)與選型課程涵蓋了混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選型、大跨度設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震等內(nèi)容,是多門(mén)課程的組合應(yīng)用,內(nèi)容范圍非常廣,在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)難以全面掌握。

(四)內(nèi)容涉及相關(guān)課程和相關(guān)專業(yè),在有限學(xué)時(shí)內(nèi)達(dá)到技能培養(yǎng)的難度較大

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從方案到結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置、荷載匯集、內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合、截面設(shè)計(jì)及施工圖繪制是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,步驟繁雜、涉及面廣。解決這一題目涉及建筑使用要求、力學(xué)知識(shí)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論及眾多設(shè)計(jì)規(guī)范。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),難以全部理解,弄清各步驟之間的關(guān)系,因此在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)難度很大。

二、改革措施

針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)與選型課程的上述特點(diǎn),在課程教學(xué)過(guò)程中通過(guò)合理安排教學(xué)內(nèi)容、增加實(shí)例介紹、強(qiáng)化實(shí)用訓(xùn)練,改進(jìn)考核方法、調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性等措施,提高實(shí)踐教學(xué)的效果和學(xué)生運(yùn)用結(jié)構(gòu)知識(shí)的能力。

(一)合理安排教學(xué)內(nèi)容

建筑結(jié)構(gòu)與選型涵蓋的內(nèi)容多,在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),必須區(qū)分輕重和深淺才能達(dá)到最佳教學(xué)效果。建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生在實(shí)際工作中并不會(huì)直接參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),但在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中,建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)會(huì)有密切配合,建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互之間有很大的影響,掌握結(jié)構(gòu)知識(shí)對(duì)于建筑學(xué)學(xué)生有很大幫助?;诖嗽俅握{(diào)整和明確教學(xué)的目標(biāo)和定位。

1.有主有次

在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)主要的內(nèi)容多講,次要的內(nèi)容少講。以掌握基本概念為主,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理次之。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本概念有清晰的掌握,對(duì)基本設(shè)計(jì)方法應(yīng)有一定了解,但不需要達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的深度。在教學(xué)過(guò)程中對(duì)與建筑學(xué)聯(lián)系不多的結(jié)構(gòu)內(nèi)容作簡(jiǎn)單介紹或不講,對(duì)建筑設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生影響的結(jié)構(gòu)知識(shí)重點(diǎn)介紹。對(duì)概述、構(gòu)造知識(shí)、結(jié)構(gòu)布置力求掌握,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程做到了解,而對(duì)于截面設(shè)計(jì)理論則省略不講。例如,構(gòu)件截面尺寸的確定問(wèn)題,在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然由結(jié)構(gòu)專業(yè)來(lái)完成,但是該問(wèn)題對(duì)建筑設(shè)計(jì)甚至方案設(shè)計(jì)有影響,因此選擇重點(diǎn)介紹,從“構(gòu)件設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求”到“截面尺寸初步確定的方法”,全面講解截面尺寸的確定過(guò)程和影響因素。再如,混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì),內(nèi)容多,難度大,而建筑學(xué)的學(xué)生只需作簡(jiǎn)單了解。對(duì)于這一部分內(nèi)容,只需介紹查表法如何利用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》做截面設(shè)計(jì),內(nèi)容簡(jiǎn)練,方法簡(jiǎn)單實(shí)用。

2.把握內(nèi)容的整體性

把握內(nèi)容的整體性對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐能力至關(guān)重要。教材從基本概念和基礎(chǔ)理論入手,因此例題和練習(xí)題都是在一個(gè)小的范圍內(nèi),這樣的安排有利于學(xué)生入門(mén),但從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)小范圍的例題和練習(xí)題不能讓學(xué)生對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)方法有一個(gè)全面的了解,學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力難以提高。內(nèi)容的繁雜與學(xué)時(shí)的限制使得教學(xué)的系統(tǒng)性不強(qiáng),為此,采取以下措施,以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。(1)講好概述部分。概述是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)與選型課程知識(shí)體系的全面概括,從全局入手介紹了課程的作用、地位和基本概念,講好概述能使學(xué)生對(duì)課程有一個(gè)清晰、明確的認(rèn)識(shí)。在概述中,從建筑設(shè)計(jì)過(guò)程、階段、專業(yè)配合的介紹中闡明建筑與結(jié)構(gòu)的關(guān)系,使學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目的和方向。(2)強(qiáng)調(diào)對(duì)過(guò)程和方法的理解,對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)原理、公式推導(dǎo)則作簡(jiǎn)單了解。強(qiáng)調(diào)實(shí)用性,重點(diǎn)介紹構(gòu)件設(shè)計(jì)的程序、基本方法、實(shí)用設(shè)計(jì)方法并輔以貼近實(shí)際的練習(xí)。注重建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)配合能力的培養(yǎng),將荷載匯集、內(nèi)力計(jì)算及截面設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的理解。(3)從構(gòu)造的特點(diǎn)入手講解結(jié)構(gòu)形式,用力學(xué)的方法理解結(jié)構(gòu)形式。重點(diǎn)介紹結(jié)構(gòu)形式的概念、特點(diǎn)、選型條件及結(jié)構(gòu)布置原理,并在實(shí)例及練習(xí)中加深理解,培養(yǎng)學(xué)生在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)意識(shí),加大內(nèi)容的橫向聯(lián)系,拓展綜合運(yùn)用的思路。(4)注重將不同的課程內(nèi)容進(jìn)行交叉與融合,拓展內(nèi)容的廣度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要廣泛運(yùn)用力學(xué)原理、概念來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì),但是建筑力學(xué)和建筑結(jié)構(gòu)與選型是兩門(mén)獨(dú)立的課程,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),將剛剛結(jié)課的建筑力學(xué)運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)與選型課程中難度較大。這當(dāng)中存在著理論與實(shí)際的差別,學(xué)生還不熟悉如何將力學(xué)的概念及方法運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)中去。例如,在建筑力學(xué)中講到的約束形式有鉸和固定端兩種,而實(shí)際的建筑有的只是接近這兩種的約束形式,因此,需要將實(shí)際情況加以簡(jiǎn)化。再如,學(xué)生在建筑力學(xué)中掌握了在給定的計(jì)算簡(jiǎn)圖中計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法,也就是說(shuō)計(jì)算簡(jiǎn)圖作為已知條件,但是在建筑結(jié)構(gòu)與選型課程中需要學(xué)生將已有的設(shè)計(jì)條件加以簡(jiǎn)化,得到計(jì)算簡(jiǎn)圖。針對(duì)此,在教學(xué)中設(shè)置了接近實(shí)際的練習(xí),將不同的課程內(nèi)容有效地交叉與融合,以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。(5)在實(shí)例中理解設(shè)計(jì)過(guò)程。例如,混凝土單筋矩形截面受彎構(gòu)件正截面受彎承載力計(jì)算中,內(nèi)力、材料強(qiáng)度等作為已知條件,而在實(shí)際設(shè)計(jì)中這些條件并非已知,需要設(shè)計(jì)者自己確定。為了讓學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序、內(nèi)容、方法有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí),將例題和練習(xí)題的范圍放在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié),針對(duì)建筑學(xué)專業(yè)的實(shí)際工作狀態(tài)確定練習(xí)內(nèi)容。例如,給定建筑平面圖,確定梁的荷載及內(nèi)力并設(shè)計(jì)梁,通過(guò)這樣的練習(xí)讓學(xué)生了解荷載匯集的方法和計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定方法,然后運(yùn)用力學(xué)知識(shí)計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力,掌握構(gòu)件設(shè)計(jì)內(nèi)容及與前面各步驟之間的聯(lián)系。

(二)課堂提問(wèn)

建筑結(jié)構(gòu)與選型課程以往的教學(xué)方式主要為講授。單純的講授使課程變得枯燥,改變這一現(xiàn)象的有效方法是課堂提問(wèn)。課堂提問(wèn)是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的最直接有效的手段,教師在與學(xué)生面對(duì)面交流的過(guò)程中,可以最直接地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在提問(wèn)中,還可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的不足之處,從問(wèn)題中得到新的問(wèn)題。因此,將學(xué)生課堂提問(wèn)的效果計(jì)入成績(jī)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的真實(shí)評(píng)價(jià)。與閉卷考試不同,課堂提問(wèn)可以讓學(xué)生及時(shí)知道自己錯(cuò)在哪里,并得到正確答案。在建筑結(jié)構(gòu)與選型課程教學(xué)改革中,將課堂提問(wèn)成績(jī)作為總成績(jī)的一部分記錄,收效良好。課堂提問(wèn)主要安排在每次課開(kāi)始,提問(wèn)內(nèi)容以上次課講授內(nèi)容為主。這樣學(xué)生對(duì)每一次課都很重視,改變了平時(shí)不聽(tīng)講,期末突擊考試的現(xiàn)象。提問(wèn)的范圍也比通常的考試范圍更廣,可以全面地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生積極參與,采取主動(dòng)回答與被動(dòng)回答相結(jié)合的方式,每次提問(wèn)開(kāi)始時(shí)不指定學(xué)生回答,以主動(dòng)回答為主,并對(duì)主動(dòng)回答的學(xué)生在計(jì)分時(shí)給予鼓勵(lì)。

(三)變考試為大作業(yè)

采用何種考核形式將對(duì)學(xué)生產(chǎn)生不同的影響。建筑結(jié)構(gòu)與選型課程特點(diǎn)不適于閉卷考試,以往采用開(kāi)卷考試。然而兩個(gè)小時(shí)的開(kāi)卷考試不可能真實(shí)全面地考核學(xué)生的能力,實(shí)際是將考試內(nèi)容限定在教材的范圍內(nèi)抄寫(xiě)答題。這樣造成了學(xué)生平時(shí)不努力,考試時(shí)按照教材答題過(guò)關(guān)的現(xiàn)象。這也反映出學(xué)校的能力考核方式與實(shí)際工作存在的差別。實(shí)際工作就是開(kāi)卷考試,它既可以看書(shū)、查閱資料,還可以與他人探討、請(qǐng)教,實(shí)際工作所要解決的問(wèn)題相對(duì)比較大,制約因素多,可以有多種方案,答案不唯一。為此,采用接近實(shí)際工作的“大作業(yè)”的方式進(jìn)行考核,每學(xué)期根據(jù)學(xué)生完成“大作業(yè)”的情況確定成績(jī)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的不同階段,將“大作業(yè)”劃分為荷載及內(nèi)力計(jì)算、構(gòu)件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布置、高層建筑結(jié)構(gòu)選型和大跨度結(jié)構(gòu)選型。同一類(lèi)型的“大作業(yè)”可以有不同的題目,例如:“樓板荷載及單向板內(nèi)力計(jì)算”“懸挑雨棚荷載及內(nèi)力計(jì)算”“高層框架結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置”“高層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置”,等等,盡量避免題目雷同。在“大作業(yè)”中,要求學(xué)生自己完成資料的查閱,荷載匯集、內(nèi)力計(jì)算、構(gòu)件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置等內(nèi)容。階段性的“大作業(yè)”可以使學(xué)生產(chǎn)生一定的緊迫感,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,但由于建筑結(jié)構(gòu)與選型課程內(nèi)容具有“多、難、散”的特點(diǎn),學(xué)生難以適應(yīng),進(jìn)度跟不上,影響學(xué)習(xí)興趣,因此,如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,讓學(xué)生深入?yún)⑴c其中還有一定的難度。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的教學(xué)改革實(shí)踐,有效地提高了學(xué)生的課堂積極性,學(xué)生的學(xué)習(xí)目的明確。大作業(yè)均勻地分布在整個(gè)教學(xué)周期,避免了學(xué)生考前突擊的現(xiàn)象。在自主完成大作業(yè)的過(guò)程中,學(xué)生的各項(xiàng)綜合能力有了很大提高,取得了建筑結(jié)構(gòu)與選型課程教學(xué)的良好效果。

作者:高明濤 莊金迅 單位:遼寧科技大學(xué)

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