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摘要:文章从我国钢结构的发展要求和目前钢结构教学中存在的问题出发,就钢结构课程调整教学内容、改进教学方法、运用计算机软件、改革实践教学环节、注重教师的素质等方面进行了探讨,以使钢结构教学能够适应当前建筑市场的要求,培养出合格的钢结构人才。
【关键词】:钢结构;教学;改革
一、钢结构的发展要求
钢结构课程是土木工程类专业必修的一门专业课,钢结构也是现行最常用的几种结构形式之一。随着我国经济的发展、钢材产量的稳步上升,钢结构也从1998年的“提倡用钢”,发展到2000年的“推广用钢”;另外,钢结构自身的优良特性:自重轻、抗震性能好、工业化程度高、施工周期短、安装方便、造型美观等,也为钢结构市场提供了广阔前景。随着新型钢结构的不断出现以及先进施工技术的大力推广,国家建设部也发文要求各地加大对钢结构的研究和使用力度(具体内容见国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要(草案))。经过十来年的发展,钢结构建筑已经遍及大江南北,在我国建筑工程中占的比重越来越大。
伴随着钢结构市场的日益增大,钢结构专门技术人员也日益匮乏。各钢结构企业、设计部门的大多数人也是由从事多年的钢筋混凝土工程领域转到钢结构领域,对一些关键技术和设计方法,尤其是软件的应用都需要进一步了解和掌握。因此,目前钢结构领域急需基础理论扎实,动手能力强,有丰富经验的设计、施工技术人才。
因此,对钢结构课程进行教学改革,使学生紧跟上国家建设的步伐,培养出社会所欢迎的钢结构人才已是当务之急,并且对适应钢结构市场的需要,促进钢结构领域的健康发展有着重要的现实意义。
二、当前钢结构教学存在的问题
首先是钢结构课程内容繁杂。目前钢结构教材版本繁多,各有特色。在学时压缩的情况下,总体的感觉是教材中包含的课程内容多,信息量大,有大量的公式,体系庞杂,学生拿到教材就有一种难学的感觉;另一方面学生习惯于用传统的方法来分析性能复杂的钢结构及其构件,把过去习惯的“1+1=2”的模式(唯一答案)与钢结构的多个近似答案对比,一时难于接受,这也不同程度地增加了学生学习钢结构课程的难度。另外该课程的特点是理论性与实践性并重,加之规范的约束性和公式的经验性,不仅增加了学生学习的难度,给教师的讲授也带来了挑战。
其次,学生的力学基础较差。钢结构课程主要与前面所学的材料力学和结构力学课程密切相关。就本课程的特点来说,结构和构件的设计思路及最后所用的计算公式并不难,一般情况将相关的数据带入计算公式计算即可。但是在钢结构课程课堂的教学中,学生却表现为上课听得懂,下课不会做作业,照着例题依葫芦画瓢;甚至死记硬背应付完考试,却不知究竟学会了什么。这主要是因为计算公式中的某些数据与力学知识密切相关,此外,有些学生的空间想象能力比较差。对结构在空间到底是个什么样子、梁柱如何摆放难以理解,因为钢结构不同于绝大多数钢筋混凝土结构的矩形梁柱截面。
三、采取的改革措施
依据国家教育部本科教育的培养要求,毕业生质量的高低取决于他们毕业后现场处理和解决问题的能力水平。专业技术课的教学应同实践相结合,贯彻针对性、实用性的原则。在教学过程中,因材施教,授人以渔。
1.教学内容的调整。教学内容的调整即优化整合课程内容。包括两方面的含义:一是钢结构课程与其他课程相关内容的整合,二是钢结构课程体系自身的优化与整合。
对于课程体系自身的优化与整合,我们可以按连接、柱、梁的传统顺序进行讲解,一部分一部分的内容理清楚,这样构件和连接的设计比较完整。也可以按照强度、刚度、整体稳定、局部稳定分别论述各种构件的求解方法,分析各种构件的区别与联系,使学生有一个比较清晰的思路,最后通过连接形成结构。
2.先进的教学手段和灵活的教学方法的运用。在学时压缩的情况下,传统的教学方法传递的信息量不够,大家纷纷改用多媒体教学。多媒体教学的确大大节约教师上课时板书的时间。钢结构课程中,大量的图、表在黑板上难以一时完成,在同样的教学时间内,多媒体可以向学生传递更多的信息;同时可充分利用计算机的文字、图片、色彩、动画等效果,使教学更加形象生动、重点突出、吸引学生注意力,以获得良好的教学效果。比如在讲授焊缝或螺栓连接计算内容时需要画图形辅助说明,如果临时在课堂上作图,往往要占用许多时间,并且图形也不够直观;虽然使用教学模具可以解决直观的问题,但如果用多媒体课件事先将图形绘制好,课堂上再结合受力分析,用动画的形式完善图形并推出计算公式,学生们除对连接的空间几何关系有较强的感性认识外,对其构造要求及受力分析都将有较清晰的认识。这样有助于学生掌握、消化这些内容。
当然多媒体教学也不是万能的,对难点、重点及学生不易掌握的部分想办法改变以前的教学思路。教学方法并不能千篇一律,一种讲授的方法不能贯穿于教学的始终,不同的课程内容应该采取不同的教学方法。
3.钢结构设计软件的使用。钢结构设计不同于钢筋混凝土设计。钢结构建筑的受力形式比钢筋混凝土建筑的受力形式更复杂,如今的钢结构设计计算机化程度比较高,而企业对大学生的需求是上手要快,但大多数高校本科阶段并不讲授最常用的钢结构设计软件(如3D3S、STS等)的使用方法和一般技巧,学生一旦进入钢结构设计领域难免会觉得雅所适从。
4.课程设计、毕业设计的改革。课程设计和毕业设计是结合专业课学习而配置的大型综合性课题,是实践教学中的重要环节。随着专业课学习和专业知识的积累,通过课程设计和毕业设计的训练,学生能够把所学专业知识进行综合运用,提高实践运用能力。其中,课程设计又是毕业设计的预演,是加强实践性的重要教学环节。目前,钢结构课程设计中钢屋架的设计应用还是较多,这与现实情况已不相适应,题目形式和类型亟须改革。课程设计可以新增门式刚架设计和网架设计。
在毕业设计方面,虽然不少高校的毕业设计题目开始有变化,但多为钢筋混凝土结构,钢结构选题并不多,题目单调、雅新意,使学生失去了最后一次获得钢结构综合练习的机会。学生走上工作岗位以后,对钢结构一筹莫展,不得不重新经过培训。因此,在毕业设计方面也应重视钢结构的课题(结合兴趣、工作要求等),选题时可选部分钢结构(结合实际选用轻钢结构、梯形钢屋架、门式钢架厂房、多层钢框架等),以此强化钢结构的计算及构造等方面的应用。
5.教师对自身素质的不断培养和提高。一门课程教学质量的好坏,在一定程度上取决于教师的水平。钢结构课程又是一门实践性较强的课程。这就要求我们老师除了要有良好的教师职业道德之外,还要有广博的知识面和坚实的专业理论基础,能及时掌握本学科国内外的发展动态,还应该具有丰富的工程实践经验。为此,教师可定期或不定期到设计院锻炼学习,到施工现场参观实习,了解新的设计动态、新的施工工艺和做法,结合实际工程开展科学研究等等,使教师不落后于社会。
四、结束语
随着钢结构在土木工程领域重要性的不断增强,钢结构学科处于不断发展和更新之中,对钢结构课程的教学提出了越来越高的要求。尽管各高校在钢结构学科的教学改革中已取得了一些成效,对提高教学质量和教学效果起到了很好的促进作用,但也存在着不足和欠缺的地方。在今后的教学改革中,我们应加强对钢结构教学内容的优化整合;采用先进、灵活的教学方法;重视钢结构设计软件的使用;改革课程设计、毕业设计等实践教学环节;并且注重教师对自身素质的不断培养和提高,力争培养出社会所欢迎的钢结构合格人才。
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