鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中的探討與實(shí)踐

鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中的探討與實(shí)踐鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中的探討與實(shí)踐

摘要：為了提高鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)質(zhì)量，針對該課程在教學(xué)中存在的一些問題，對教學(xué)方法、理念和手段進(jìn)行探討。通過優(yōu)化整合課程內(nèi)容、重視課程設(shè)計環(huán)節(jié)、合理利用多媒體教學(xué)方法等三方面，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)學(xué)生思維，更好地適應(yīng)社會開展對鋼結(jié)構(gòu)人才的要求。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革；多媒體教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674-932418-0136-02

鋼結(jié)構(gòu)課程是高等院校培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科人才的一門重要專業(yè)課程。該課程著重培養(yǎng)學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)根本原理的根本概念以及對原理的理解與掌握，同時培養(yǎng)學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計根本原理及工程設(shè)計能力，因而在土木工程專業(yè)系列課程體系中占有十分重要的地位[1-3]。根本內(nèi)容包括緒論、鋼結(jié)構(gòu)的材料、鋼結(jié)構(gòu)的連接、軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件設(shè)計、拉彎壓彎構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)最新技術(shù)和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)制造簡便，易于采用工業(yè)化生產(chǎn)，施工安裝周期短，密封性好，耐熱性好等特點(diǎn)，所以目前在大型公共建筑、民用建筑、工業(yè)建筑以及大跨橋梁結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，如大型體育場館、機(jī)場航站樓、火車站、工業(yè)廠房、超高層建筑及輕鋼建筑等方面。

一、鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過程中存在的問題

鋼結(jié)構(gòu)和其他課程的教學(xué)一樣，只有把教與學(xué)充分地結(jié)合起來，才能真正發(fā)揮“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體〞的作用，老師會教，學(xué)生愛學(xué)，教師和學(xué)生在共同學(xué)習(xí)的過程進(jìn)行觀點(diǎn)交流和思想碰撞，才能打造高效生動課堂氣氛，筆者經(jīng)過多年的該課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)在教學(xué)過程中存在以下一些問題。

1.學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)興趣不高并非學(xué)生天生不喜歡學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)，而是鋼結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)相對其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)具有一定的難度。首先表現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)概念比擬抽象，學(xué)生需要在學(xué)習(xí)時有很強(qiáng)的空間想象能力，同時涉及眾多力學(xué)概念、材料和施工工藝等諸多因素，計算公式很多，而且有些公式并非理論推導(dǎo)得出，而是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)得出的經(jīng)驗(yàn)公式。其次是該課程對學(xué)生的力學(xué)根底要求比擬高，如果學(xué)生的材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)課程沒有學(xué)扎實(shí)，就會給本課程的學(xué)習(xí)帶來極大影響。再次是教學(xué)過程中缺少實(shí)體鋼結(jié)構(gòu)建筑，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識，故接受起來感覺比擬生硬，導(dǎo)致學(xué)生理解知識的難度較大。最后一個也是很重要的一個原因是教學(xué)的課時與該課程內(nèi)容所需課時相比嚴(yán)重缺乏，導(dǎo)致教師為了完成教學(xué)大綱所規(guī)定教學(xué)內(nèi)容，不得不盡量趕教學(xué)進(jìn)度，進(jìn)行填鴨式教學(xué)，這樣學(xué)生尚未來得及消化所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而新的內(nèi)容又接踵而至，學(xué)生疲于奔命，形成惡性循環(huán)，影響到學(xué)習(xí)的效果，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高。

2.學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)知缺乏。我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的開展相對滯后。目前歐美興旺國家的鋼結(jié)構(gòu)建筑占比約為20%左右，而我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑占比尚缺乏10%。在我國整個建筑行業(yè)普遍存在著對鋼結(jié)構(gòu)建筑認(rèn)識缺乏，觀念相對落后，對鋼結(jié)構(gòu)體系積極性不高，管理跟不上等問題。這些都嚴(yán)重阻礙著鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國的進(jìn)一步開展，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量比擬少，且大多數(shù)為工業(yè)廠房、高層或大跨度建筑，在民用建筑特別是民用住宅方面少有建樹。即使身邊有些建筑屬于鋼結(jié)構(gòu)，大多也進(jìn)行了外包裝修，因此能直觀見到的鋼結(jié)構(gòu)比擬少，這就造成了學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)知缺乏，給本課程的學(xué)習(xí)帶來一定困難。

3.學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐時機(jī)少、課程設(shè)計能力不強(qiáng)。鋼結(jié)構(gòu)學(xué)時數(shù)缺乏，而且大局部時間用于學(xué)習(xí)根本理論，學(xué)生就沒有足夠的時間把理論知識應(yīng)用于實(shí)踐，大多依賴查閱圖書館資料以及網(wǎng)上資料，來有限度地充實(shí)感性認(rèn)識。這樣導(dǎo)致理論與實(shí)踐特別是工程應(yīng)用環(huán)節(jié)脫節(jié)，不能有機(jī)結(jié)合，因而在學(xué)習(xí)過程中，普遍感覺比擬抽象，反過來也就不能很好地理解根本理論。鋼結(jié)構(gòu)根本理論知識掌握不扎實(shí)，甚至識圖都比擬費(fèi)力，一旦接觸到鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計計算問題，就會感覺困難。這種傳統(tǒng)的根本上僅靠教師講，學(xué)生聽的模式，肯定會讓課程內(nèi)容枯燥乏味，學(xué)生的求知欲下降，這些問題是鋼結(jié)構(gòu)授課教師在教學(xué)中必須思考和解決的實(shí)際問題，只有解決了以上問題，才能真正提高鋼結(jié)構(gòu)的教學(xué)質(zhì)量。

二、“教〞與“學(xué)〞的改革，“教〞與“學(xué)〞的實(shí)踐

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)以及教學(xué)上存在的問題，為了有效地提高課程教學(xué)質(zhì)量，筆者通過幾年的授課，總結(jié)出以下“教〞與“學(xué)〞的改革與實(shí)踐：

1.關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)法，解決學(xué)生根底薄弱，增加學(xué)習(xí)興趣。鋼結(jié)構(gòu)課程中很多的理論和設(shè)計計算，如材料性質(zhì)、連接方式、構(gòu)件的受力性能及其計算方法等，是在材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論根底上進(jìn)行的，學(xué)生在學(xué)習(xí)時只要是遇到力學(xué)分析和公式的推導(dǎo)，就會很吃力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難，興趣下降。因此教師在授課的過程中，應(yīng)該將相同或相近知識點(diǎn)的要素提煉出來，建立相應(yīng)的邏輯關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生回憶以前的力學(xué)知識，形成相關(guān)聯(lián)的知識鏈，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)力學(xué)及材料力學(xué)知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，并且通過相關(guān)的例題解答讓學(xué)生把原來的力學(xué)知識重新記憶，這樣的學(xué)習(xí)可以不至于讓原來力學(xué)根底薄弱過度地影響到鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，增加學(xué)習(xí)的興趣。比方在學(xué)習(xí)軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計算時，材料力學(xué)一般只給出歐拉公式來計算臨界應(yīng)力，而歐拉公式僅適用于理想的壓桿計算，要求是一根理想的壓桿：桿件完全挺直、荷載沿桿件形心，桿件在受荷之前沒有初始應(yīng)力，也沒有初彎曲和初始偏心等缺陷，截面沿桿件是均勻的。這種理想的桿件在鋼結(jié)構(gòu)工程中是不存在的，因此歐拉公式不能直接用來確定臨界荷載及穩(wěn)定系數(shù)，而需要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)具體情況進(jìn)行修正。這樣把這種幾門課程相關(guān)聯(lián)地融合到鋼結(jié)構(gòu)課程的“教〞與“學(xué)〞的過程中，效果明顯好于生硬地講解鋼結(jié)構(gòu)本身的知識，當(dāng)然這個過程也是對老師提出了更高的要求，需要教師本身知識儲藏豐富并且認(rèn)真?zhèn)湔n，并經(jīng)長期的教學(xué)實(shí)踐才能有效把握。

2.教學(xué)手段多樣化，增加有“形〞的學(xué)習(xí)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接抽象，教學(xué)內(nèi)容大多為抽象的力學(xué)模型，學(xué)生不能由力學(xué)模型和鋼結(jié)構(gòu)圖紙?jiān)诖竽X中建立實(shí)體模型，教學(xué)過程中可借助大量的已建和在建鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)例圖片介紹鋼結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外的開展歷史、應(yīng)用情況和開展趨勢以及鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)等，注重充分利用多媒體教學(xué)手段，多媒體課件，采用動畫演示、工程圖紙和教學(xué)模型等立體化教學(xué)手段，使學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)中的根本構(gòu)件、連接方式、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、制作加工、施工等初步有個感性認(rèn)識，還可以通過放映放鋼結(jié)構(gòu)建筑或構(gòu)件被破壞視頻，解釋書本相關(guān)知識，比方筆者針比照擬抽象的壓桿的計算長度、彎曲失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)，梁的整體失穩(wěn)以及構(gòu)件的局部失穩(wěn)等均制作了較精細(xì)的視頻，用于課堂教學(xué)演示，這樣既充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，增加有“形〞的學(xué)習(xí)，又節(jié)省了時間，而且還能加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解同時也吸引了學(xué)生的注意力，引發(fā)了學(xué)生更加濃厚的學(xué)習(xí)興趣。3.增加實(shí)踐環(huán)節(jié)、提高課程設(shè)計及工程設(shè)計的能力。任何一門學(xué)科都是理論和實(shí)踐結(jié)合才能到達(dá)更好的教學(xué)效果，所以在鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)過程中注重增加實(shí)踐環(huán)節(jié)。除了在課堂上通過視頻和圖片多展示實(shí)際工程外，筆者還盡可能利用認(rèn)識實(shí)習(xí)等時機(jī)組織學(xué)生實(shí)地參觀一些建設(shè)中以及已建成的比擬典型的鋼結(jié)構(gòu)建筑。除了實(shí)地參觀，還注意采取其他一些有效的實(shí)踐環(huán)節(jié)，如上課講解注冊結(jié)構(gòu)師考試的試題，這類試題與工程的聯(lián)系比擬緊密，或者直接來源于工程實(shí)踐，這也是一種課堂教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合的有效方式。目前還正在建造一個縮尺鋼結(jié)構(gòu)模型，專門用于鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)。該模型可以反映主要的鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)、連接及構(gòu)件。學(xué)生對工程實(shí)踐興趣大，所以在鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計環(huán)節(jié)，要設(shè)計題目盡量選擇實(shí)際的工程，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行工程設(shè)計的能力和思維方式，目前，筆者所設(shè)計的課程設(shè)計題目一般為門式剛架或桁架，將來打算結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)一步豐富課程設(shè)計的題目。作為專業(yè)課程的教師，還需注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會使用各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計手冊，查閱文獻(xiàn)資料來幫助自己獲取知識，并且充分利用結(jié)構(gòu)軟件做好課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計。目前，在土木工程類專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計中，大多不涉及鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)建模、分析、計算和設(shè)計，這就無法培養(yǎng)學(xué)生主動運(yùn)用專業(yè)知識去進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，而從技術(shù)創(chuàng)新的要求看，工程設(shè)計的核心應(yīng)該是創(chuàng)新設(shè)計，而不是仿制再設(shè)計，并且將工程設(shè)計作為一個高于理論與實(shí)踐的創(chuàng)新環(huán)節(jié)，在選題上給學(xué)生提供時機(jī)，使其主動地運(yùn)用所學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)和力學(xué)知識去思考、去創(chuàng)新。在這樣的認(rèn)識下，鋼結(jié)構(gòu)課程的教育將可以脫離單一的一門課程的教育而貫穿于土木工程專業(yè)教育的全過程，并將提高未來工程師的技術(shù)創(chuàng)新能力。

三、結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)課程作為土木工程專業(yè)的一門主要專業(yè)課程，重要性和地位逐步增強(qiáng)，為了培養(yǎng)杰出的鋼結(jié)構(gòu)人才，為了適應(yīng)形勢開展需要，有必要對鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)進(jìn)行改革。以學(xué)生為主體，盡力滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，多渠道、全方位地改良教學(xué)方法和手段，逐步提高土木專業(yè)學(xué)生的鋼結(jié)構(gòu)理論水平和實(shí)踐動手能力。在近年教學(xué)實(shí)踐中，筆者逐步總結(jié)、運(yùn)用上述教學(xué)方法，教學(xué)效果在穩(wěn)步提升。為了取得更好的效果，教師也需要不斷地充實(shí)和提高自己，提高師生的交流和互動、培養(yǎng)正確的設(shè)計理念可有效提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合能力，把專業(yè)知識運(yùn)用到工程實(shí)踐