结构设计软件及应用课程教学的实践

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摘要：“结构设计软件及应用”是建筑工程专业重要的专业课，针对课程目标定位及教学实践中存在的问题，从师资能力建设、课程内容、教学及考核方法等角度探讨了提升教学质量的措施和方法。

关键词：建筑工程专业；教学实践；课程改革

新工科背景下国家对土木工程专业的信息化水平提出更高的要求，为适应新时代土木工程行业人才素质要求，很多高校的土木工程专业均开设了建筑工程专业的结构设计软件及应用课程。通过课程的学习学生可以熟练应用盈建科(YJK)、PKPM、广厦(GS)等专业软件实施工程项目的设计流程相关的操作，掌握建筑工程结构设计的一般的方法，为毕业设计以及未来的职业发展打下坚实的基础。

1课程现状分析

建筑工程专业结构设计软件及应用类课程是一门侧重于应用技术的专业课，课程开设时对前导课程的要求较高，除了理论力学、材料力学、结构力学、建筑材料等专业基础课外，还需要学生学习钢筋混凝土及砌体结构、建筑结构抗震等专业课程，因此高校将课程安排在第六学期或第七学期，学时在24-48课时之间，课程一般由理论授课和课内实践组成。理论授课主要让学生了解计算机设计软件在建筑工程行业中的应用状况及发展趋势，通过演示教学让学生掌握结构设计软件中各种程序模块的基本功能及软件运用方法。课内实践是配合理论授课的学生上机实践，一般是依据课程教学的内容安排学生熟练软件使用方法，实现工程项目的结构设计流程。目前结构设计软件及应用课程在教学的实施过程中存在一些问题，表现在以下几个方面。

1.1课程的目标定位不明确

按照工程认证的体系要求，高校的人才培养方案针对不同的培养目标应设置支撑的课程，结构设计软件及应用类课程可支撑工程知识、问题分析、设计及开发解决方案等毕业要求，但是很多学校或专业对课程培养目标、课程内容理解不足、重视不够，甚至设置这类课仅为了培养方案的体系化而空列课程，在课程大纲的编制中对课程的专业知识的综合性训练的作用估计不足。在课程实施时配备的师资力量弱，课程建设资源及软件建设经费投入少、课程内容与时代发展脱节，没有发挥出课程在人才培养中的作用。

1.2授课教师的能力不足

课程对授课教师的工程经验及工程能力水平有很高的要求。合格的授课教师不但要有扎实的高等教学理论水平，还要具备系统的专业知识和一定的工程设计经验。青年教师是授课的主力，他们的优势是思想活跃、计算机操作能力强，但工程设计经验薄弱。教师备课缺乏指导，过分依靠软件手册和教材中的实例，相对死板地讲软件的操作，机械式的教学缺少活力，学生的学习体验不佳。

1.3学生学习缺少引导

很多学生对专业课的认识存在偏差，将学习目标定义为应对考试，擅长死学死记理论知识，缺乏灵活运用专业知识的训练和意识。所学知识找不到应用和实用的出口，面对工程问题抓小放大、本末倒置，难以将先导课程与工程设计理论的关系加以梳理。在课程的学习上错误地将主要精力放在软件操作流程的模仿中，不注重专业知识与工程结构设计原理间的联系，学习效果事倍功半。

1.4课程资料匹配不好

课程需要选择一种结构设计软件开展，但是结构设计软件的版本更新速度很快，高校受限于资金、购置流程等诸多因素，在教学软件的更新上相形见绌。教材同样存在着内容陈旧、内容与工程实际脱节等问题，难以和课堂教学形成良好的匹配。

1.5考核内容不恰当

目前的课程多采用笔试和机试相结合的课程考核方式，笔试中主要考察课程相关的理论，如软件模块的功能及软件操作过程等。上机测试主要考察结构建模及计算分析过程。笔试考核在实施时形式意义大于实际意义，难以体现出课程给学生能力及专业技能的固化效果。

2改善课程教学的探讨

课程教学的目的是让学生熟练掌握一门软件，能利用软件将大学期间学习掌握的基础知识理论应用于工程结构的设计中，并且能呈现出专业的设计成果，为毕业设计做好准备，为未来职业发展打下坚实的基础。课程的教学要以课程目标为出发点，加强以下几个方面工作。

2.1清晰课程定位，组建课程团队

明确课程定位是确保课程在人才培养方案中发挥作用的关键，课程不能仅定位于对学生技能的培训，更应该重视课程完善学生知识体系及解决工程问题安徽建筑能力。土木工程专业大学期间开设的专业课程自成体系，但课程之间联系紧密但衔接不好，结构设计软件及应用课程提供了融合各专业课的教学场景，通过课程训练可以实现学生由知到会的能力固化效果。课程在师资匹配上不能简陋，应成立课程组，每一轮授课宜有多位老师同时参与，教师可以选择自己研究和领悟透彻的部分来组织学生授课，教师之间可以相互借鉴，取长补短，实现“以老带新”的效果。课程组可通过开展集体备课方式从授课内容、授课方式、作业反馈、课后指导等环节反思教学效果，通过课程交流，能快速提升青年教师的业务水平。学校要在政策上支持教师参与工程设计实践，尤其是给青年教师提供培训和设计院工作锻炼的机会，目前盈建科、广厦等软件供应企业均开展了教育部倡导的协同育人师资培训的项目，这些项目对课程授课团队的培养有极大的帮助，充分利用好这些政策和资源，可以为课程团队打造一支精悍的队伍。

2.2课堂教学内容

要合理设计课程内容并恰当分配学时，软件的操作流程、基本命令或功能的操作等相对流程化的内容可以安排学生通过网课资源自学，在课程上应该以工程设计成果为导向组织教学。实施时可以选择1-2个工程实例，由教师引导加学生探索的方式开展学习。在课堂实例的选取的不能过于简单，要让学生在课程深入的过程中认识到工程问题的复杂性，通过教师的引导和学生自身的努力加深学生对工程设计内容的理解，要通过教学过程的环节设计激发学生探究工程问题的兴趣，同时要让学生感受到学习的成果。课程的案例的实施可以参考设计院的结构设计内容及过程，建筑工程的结构设计一般由三个设计阶段组成：方案设计、初步阶段和施工图阶段。课堂上无需面面俱到将设计环节中的所有问题阐述清楚，但是可以突出每个阶段中的一两个技术关键。例如在方案设计中强调建筑设计与结构体系的协调性，让学生清楚一个工程设计是建筑、暖通、电气、结构各专业的协调的结果，除原则性问题外，很多方案是妥协中庸后的结果，不能过分教条。要加强学生对建筑图识图的训练，让学生清楚建筑设计与结构设计的关联。例如房间名称是房屋建筑功能的标识，同时也是结构设计时楼面活荷的取用依据，让学生认识到结构方案不仅要满足房屋的使用功能的要求，更要符合概念设计，符合工程规律。设计的方案是在工程规律范围内的有条件的发挥，不能为满足天马行空的设想而付出经济代价甚至带来安全隐患。初步设计是方案设计的初次设计深化，要在学生的思维中引入国家政策、标准、规范等概念，例如在结构体系规则性判断上，要让学生清楚结构体系的规则性由三平面、三立面共六个指标决定的，要清楚地讲解给学生六个不规则指标的原理及软件中判别的方法，同时结合课堂的工程案例存在的不规则问题让学生寻找解决的方法，例如当梁段剪力不足时，除增大全梁的截面尺寸外可以考虑采用加腋的方法进行技术上的解决。施工图设计阶段是设计的核心和重点，首先要让学生清楚工程结构设计参数的合理选择是实现合理设计结果的前提，可以进行设计参数取用的专题讲座，再结合课堂案例进行实战训练。在设计结果表达中要让学生学会分析设计计算书，清楚处理异常数据的方法。施工图的表达是设计工作的成果，要增加学生对平法施工图识图内容的了解，结合案例或作业加强学生用平法绘图能力的训练。

3教学设计

课堂教学建议的方式是专题加案例实操，课堂的核心是授课教师，案例实操可以采用边讲解、边提问、边讨论、边总结的方法，要将专业知识理论融入到案例的具体分析中。课内实践的内容可以接续课堂授课的内容，学生扮演助理工程师的角色，按设计师的要求完善课堂中工程案例，在组织学生课内实践的过程中教师发挥组织、引领、解惑的作用，同时收集学生学习中表现出的困难，有针对性地设计后续的教学内容。这样课程安排任务传达明确，有理论课堂的铺垫，学生上手难度降低，学习的体验感好。课后作业可以布置综合性强的项目，题目要有完整的工程资料，包括设计任务书、地勘资料、建筑方案图或建设施工图等，要有明确的作业目标，作业的考核可以采用学生互评或者小组讨论评价的方法，可以锻炼学生互学、互帮、互教的团队协助能力。课程考核中的笔试建议采用开卷的方式，上机考试应侧重于考核施工图的规范性，这样的考核更有利于满足学生毕业后的工作需求。

4教学平台建设

线上的课程平台必不可少。课程的平台可以解决理论课时少的教学问题，学生可以通过课程平台上的网课实现软件基础功能、结构设计软件操作流程等内容的自学自练。利用线上课程平台可以及时下达任务，及时反馈学生任务的完成情况，作业可以通过课程平台提交，审阅后学生能及时收到评阅信息。而且借助课程平台的建设可以实现线上线下的混合式教学，可应对诸如疫情防控等特殊情况下的教学活动。

5结语

新工科时代的国家战略发展对土木工程人才提出更高的要求，“结构设计软件及应用”作为一门理论与实践并重的课程，要在教育的理念、模式、规格上与时俱进，课程的学习和实践不仅要拓展学生的专业视野，更要注重将工程结构设计理论内化为学生的专业能力，将通过课程培养学生工程能力、创新思维能力以及工程责任感作为一个长期厚重的课题，不断探索、实践、完善。

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作者：李国东 杨海旭 郭楠 徐嫚 单位：东北林业大学 土木工程学院