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摘要：

針對土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)類課程設計在人才培養(yǎng)和教學中存在的問題，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)類課程設計的目標體系和內(nèi)容體系，基于整體性提出了結(jié)構(gòu)類課程設計改革和實踐方案。實踐表明，提高了學生的工程結(jié)構(gòu)設計能力和素質(zhì)，縮短了學生畢業(yè)后工作的適應期。

關(guān)鍵詞：

課程設計；結(jié)構(gòu)設計素質(zhì)；土木工程；適應期

基金項目：

黑龍江省教育科學―十二五‖規(guī)劃課題（重點課題GBB1212055；規(guī)劃課題GBC1213115）；黑龍江科技大學教學改革項目(JY14-88)。

目前，一般院校土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)都趨向于培養(yǎng)高級應用型技術(shù)人才。土木工程專業(yè)的實踐性很強，而土木工程結(jié)構(gòu)設計是土木工程專業(yè)學生必備的業(yè)務能力之一，是土木工程專業(yè)高素質(zhì)人才培養(yǎng)的一個極其重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。土木工程結(jié)構(gòu)類課程設計是本科生學完混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和土力學地基基礎(chǔ)等專業(yè)主干課程后，針對所學的各種不同結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件的設計理論、設計方法和設計計算步驟等內(nèi)容進行的階段性總結(jié)及設計訓練。同時，進行結(jié)構(gòu)類課程設計既是學生順利完成畢業(yè)設計的基礎(chǔ)，又是學生畢業(yè)后從事土木工程結(jié)構(gòu)設計、技術(shù)咨詢等工作的前奏。結(jié)構(gòu)類課程設計教學質(zhì)量將直接影響到學生畢業(yè)后從事土木工程結(jié)構(gòu)設計的能力和素質(zhì)，也將直接影響到學生就業(yè)質(zhì)量，但是，大多數(shù)高等院校的結(jié)構(gòu)類課程設計的實踐教學內(nèi)容、教學模式等不能適應新新形勢下土木工程人才培養(yǎng)的要求。分析表明，主要存在以下幾方面問題：（1）各門結(jié)構(gòu)類課程設計的設計題目和設計內(nèi)容相互獨立，缺乏系統(tǒng)性和整體性，并沒有充分考慮各門課程設計之間相關(guān)性；（2）各門課程設計的題目來源和設計內(nèi)容的工程背景不詳，缺乏與實際工程的緊密銜接，缺乏應用性；（3）各門課程設計的任務書中所給基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)和參數(shù)過于具體，不利于學生獨立分析問題解決問題能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；（4）課程設計的過程管理，質(zhì)量監(jiān)控和成績評定缺乏有效機制；（5）條件保障有待于加強，必要的課程設計指導書等資料匱乏。基于上述存在的問題，進行結(jié)構(gòu)類課程設計的改革研究與實踐勢在必行。因此，以系統(tǒng)論為先導，基于土木工程結(jié)構(gòu)的整體性概念，加強結(jié)構(gòu)類課程設計的多維度的研究與探索，對提高學生工程結(jié)構(gòu)設計素質(zhì)，實現(xiàn)學生畢業(yè)后從事結(jié)構(gòu)設計的零適應期培養(yǎng)具有重要的顯示意義。

1基于整體性構(gòu)建結(jié)構(gòu)類課程設計的目標體系和內(nèi)容體系

目標是改革和建設的導向，課程設計的改革亦應如此，明確培養(yǎng)目標是首要的工作。依據(jù)社會對土木工程設計人才的需求，明確結(jié)構(gòu)類課程設計改革主要目標是：基于土木工程結(jié)構(gòu)的整體性，培養(yǎng)學生從事工程結(jié)構(gòu)設計和技術(shù)咨詢等工作的能力和素質(zhì)，實現(xiàn)畢業(yè)后從事結(jié)構(gòu)設計零適應期。具體說，學生在學完混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和土力學地基基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)類課程后，通過進行系統(tǒng)的課程設計進一步深化對結(jié)構(gòu)體系和各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本概念、基本理論和基本設計方法和公式的理解和應用，并且從土木工程結(jié)構(gòu)整體上把握不同結(jié)構(gòu)體系及其基本構(gòu)件的具體設計方法和步驟；加強學生對計算機技術(shù)（結(jié)構(gòu)電算分析、繪圖等）和信息技術(shù)應用能力的培養(yǎng)，加強學生設計資料和參考文獻查詢與檢索能力的培養(yǎng)，以及對不同結(jié)構(gòu)體系及其構(gòu)件的結(jié)構(gòu)施工圖表達能力的培養(yǎng)；同時，從多維度培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)（工程意識、工程設計能力等）、創(chuàng)新意識和能力，以及團隊協(xié)作精神和品質(zhì)等。土木工程結(jié)構(gòu)是由各種不同受力狀態(tài)的構(gòu)件組成的一個空間結(jié)構(gòu)承重體系。對于建筑工程來說，任意一個建筑結(jié)構(gòu)都是由豎向結(jié)構(gòu)承重體系、水平結(jié)構(gòu)承重體系和下部結(jié)構(gòu)承重體系組成的空間承重骨架，這三部分承重體系之間并不是孤立存在，而是相互連接，組成一個一個系統(tǒng)。這樣無論以哪一部分體系為內(nèi)容進行課程設計，都應該基于整體（系統(tǒng)）性去分析相互之間的關(guān)聯(lián)性[1-3]。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類課程設計內(nèi)容體系包括單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)設計、單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)設計、鋼屋架結(jié)構(gòu)設計和基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)設計。由于混凝土結(jié)構(gòu)的裝配式單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)在目前實際工程中應用較少，且在排架柱設計時，內(nèi)力組合理論與框架結(jié)構(gòu)中框架柱的內(nèi)力組合理論相同，因此在新的課程設計內(nèi)容體系中將其取消。根據(jù)土木工程的專業(yè)主干課課程體系構(gòu)建土木工程專業(yè)（建筑工程方向）結(jié)構(gòu)類課程設計內(nèi)容體系。結(jié)合一幢多層混凝土框架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房（附帶有多層砌體結(jié)構(gòu)辦公樓）。從房屋建筑工程結(jié)構(gòu)整體性的角度編寫結(jié)構(gòu)類課程設計任務書，內(nèi)容包括總則（包含設計目的、工程背景資料、建筑圖紙等）和各分項課程設計內(nèi)容的設計要求及相關(guān)資料和參考文獻，在課程設計任務書中體現(xiàn)出：鋼屋蓋結(jié)構(gòu)課程設計主要是設計框架廠房的屋蓋，混凝土梁板結(jié)構(gòu)課程設計主要是設計框架結(jié)構(gòu)廠房及砌體結(jié)構(gòu)辦公樓的樓蓋和樓梯；通過完成屋蓋和樓蓋結(jié)構(gòu)設計，即可確定出由屋蓋和樓蓋傳遞給框架和墻體的荷載，這樣就可以進行框架結(jié)構(gòu)和砌體的課程設計。砌體結(jié)構(gòu)課程設計主要設計砌體結(jié)構(gòu)部分的墻體、墻梁、過梁、圈梁和雨篷等。上述四項課程設計內(nèi)容的完成，即完成了整個建筑結(jié)構(gòu)體系的上部結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)設計，也確定出了上部結(jié)構(gòu)傳遞給基礎(chǔ)的荷載；再根據(jù)地質(zhì)條件等其他因素，進行基礎(chǔ)工程的選型和設計計算，完成基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設計[1]。

2基于整體性培養(yǎng)學生結(jié)構(gòu)設計能力及創(chuàng)新意識和能力

結(jié)構(gòu)設計是一項富于創(chuàng)新的工作。在課程設計任務書中，根據(jù)建筑的使用功能要求和建筑模數(shù)的要求給定相關(guān)的尺寸（柱網(wǎng)尺寸、標高、層高等），通過這些尺寸的合理交叉使班級每個學生具有一組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；對于樓面的做法、樓（屋）面可變荷載等都不直接給出，由學生自己設計或查閱資料確定，這相當于每個學生的設計方案計算都不盡相同。對于結(jié)構(gòu)體系的具體結(jié)構(gòu)形式也不做明確的規(guī)定（如混凝土梁板結(jié)構(gòu)課程設計中不明確要求必須采用何種結(jié)構(gòu)形式的樓蓋和樓梯等），讓學生根據(jù)結(jié)構(gòu)實際情況進行結(jié)構(gòu)設計，這樣通過課程設計的訓練，既培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，又培養(yǎng)了學生獨立分析問題和解決問題的能力。學生集中在第六學期8周的時間內(nèi)系統(tǒng)地完成規(guī)定五項設計內(nèi)容，每項設計內(nèi)容完成后，要求學生要保存每項課程設計數(shù)據(jù)和成果，以便進行下一項課程設計時應用到上一項課程設計的數(shù)據(jù)，保持其設計數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。同時，建立每個學生課程設計檔案，最終完成五項課程設計后，使每個學生的各項課程設計的設計成果歸檔到一起，統(tǒng)一保管，有利于學生在第8學期進行畢業(yè)設計時提供參考。基于整體性學生系統(tǒng)地完成了任務書中規(guī)定的五項課程設計內(nèi)容，實現(xiàn)了一幢建筑的整個結(jié)構(gòu)設計，既完成了結(jié)構(gòu)的上部承重體系（水平承重體系和豎向承重體系）和下部承重體系的結(jié)構(gòu)設計。這樣組織開展課程設計，系統(tǒng)地鞏固了學生所學的混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和土力學地基基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)類課程的設計理論和設計方法，提高了學生結(jié)構(gòu)設計方面專業(yè)知識的運用能力；設計既緊密結(jié)合工程實際，又提高了學生對建筑結(jié)構(gòu)設計的整體性認識。計算機輔助設計在土木工程中的應用已經(jīng)非常廣泛，用于結(jié)構(gòu)分析和繪圖的軟件（如PKPM、天正、CAD等）也較多，結(jié)合建筑工程計算機輔助設計課程的開設，在課程設計中，對于每一分項課程設計，要求學生手工繪圖和計算機繪圖相結(jié)合。要求至少一張手工繪圖，目的在于強化手工繪圖的基本技能；同時，要求學生至少一張計算機繪圖。對于結(jié)構(gòu)設計計算，要求采用電算和手算相結(jié)合，應用電算對手算進行復核[4-5]。結(jié)構(gòu)類課程大作業(yè)也是對學生所學專業(yè)設計知識在實際工程設計中的綜合性訓練，有針對性地安排設計型大作業(yè)，可以實現(xiàn)對學生所學專業(yè)知識的系統(tǒng)設計訓練，及時檢測學生生多所學知識的掌握程度；同時，實現(xiàn)對課程設計起到良好的銜接和促進作用。例如，在混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程教學中，當講完受彎構(gòu)件縱向鋼筋的彎起、截斷和錨固等內(nèi)容后，就可以及時地給學生布置一道均布荷載作用下外伸簡支梁設計的大作業(yè)，主要是強化學生對受彎構(gòu)件縱向鋼筋彎起、截斷和錨固等構(gòu)造要求的理解和掌握。學生完成此大作業(yè)后，有助于加深理解肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)和樓梯結(jié)構(gòu)中各類梁的縱向鋼筋構(gòu)造要求。此外，結(jié)構(gòu)類課程設計內(nèi)容體系中取消了單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)課程設計，但單層工業(yè)廠房排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算及組合的方法對后續(xù)課程的學習是非常必要的。為了加強學生對這部分知識的理解和應用，可以安排排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算和組合的大作業(yè)。

3基于整體性加強過程管理、質(zhì)量控制和評價機制

結(jié)構(gòu)類課程設計的時間比較緊，設計計算和繪圖的工作量較大；并且一般高的院校第六學期的結(jié)構(gòu)類課程設計和高一年級本科生的畢業(yè)設計同時進行，教師指導課程設計和畢業(yè)設計的工作量較大。為此，在第五學期相關(guān)結(jié)構(gòu)類課程的結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容講完后，就把課程設計任務書發(fā)到學生手中，使學生能結(jié)合所學內(nèi)容，有針對性地提前思考和準備課程設計。將課程設計緊密融入相關(guān)課程教學中；同時，任課教師在結(jié)構(gòu)類課程教學中既要給學生講清本門課程的課程設計內(nèi)容和課程設計的必要性，又要講清課程設計直接相關(guān)的內(nèi)容，特別是指出學生設計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。在具體設計時，指導教師要通過正確的引導，使學生進一步重視課程設計，激發(fā)學生的積極性和主動性。指導學生制定較為詳盡的課程設計進度計劃，按計劃每天加強指導和考核，培養(yǎng)學生自我管理、自我約束的意識和嚴謹、務實的工程師品質(zhì)，保證課程設計按時高質(zhì)量完成。五個分項課程設計內(nèi)容構(gòu)成一個系統(tǒng)，各分項課程設計按照“3+1”人才培養(yǎng)的要求，集中于第五學期完成，綜合性較強，因此對指導教師的指導能力和水平以及時間的保障也提出了較高要求。為保證指導質(zhì)量。依據(jù)教師專業(yè)能力優(yōu)勢，對指導教師實行分組，每組集中對一個或幾個班級進行指導，要求每組指導教師對五項課程設計內(nèi)容的指導，分工協(xié)作；對于不同分項課程設計內(nèi)容的指導實行主指導教師負責制，且對于不同分項課程設計內(nèi)容的指導實現(xiàn)指導教師的優(yōu)勢互補。避免一位指導教師集中指導一個或幾個班級課程設計時，在時間上和指導能力與水平上的不足。改革課程設計的評價辦法，基于整體性原則，在考核結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)選型的合理性、設計計算的準確性和圖紙繪制規(guī)范性的基礎(chǔ)上，還要結(jié)合平時的表現(xiàn)考核獨立分析問題和解決問題的能力、計算機應用能力等。并且有必要通過答辯的方式進一步考核學生課程設計是否存在抄襲、對設計基本理論的理解和應用情況[6]。同時，指導教師通過對課程設計的指導、審閱和答辯，及時進行總結(jié)和研討課程設計中存在問題和不足；并且也有必要針對學生設計中存在的問題對學生組織召開課程設計專項總結(jié)會。這樣循序漸進，逐步提高學生設計的水平。

4基于整體性加強條件保障機制建設

良好的教學條件保障是完成高質(zhì)量課程設計的基石。對于結(jié)構(gòu)類課程設計的整體性改革，結(jié)合學生的特點，編制高質(zhì)量的課程設計指導書是重要的條件保障之一。結(jié)合結(jié)構(gòu)類課程設計任務書編寫其課程設計指導書。針對學生初次進行結(jié)構(gòu)設計的特點，指導書中應詳細說明各結(jié)構(gòu)體系設計的基本理論、基本方法和設計步驟；并且編寫具有代表性的工程實例及設計計算和繪圖中應特別注意的問題。同時，指導書中的工程實例集中反映現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設計規(guī)范條文的應用、最新科研成果及工程經(jīng)驗，這樣通過工程實例引導學生加深理解所需理論知識，進一步促進理論與實踐相結(jié)合，有利于提高課程設計質(zhì)量。

5結(jié)束語

上述結(jié)構(gòu)類課程設計改革的研究成果已經(jīng)過兩屆畢業(yè)生的實踐性教學中的實踐，取得了較好的效果，學生的工程結(jié)構(gòu)素質(zhì)得到了提高，促進了畢業(yè)設計質(zhì)量的提升。從學生就業(yè)來看，近兩屆畢業(yè)生到設計單位就職的明顯增多；信息反饋表明，這些畢業(yè)生在實際工作中明顯體現(xiàn)出適應期短、上手快的特點，得到了工作單位的認可。

作者：薛志成 裴強 李長鳳 杜文學 楊磊 單位：黑龍江科技大學建筑工程學院 大連大學土木工程技術(shù)研究與開發(fā)中心

參考文獻：

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