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工程管理專業(yè)工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計

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工程管理專業(yè)工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計

摘要:工程結(jié)構(gòu)課程及其設(shè)計是工程管理專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,該課程內(nèi)容多、課時少。工程管理專業(yè)往往班級人數(shù)多、學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱,對此文章提出了課程設(shè)計與課程學(xué)習(xí)緊密結(jié)合的過程化教學(xué)理念,既能使學(xué)生及時鞏固所學(xué)知識,又培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力,同時突破了一般結(jié)構(gòu)設(shè)計小班化指導(dǎo)的局限性,降低了學(xué)習(xí)難度。這一教學(xué)方法適用于力學(xué)基礎(chǔ)較薄弱的工程管理專業(yè)本科生。

關(guān)鍵詞:工程結(jié)構(gòu);課程設(shè)計;過程化教學(xué)

工程結(jié)構(gòu)課程是工程管理專業(yè)本科生的學(xué)位課程,內(nèi)容包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原理、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和工程抗震等[1],相當(dāng)于一般高等院校土木工程專業(yè)工業(yè)與民用建筑方向核心課程的合成。因內(nèi)容多、任務(wù)重,又僅有5個學(xué)分的課時,因此,該課程教學(xué)必須與其課程設(shè)計相輔相成共同進(jìn)行,才可能使學(xué)生較好地掌握專業(yè)基本知識和設(shè)計能力。該課程設(shè)計只有1個學(xué)分的課時,通常在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計原理及樓蓋結(jié)構(gòu)講授之后,才安排相關(guān)的樓蓋設(shè)計[2]。而這時往往已是學(xué)期的中后期了,學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計的時間非常緊張,加之臨近期末考試,學(xué)生無法投入更多的精力在課程設(shè)計上。這必然影響課程設(shè)計的質(zhì)量,從而進(jìn)一步影響整個課程教學(xué)質(zhì)量。此外,工程管理專業(yè)往往班級人數(shù)多、學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱,使得這一問題更加突出。對此,筆者認(rèn)為采取課程設(shè)計與課程學(xué)習(xí)緊密結(jié)合的過程化教學(xué)來提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力,不失為一種有效的方法。

一、過程化教學(xué)

過程化教學(xué)是國外高水平大學(xué)慣行的一種教學(xué)方法,近年來在國內(nèi)也有了一些初步應(yīng)用[3-5]。即在教學(xué)過程中,要努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí),及時鞏固所學(xué)知識,注重能力的培養(yǎng),并保證師生間的溝通及時有效。教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和知識掌握情況及時調(diào)整課堂節(jié)奏和教學(xué)方法,因材施教,以取得較好的教學(xué)效果。工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計是對課程知識的綜合應(yīng)用,對學(xué)生而言可鍛煉分析問題、解決問題的能力,并及時鞏固所學(xué)知識;就教師而言可考察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),及時調(diào)整教學(xué)方法。

二、傳統(tǒng)教學(xué)的弊端

該課程傳統(tǒng)教學(xué)通常是在鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)講授結(jié)束之后,才安排樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計。而此時已是學(xué)期的中后期,學(xué)生可用于設(shè)計的時間較為緊張。為了保證學(xué)生能夠在學(xué)期結(jié)束前順利完成樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計,教師布置的樓蓋結(jié)構(gòu)課題往往與教科書上的結(jié)構(gòu)相類似,這樣一來學(xué)生就只會按照教科書案例的步驟進(jìn)行計算,失去了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的機(jī)會,這對培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我解決問題的能力是非常不利的。工程管理專業(yè)部分學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱,很難在期末考試前交出高質(zhì)量的課程設(shè)計,從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自信心。筆者曾教授的班級學(xué)生人數(shù)達(dá)90多人,學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)能力差別較大,上述問題更為突出,因此,探索更加科學(xué)有效的教學(xué)方法已勢在必行。

三、課程設(shè)計的過程化教學(xué)

針對傳統(tǒng)教學(xué)的弊端,安排課程設(shè)計需注意,一方面要給學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的機(jī)會,鍛煉他們的自學(xué)能力;另一方面針對工程管理專業(yè)學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)薄弱的特點(diǎn),降低樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度,使絕大部分學(xué)生能夠在課程設(shè)計中鞏固所學(xué)知識,及時完成課程設(shè)計。為此,筆者設(shè)計了兩個課程設(shè)計題目,在合理的時間布置下去,并與課程內(nèi)容的講授結(jié)合起來,較好地達(dá)到了課程教學(xué)的預(yù)期目的。

(一)鋼筋混凝土五跨連續(xù)梁的設(shè)計

第一個設(shè)計為鋼筋混凝土五跨連續(xù)梁的設(shè)計,截面的幾何形狀為T型。在完成鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本計算原理、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面受彎承載力和受剪承載力計算等內(nèi)容的講授后即安排此設(shè)計任務(wù)。在為期4周的設(shè)計中,因?yàn)檫€未講解塑性內(nèi)力重分布的內(nèi)容,連續(xù)梁的跨內(nèi)最大彎矩、支座彎矩、支座剪力等用彈性理論方法,可以查相關(guān)內(nèi)力系數(shù)表確定[6]。由于學(xué)生僅學(xué)習(xí)過單個截面的受彎承載力和受剪承載力計算,要進(jìn)行五跨連續(xù)梁的設(shè)計,是有一定挑戰(zhàn)性的。很多學(xué)生不知道該如何下手設(shè)計,這需要學(xué)生自己思考,網(wǎng)上查找學(xué)習(xí)資料,或與同學(xué)進(jìn)行討論等。當(dāng)然,教師應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行引導(dǎo),給學(xué)生一些提示性小問題:其一,在連續(xù)梁的計算簡圖中,荷載是設(shè)計值還是標(biāo)準(zhǔn)值?為什么?其二,進(jìn)行正截面抗彎承載力計算時,哪些是控制截面?跨中和支座處截面分別按什么形式的梁進(jìn)行計算?其三,進(jìn)行斜截面抗剪承載力計算時,哪些是控制截面?其四,以上設(shè)計采用什么極限狀態(tài)設(shè)計方法?荷載用設(shè)計值還是標(biāo)準(zhǔn)值?要求畫出設(shè)計流程圖,寫出一個代表性截面的計算全過程,包括截面計算簡圖的建立、平衡方程的建立和方程的求解等。這個看似簡單的設(shè)計,卻包含了設(shè)計的基本思想和原理。教師應(yīng)適時地鼓勵和引導(dǎo),一方面盡量讓學(xué)生自己去解決問題;另一方面適當(dāng)控制設(shè)計的難度和進(jìn)度。通過設(shè)計,使學(xué)生能及時鞏固所學(xué)知識,鍛煉自我學(xué)習(xí)、自我解決問題的能力。在安排設(shè)計的同時,仍進(jìn)行鋼筋混凝土受壓構(gòu)件、受拉構(gòu)件和樓蓋結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的正常教學(xué)。第10周學(xué)生全部上交連續(xù)梁的設(shè)計,教師對此進(jìn)行評改,收集學(xué)生遇到的問題。第11周講解樓蓋結(jié)構(gòu)中次梁的設(shè)計,而這時學(xué)生會發(fā)現(xiàn)五跨連續(xù)梁的設(shè)計與次梁設(shè)計的聯(lián)系,由此會認(rèn)識到混凝土結(jié)構(gòu)中每根鋼筋配置的合理性。這一方面提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率;另一方面也節(jié)約了教師講解課程設(shè)計的時間。

(二)樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計

第二個設(shè)計是樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計,涉及到計算簡圖的建立,板、次梁、主梁的設(shè)計,荷載的最不利組合和內(nèi)力包絡(luò)圖等。此設(shè)計比第一個設(shè)計更加全面而復(fù)雜,繪制的工程圖紙也更多。前面已經(jīng)完成次梁部分的設(shè)計,而板和主梁的計算簡圖也是多跨連續(xù)梁,因此對大部分學(xué)生而言,此次設(shè)計的復(fù)雜程度已經(jīng)大大降低,幾乎所有學(xué)生都能在規(guī)定的一個月內(nèi)完成。

四、結(jié)語

工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計前,專業(yè)教師應(yīng)先調(diào)研了解學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)能力,然后針對工程管理專業(yè)學(xué)生力學(xué)基礎(chǔ)普遍薄弱的情況,對工程結(jié)構(gòu)課程設(shè)計的教學(xué)進(jìn)度和方法進(jìn)行調(diào)整,即比傳統(tǒng)設(shè)計安排時間更早進(jìn)入設(shè)計環(huán)節(jié),延長設(shè)計時間,從而降低設(shè)計的強(qiáng)度和難度。同時,通過收集設(shè)計過程中學(xué)生反饋的信息及時調(diào)整教學(xué)方法。具體實(shí)施時,安排兩個課程設(shè)計,第一個設(shè)計在必要知識講解后進(jìn)行,旨在鍛煉學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我解決問題的能力;第二個設(shè)計雖然復(fù)雜,但因?yàn)橛辛说谝粋€設(shè)計作為基礎(chǔ)而使難度降低了許多,使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中更有自信。課程設(shè)計與課程學(xué)習(xí)緊密結(jié)合的過程化教學(xué),能使學(xué)生及時鞏固所學(xué)知識,培養(yǎng)其解決實(shí)際問題的能力??偟膩砜矗瑢⒁粋€復(fù)雜的樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計分解為二個設(shè)計,并貫穿于整個教學(xué)過程,降低了學(xué)習(xí)難度。實(shí)踐證明,此教學(xué)方法適用于力學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱的工程管理專業(yè)本科生的工程結(jié)構(gòu)課程及設(shè)計教學(xué)。

參考文獻(xiàn):

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[2]東南大學(xué),同濟(jì)大學(xué),天津大學(xué).《混凝土結(jié)構(gòu)(中冊):混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計》[M].4版.中國建筑工業(yè)出版社,2008.

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[6]袁駟.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].高等教育出版社,2006.

作者:江建洪 單位:蘇州大學(xué)城市軌道交通學(xué)院