新工科背景下钢结构原理及应用课程教学改革

　　中图分类号：G643 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（b）-0180-02

　　新工科建设是应对新经济的挑战，从服务国家战略、满足产业需求和面向未来发展的高度，在“卓越计划”的基础上，提出的一项持续深化工程教育改革的重大行动计划。根据新工科“新”的内涵，即新兴、新型、新生。“新兴”指的是全新出现、前所未有的新学科，主要指从其他非工科的学科门类，如应用理科等一些基础学科，孕育、延伸和拓展出来的面向未来新技术和新产业发展的学科。“新型”指的是对传统的、现有的（旧）学科进行转型、改造和升级，包括对内涵的拓展、培养目标和标准的转变或提高、培养模式的改革和创新等，而形成的新学科。“新生”指的是由不同学科交叉，包括现有不同工程学科的交叉复合、工程学科与其他学科的交叉融合等而产生出来的新学科。钢结构课程的教学改革属于新型、新生的范畴。本文从新工科专业建设的重点之一，即从“新工科人才培养模式”出发，包括课程体系和教学内容改革、教育教学方式改革、课堂教学与课外学习的关系、通识教育与专业教育的关系等方面，探讨钢结构课程教学改革的措施和方法。

　　1 课程体系和教学内容改革

　　目前，多数院校在开设土木工程专业的钢结构课程时，课时偏少，更多的重视混凝土课程设置，本科阶段的钢结构课程中，学生所学内容主要是钢结构基本原理的学习，对于钢结构设计内容开设的极少，随着大跨度钢结构的发展及广泛应用，其设计愈显重要。通常学生主要学习钢结构的连接计算，焊缝及螺栓连接；轴心受力构件的计算，但部分院校所讲内容未包括格构式构件的设计，只讲授了实腹柱的强度、刚度、稳定的计算。稳定问题是钢结构中最重要的知识之一，由于稳定的理论及计算较难以理解，只是教授学生如何使用公式而已，未能使学生从失稳的机理上去掌握。同时受压构件的稳定问题在此课程开设之前的“材料力学”课程中有相关章节内容，部分院校开设力学课程时，并未讲授此章节，主要考虑到课时限制及内容的难度而省略了，但笔者建议在力学教学中关于压杆稳定的计算应重点讲解，为后期钢结构的稳定计算打下基础。后续内容便是钢结构受弯构件的计算，只是简单介绍了些概念问题，并未进行理论和设计的计算。拉压弯构件及屋架的计算，很多院校也忽略了此部分教学内容，造成学生无法对钢结构的设计及计算有整体上的理解。

　　钢结构的计算和设计需考虑实际施工的需要，在所学课程“土木工程施工”中，关于钢结构的施工内容较少，而且钢结构施工内容较为陈旧，很少涉及到动画或视频。

　　由于土木工程专业属于应用型学科，大多情况要求工作人员持证上岗，故教学中适量加入工程师考试内容，使学生提前了解考试题型，便于学生掌握规范内容及其应用，同时可加深对理论知识的理解。

　　2 教学方式改革

　　钢结构问题均为实际工程问题，对于此课程的讲授难免需要实践教学。大多数院校在钢结构教学中，学生均反映内容较为难学，难以理解；一方面是钢结构与力学知识联系比较密切，学生力学基础薄弱，另一方面是钢结构连接、安装及实物有些抽象，学生只是在课堂上学习，未见过钢结构现场，对大部分构件、结构难以想象出来，造成学生感觉钢结构内容的学习很困难。故笔者认为，钢结构课程讲授过程中必须搭配实践教学，如讲到钢结构加工时，可把教室移到加工现场参观并加以讲解；涉及钢结构连接时，可安排学生到钢结构安装现场或已有钢结构建筑场地进行讲解。学校可与相关企业合作建立钢结构实习基地，才能真正解决钢结构实践教学的问题。

　　钢结构除了教室教学，还可让学生亲自动手试验去掌握课本知识。如轴心受力构件、受弯构件及拉压弯构件的整体稳定和局部稳定的破坏模式，课堂上学生理解，此部分内容对学生的空间想象能力及力学知识要求较高，为让学生有个直观的认识，可加工不同截面类型的试验构件通过实际试验让学生观察到试件产生整体失稳和局部失稳的过程，然后再从理论上教学，学生便易于接受。

　　同时需调整钢结构教学课时，应包括理论课时、实践（试验）课时和课程设计等，教学过程中应充分利用多媒体教学资源及手段，对于课本图片多为平面图，加之一些知识点较难理解，难以让学生看懂，且钢结构多为空间立体杆件结构，尤其钢结构的加工连接、安装、吊装均需提供详细的三维图纸和动画视频，这样可使学生达到身临其境的感觉，才能减轻学生的负担，从而提高教学效果。

　　3 考核方式的改革

　　钢结构课程一般考核方式主要包括：平时成绩、考试成绩和期中考试成绩，大多数学校把平时成绩定为出勤率的考察，但学生出勤是必须的，也是学习这门课的前提和基础，因此，可把平时成绩改为平时作业、课堂听课状态、上课提问回答问题的情况、参与小组讨论情况等，若无特殊原因缺勤或迟到早退的现象，则在平时成绩中倒扣分。最后还可添加钢结构课程设计的成绩，钢结构同混凝土课程一样，均需要通过设计来最终考核学生对课本知识的掌握和应用情况，即学生的综合知识的运用能力。

　　4 提供课外学习平台

　　一门课程的学习仅仅通过教师每节课的45分钟是远远不够的，学校可提供数字学习资源平台，为学生开通课下线上查阅资料，观看相关教学视频的渠道，让学生把课上的疑难问题在课下及时解决，达到事半功倍的效果。同时可组织创新创业实践、结构设计大赛、试验设计竞赛、专业社会实践等，积极引导学生参与进去，使学生利用?n本所学的理论知识应用到实际中去，以培养其实践用手能力、应用能力、创新能力。

　　大学四年最后的环节就是毕业设计，现阶段由于钢结构教学课时设置不足，毕业设计的对象基本都是混凝土结构，对于钢结构的设计较少，导致学生出现对钢结构设计的难度较大的错觉，为了丰富毕业设计的对象，锻炼学生的综合知识能力，指导教师可根据学生的兴趣和个人情况选定一些合适的钢结构设计题目，以锻炼其查阅钢结构规范及资料的能力。

　　5 加强通识教育与专业教育

　　不同类型高校在新工科人才培养上对待二者关系上有不同的处理方式，但也有一致的方面：一是强调通识教育对专业教育的支持，包括加强基础科学教育使学生对各种新技术的科学基础有扎实的理解等，这些对学生适应日后新技术和新产业的快速发展和变化十分重要；二是新工科要求注重专业教育的包容性、发展性和未来性对通识教育提出了更高的要求，必然促进通识教育的改革。

　　根据钢结构的教学内容可知，该课程与力学中“材料力学”、“结构力学”知识联系最为密切，因此，力学老师应加强材料力学、结构力学的教学及考核方式，把学生的力学功底打牢。进而推知，材料力学的基础是数学，土木工程本科专业数学课程主要包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计，数学即为通识教育课程，尤其是高等数学中的微积分的知识、线性代数中的矩阵知识及概率论与数理统计中的概率统计知识对后期力学的学习至关重要，同样必须加强通识教育课程的学习。

　　6 结语

　　国家所提出的新工科建设代表了工科发展的方向，不仅要继续加强传统工科的发展，而且要以原有工科为基础，不断改善、不断创新以及不断产生新兴、新型、新生工科，以丰富工科的全面发展。

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