時間:2023-10-07 15:57:51
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鋼結構的課程設計,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
基金項目:黑龍江八一農墾大學教學研究課題(ndjy11306)
作者簡介:劉文洋(1981-),男,黑龍江八一農墾大學工程學院講師,碩士,主要從事多高層鋼結構和大跨空間結構研究,(e-mail)wyliu81@126.com。
摘要:結合應用型本科院校教學的實際情況,對鋼結構課程體系進行了合理設置,并在理論教學和實踐教學過程中以加強學生實踐能力培養為目標進行了探索和實踐。文章介紹了黑龍江八一農墾大學鋼結構課程體系教學安排和具體做法,總結了教學過程中的經驗以及應注意的問題,并對存在部分的問題進行了討論,給出了具體建議。
關鍵詞:鋼結構課程教學;課程體系;實踐能力;人才培養
中圖分類號:g642;tu391文獻標志碼:a文章編號:10052909(2013)05004904隨著中國鋼產量的飛速增長,鋼結構的應用也獲得快速發展,廣泛應用于大跨度結構、高層高聳結構、輕型結構和特種結構等領域。國家建筑鋼結構產業“十五”計劃和2015年發展規劃綱要已明確要求:當前,中國已一改過去鋼材不足的局面,轉而成為鋼材供過于求,擺在日程上的課題早己不是少用鋼材,而是積極合理地擴大鋼結構在建筑中的應用。
鑒于鋼結構的快速發展和廣泛應用,工程界已提出“加強鋼結構人才培養,造就一批鋼結構高級工程技術專門人才”,“建立與鋼結構發展相適應的教育體系,在校的結構專業學生應接受不少于80課時的鋼結構課教育”的建議。可見,隨著鋼結構行業的快速發展,市場對鋼結構專業人才的培養已經提出了更高要求,對鋼結構專業人才的需求也將會越來越大,可以預見鋼結構課程的地位將會越來越重要。
一、課程體系的設置
《高等學校土木工程專業本科教育培養目標和培養方案及課程教學大綱》[1]中把鋼結構課程分為原理和設計兩個部分,包括課程設計和畢業設計等。其中鋼結構基本原理為專業基礎課,課程目的是較全面地掌握鋼結構材料、構件和連接的基礎知識,熟悉一些常用鋼結構的分析原理;鋼結構設計是專業必修課,課程目的是在掌握鋼結構設計的基本原理基礎上,學習常用鋼結構的特點、基本設計方法、計算簡圖和內力分析,并能按有關專業規范或規程進行鋼結構的整體設計、截面計算和構造處理,課程內容主要包括單層廠房鋼結構、大跨鋼結構和多高層鋼結構。過去由于種種原因,學校鋼結構課程建設存在一些問題,具體表現在以下幾個方面。
(1)課程設置不合理。在專業課程的設置上重混凝土輕鋼結構。混凝土結構課程90時數,而同樣在土木工程專業課程中占有重要地位的鋼結構課程學時數僅為50~60,鋼結構設計只開設了一門大跨空間結構的選修課。學生僅僅學習了鋼結構的連接方法以及常見的構件設計,對整體結構設計的概念和理解不夠。過去,鋼結構課程安排在第7學期(大四上學期),這主要基于先修課程基礎知識學習的考慮,然而此時學生面臨找工作、考研等諸多問題影響,很難把主要精力投入到專業課學習上來。
(2)實踐教學不足。鋼結構教學中的實踐性教學環節僅有鋼結構課程設計一項內容,學生在學習的過程中沒有機會見到實際的鋼結構建筑物,對于鋼結構加工、制作更是不知所云。雖然教學實習中安排了認識實習和施工生產實習,但基本還是以混凝土結構和砌體結構為主,很少接觸到實際的鋼結構工程。此外,從畢業設計的選題看,幾乎全部是混凝土結構,基本沒有鋼結構方面的畢業設計題目。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
劉文洋,等應用型本科院校鋼結構課程教學探索與實踐
事實上,過去很多學校在課程設置和教學實施上都或多或少地存在類似問題,但經不斷探索已基本解決,并且在教學實踐中積累了豐富的經驗,形成了相對合理又各具特色的課程體系。學校自2006年以來通過幾次修訂教學計劃,構建了鋼結構系列課程體系(見表1),并在多年的教學實踐中,不斷改進和豐富教學內容,保證鋼結構課程的教學質量。應該指出,由于課程設計安排在鋼結構原理課學期末,目前設計內容主要局限于鋼屋架結構,若能把課程設計安排在鋼結構設計課程之后,則可以有更多的結構形式供課程設計選用。表1鋼結構系列課程教學安排課程開課學期學時內容鋼結構560鋼結構基本原理鋼結構設計630廠房鋼結構、多高層鋼結構大跨空間結構730網架、網殼、懸索等空間結構鋼結構課程設計61.5周鋼屋
架設計畢業設計813周各類鋼結構設計二、理論教學的實施
專業課的教學目的在于通過具體工程對象的分析,使學生了解一般土木工程項目的設計、施工等基本過程,學會應用專業基礎課程學到的基本理論,較深入地掌握專業技能,建立初步的工程經驗,以適應當前國內用人單位對土木工程專業本科人才基本能力的一般要求[1]。
理論教學是培養學生專業技能和實踐能力的基礎,因此要重視理論教學環節。在教學中除了基本教學內容的講授以外,還應特別強調以下幾個方面在鋼結構課程學習中的作用。
(一)重視力學基礎與鋼結構教學的結合
鋼結構是一門理論性和綜合性都很強的專業基礎課,需要以材料力學、結構力學、荷載與結構設計原理等課程知識作為基礎,因此在課程學習初首先回顧先修課程基礎知識非常必要,以此引導學生復習相關內容,為學習鋼結構課程打下良好理論基礎。
(二)理論教學與工程實例相結合
理論教學稍顯枯燥,在課程教學中應適當穿插工程實例以調整學生學習狀態,調動課堂積極性。在緒論中結合鋼結構的應用和發展介紹學生感興趣的鋼結構工程,引導學生討論結構特點及選型、設計中存在的問題,或者在連接和構件分析與設計中介紹與某個問題相關的背景實例。例如:在講授軸心拉桿設計時介紹索穹頂結構的組成和特點,以使學生對受拉構件能充分利用材料強度進而節省材料有直觀認識;在講授軸心壓桿的穩定時介紹加拿大魁北克大橋和美國哈特福德體育館由于構件失穩而導致結構發生倒塌破壞的例子,使學生了解相關問題的歷史背景,也使學生充分認識到穩定對于鋼結構的重要性。 在課程教學中結合演示性或學生動手參與的試驗和實際工程中的影像資料進行講解,使學生通過直觀感受加深對鋼結構基本概念和理論的理解。目前,一些有條件的高校建立了鋼結構多功能教學實驗平臺[2],通過實驗平臺訓練學生對鋼結構構件和連接的實驗技能,培養學生的創新意識與創新能力,教學成效顯著。不具備條件的高校可以利用影像資料彌補這些不足。例如:由于學校實驗條件有限,筆者所在的教研團隊在鋼結構加工廠拍攝了大量鋼結構生產、制作過程的視頻和圖片資料,在課堂上結合相應的教學內容進行展示,也取得了較好的效果。
(三)理論教學與結構設計規范相結合
結構設計必然要結合結構設計規范,學生畢業后要從事鋼結構設計工作,需要使用很多規范,在課程教學中把教學內容和相關規范要求結合起來,既能加深學生對抽象規范條文的理解,又能培養學生獨立使用各種規范、查閱相關文獻資料的能力。此外,在教學中還注重將注冊結構工程師執業資格制度和注冊結構工程師考試相關內容作一定介紹,引導和培養學生在這方面的興趣,調動學生努力學習專業知識的積極性。
(四)計算機軟件與結構分析設計相結合
目前鋼結構的分析與設計基本采用專門的軟件來完成,如ansys、abaqus、sts、mst、3d3s等。為使學生盡快掌握這方面的能力,適應以后的工作需要,在教學中引入部分計算機軟件的演示和講授。例如:演示使用ansys有限元分析軟件進行鋼結構基本構件和空間結構的計算分析,講授sts設計軟件進行鋼桁架結構和鋼框架結構的設計,介紹mst設計軟件進行空間網格結構的設計。同時在后續的課程設計和畢業設計中鼓勵學生使用相關軟件進行結構計算和施工圖繪制,進一步培養學生使用結構設計軟件進行設計的能力。
三、實踐教學的實施
實踐教學環節是土木工程教學中非常重要的環節,在現代工程教育中占有十分重要的地位,是培養學生綜合運用知識、動手能力和創新精神的關鍵環節,其作用和功能是理論教學所不能替代的。工程師最終的任務是將理論知識在實踐中加以運用,并通過實踐來驗證理論結果是否正確,所以工程人員必須具備實踐能力。同時,土木工程師還應具有一定的實踐經驗,很多工程問題的處理由于客觀情況過于復雜,難以如實地進行理論分析,在很大程度上仍然依靠實踐經驗來解決[3]。
目前,鋼結構課程的實踐能力培養主要依靠課程設計、畢業設計等來實現。有條件的院校也可通過專業實習和觀察演示性實驗等環節組織學生開展討論來認識、理解鋼結構的組成、特點、應用及結構和構件的受力特性等。
(一)課程設計
學校鋼結構課程設計內容仍為傳統的鋼屋架結構。雖然這種結構形式較為簡
單,但其內容涵蓋了軸心受力構件(桁架桿件)、受彎構件(檁條)及壓彎、拉彎構件(當上弦或下弦有節間荷載時),主要為焊縫連接。因此通過完成設計,可以實現由基本構件、連接到簡單結構選型、計算分析、設計和施工圖繪制的訓練。
在具體實施上,鼓勵學生通過學習ansys、sts等軟件完成結構計算分析和施工圖繪制。通常,學生在進行結構計算分析時多采用ansys有限元軟件或結構力學求解器并輔以手算校核的方式,而在施工圖繪制階段基本都采用sts軟件來實現。通過這些訓練,學生已基本能夠熟練使用軟件完成一般結構的設計工作。
(二)畢業設計
過去,由于鋼結構應用不太廣泛,很多高校的畢業設計題目都采用混凝土結構的形式,這也是過去在教學上重視混凝土結構而輕視鋼結構的原因之一。但由于鋼結構發展迅速、前景廣闊,很多學生希望畢業后從事鋼結構設計與施工方面的工作,或者選擇了攻讀鋼結構方向的研究生,因此希望能有機會進一步深入地學習鋼結構設計方面的知識。
近年來,在畢業設計中增加了一些鋼結構方面的題目,如多高層鋼框架結構、輕型門式鋼架結構和網架結構等,嘗試指導學生進一步學習和應用鋼結構知識,實踐效果良好。此外,除了基本的手算內容以外,還鼓勵學生采用sts、mst等軟件完成結構計算分析和施工圖繪制工作。
通過認識實習—理論課教學—課程設計—畢業設計這樣一系列教學環節的深入,使學生對知識的理解和掌握從簡單到復雜、從理論到實踐、從基本原理、基本構件到簡單結構進而到復雜結構,培養學生工程設計的能力和思維。
四、結語
學校鋼結構課程教學工作雖然在課程體系的設置、學生實踐能力的培養上做了一定的思考、探索與實踐,但同時與國內一些高水平大學在人才培養模式、教學條件、教學質量和教學效果等方面還存在差距,還需要在今后的教學實踐中不斷探索和努力,不斷提高教學質量和人才培養質量,以適應鋼結構行業對人才的需求。
參考文獻:
[1] 高等學校土木工程專業指導委員會.高等學校土木工程專業本科教育培養目標和培養方案及課程教學大綱[m].北京:高等教育出版社,2002.
[2] 王偉,趙憲忠,郭小農,等.鋼結構多功能教學實驗平臺的研制與實踐[j].高等建筑教育,2009,18(2):102-104.
[3] 林峰,顧祥林,何敏娟.現代土木工程特點與土木工程專業人才的培養模式[j].高等建筑教育,2006,15(1):26-28.
steel structure teaching in applicationoriented universities and colleges
liu wenyang, zhang zhaoqiang, liu jinyun
(college of engineering, heilongjiang bayi agricultural university, heilongjiang 163319, p. r. china)
abstract: based on the actual teaching situation of applicationoriented universities and colleges, the course system of steel structure is reasonably arranged and it has been put into practice in the teaching process to strengthen students’ practical ability. we introduced the teaching arrangement of steel structure course and some methods used in the teaching process in heilongjiang bayi agricultural university, analyzed problems should be paid attention to, and presented some suggestions for steel structure teaching.
一、構建課程設計質量監控體系的必要性
隨著中國鋼產量的不斷提高,用鋼量已不再是制約鋼結構發展的主要因素,建筑鋼結構由于其材料性能優良,制作安裝工業化程度高以及結構形式新穎靈巧,受到了越來越廣泛的應用。隨之而來,鋼結構人才短缺日漸凸顯,企業急需大批鋼結構設計和施工的專門人才。鋼結構課程設計是對學生的一次較為全面的設計訓練,是鋼結構原理和鋼結構設計課程后一個重要的綜合性實踐教學環節,也是培養學生鋼結構設計能力的基礎性教學環節。它是課程基本概念、基本理論等內容的延伸,也是對所學知識的一次綜合運用,將為畢業設計以及工作以后的鋼結構工程設計奠定堅實的基礎。但是,長期以來大部分高校形成了重理論、輕實踐的教學模式,各高校實踐教學的質量監控相對薄弱。就學生而言,受傳統教學模式的影響,普遍重視基本理論的學習,忽視實踐教學環節在教學活動中的重要地位。一方面大學生習慣于傳統的“教師講,學生聽”的教學模式,而對于以學生為主的課程設計環節,自主學習的積極性不高,主動性不強,探索鉆研和創新實踐能力不足;另一方面,大學生迫于就業壓力,學習動機功利化,熱衷于考取各種資格證,從而忽視了對專業課的學習,特別是相對自由的設計環節,如果缺乏規范的實踐教學規章制度或者監控體系,設計時間、設計進度和設計質量難以保證。因此,如何構建切實可行的課程設計質量監控體系,充分調動學生的積極性和主動性,保證課程設計質量并且督促學生按時獨立認真完成課程設計,是一項緊迫而必要的工作,也是鋼結構實踐教學改革需要不斷研究和探討的課題。
二、課程設計質量監控體系的構建
筆者根據多年的教學經驗,并結合山東科技大學鋼結構省級精品課程建設工作,在鋼結構課程設計質量監控方面進行了一系列改革實踐,并取得了較理想的效果。
(一)設計題目多樣化
在2006級以前,學校鋼結課程設計通常做法是進行鋼屋架設計,設計題目單一。隨著計算機的普及,課程設計繪圖也由原來的手工繪圖變成了計算機CAD繪圖,這就不可避免地導致前一屆學生存儲的設計資料流入到下一屆學生的手中,出現跨級抄襲或者拷貝的現象。為此,課題組集中編寫了三個題目的課程設計任務書,包括鋼屋架設計、工作平臺設計、門式剛架設計。自2006級以來,三套課程設計任務書輪流使用,并根據設計過程跟蹤指導情況適時對設計內容進行添加或者修改,有效避免了跨年級拷貝現象。
(二)設計方案多樣化
對于同一個課程設計題目,在編寫任務書時,在教學要求完全一致的基礎上,給出多組設計條件和設計參數供選擇,盡量做到不同的學生完成不同的設計方案。以鋼屋架設計為例,通過給出廠房的跨度、屋面情況、積灰荷載、屋架坡度及鋼號等多組參數組合,保證每個學生選用不同的方案,具體安排見表1。例如:三班的25號學生,其相應的設計參數為24m跨度,上人屋面積灰荷載為0,屋架坡度為1/12,選用Q235的鋼材。這樣,不同的學生選擇不同的設計內容,從源頭上杜絕了課程設計抄襲或雷同現象的發生,從而能夠更好地促使學生獨立地完成課程設計,達到預期的訓練目的[1]。
(三)加強設計過程的管理和指導
下達設計任務書的同時,下發課程設計指導書,詳細說明要完成的具體內容,設計圖紙的要求以及設計計算書的內容。另外,為了便于指導教師跟蹤指導和檢查,設計指導書中還要給出設計內容的時間安排。鋼屋架設計時間具體安排見表2。課程設計集中在兩周內完成,由于課程設計是在課程結束若干天以后的期末進行,學生表現比較松散,指導教師要隨時檢查學生整體的進展情況及每個人的完成情況[2]。指導教師要對學生進行過程跟蹤指導,并分三次進行集中檢查和指導答疑。第一次安排在內力計算及內力組合完成以后,主要檢查結構的布置是否合理,荷載及內力的計算是否正確。第二次安排在構件和節點設計完成以后,主要檢查構件設計是否合理,驗算過程是否完整,計算是否正確,節點設計是否合理。第三次安排在屋架施工圖繪制完成以后,主要檢查圖面布局是否合理,尺寸標注是否正確,是否達到施工圖要求等[3]。通過過程跟蹤管理和指導,可以更好地了解學生對知識的掌握程度,以及獨立完成課程設計的能力和質量,并以此作為平時成績考核的依據。
(四)完善考核辦法
傳統的鋼結構課程設計考核主要以設計成績為主,適當考慮20%的平時成績。設計成績主要考慮設計圖紙的質量和設計計算書的內容。平時成績以考勤為主。這種考核方式往往無法兼顧到公平和合理性,不能完全體現學生的主動性和獨立工作的能力,也就無法充分調動學生的積極性。為此,我們改革了課程設計的考核方式,將原來以設計成果為主的考核方式變成多方面多指標的考核方式,主要從平時成績、設計計算書、施工圖紙和課程設計答辯四個方面綜合考核,對應到具體每一方面,給出相應的量化評價指標,見表3[4]。通過實施這種多方面多指標的量化成績評定的教學改革實踐,學生的主動性有明顯提高。自2006級實施改革實踐以來,特別是2009、2010、2011三級,完全按照上述課程設計質量監控體系進行。實踐證明:設計質量較以前有很大提高,設計計算更條理、更完整;從成績來看,2009級優良率42%,2010級優良率52%,2011級優良率47%,較過去的25%~35%有明顯提高;此外,學生也普遍認同該質量監控體系和課程設計實訓系統,普遍認為為以后的畢業設計和入職打下了良好的基礎。
三、結語
關鍵詞:鋼結構課程;問題;對策
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)23-0127-02
2011年6月,教育部聯合有關部門提出了實施“卓越工程師教育培養計劃”,簡稱“卓越計劃”。該計劃是貫徹落實《國家2010-2020年教育改革和發展規劃綱要》和《國家2010-2020年人才發展規劃綱要》的重大改革項目,也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措,該計劃的目標是把學生培養成創新能力強、能適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。[1]
隨著中國鋼產量的高速增長,鋼結構因其強度高、塑性韌性好、制造簡便等優點而廣泛應用于高層和高聳結構、大跨度結構、工業廠房等建筑中。[2]近年來隨著鋼結構建筑的廣泛應用和迅速發展,在此方面由于經驗豐富的技術人才較少,而剛畢業的學生實踐經驗明顯不足,致使行業發展與人才需求的矛盾愈來愈突出,培養的學生不能滿足“卓越計劃”的要求。為適應新形勢下鋼結構發展的需要,增強土木工程專業學生在鋼結構方面的知識,讓他們畢業后能較快勝任鋼結構設計與施工工作,滿足卓越計劃的需求,不可避免地對“鋼結構”這門課程教學提出了一些新的要求。
一、“鋼結構”課程教學中存在的問題
“鋼結構”是土木工程專業最重要的專業必修課程之一,通過本課程的學習應使學生較全面地了解鋼結構材料的基本性能,掌握鋼結構構件基本原理和設計計算方法,熟悉基本構件的構造設計等。可見,“鋼結構”的教學肩負著向學生傳授鋼結構基本知識的任務,因此,必須抓好該課程的日常教學工作。目前在鋼結構的教學過程中存在許多問題,具體問題如下:
1.鋼結構課程的學時太少
在“大土木”專業下“鋼結構”的學時從以前的64學時調整到現在的48學時,甚至一些院校只有40個學時,學時減小,教學內容卻未刪減,教師為了在較短的時間內把該課程的內容講完,只能將鋼結構的基本知識作簡單的介紹,一些較難的知識點講解不透徹,造成課上學生聽得懂,課下卻不會做作業,應付考試也只能靠死記硬背,但是卻不知學到什么。如何在有限時間內安排如此多的內容是目前急需解決的問題之一。另外,由于學時的限制,大多數學校只開設“鋼結構設計原理”,而未開設“鋼結構設計”,學生僅學習了鋼結構的材料性能、連接方法和構件設計,未曾學習過鋼結構的結構體系,而當前人才市場急需的是能進行鋼結構設計或施工現場管理的畢業生。
2.鋼結構的課程較難學習
“鋼結構”課程是土木工程專業較難學習的課程之一,由于該課程與建筑材料、工程力學、房屋建筑學等專業基礎知識聯系緊密,如果沒有掌握好這些基礎知識,學生很難把鋼結構的理論知識融會貫通。其次,教材中力學公式多、近似公式多、構造要求多等,部分公式是由國家規范給出,有些公式是由試驗結果得到[3],這給教師的授課帶來了一定困難。再次,問題的多解性加重了學生學習鋼結構的難度。另外,學生從小學至高中已經習慣于一個問題一個解的學習方法,而在復雜的鋼結構構件連接的設計中該問題可能有多個解,學生一時難于接受,進而也不同程度地增加了學習鋼結構課程的難度。
3.學生沒有認識到學好鋼結構的必要性和重要性
目前鋼結構還僅用于大跨度結構、高層及超高層建筑、工業廠房等,學生見到的建筑物大部分是由鋼筋混凝土建造,從而使他們想當然地認為鋼結構這門課程可有可無,從而造成一部分學生失去學習興趣,嚴重影響學習效果。特別是已畢業的學生在工作崗位接觸到鋼結構的工程設計與施工的機會較少,即使遇到鋼結構工程,也是分包給鋼結構公司進行專門的設計和施工,這也使部分學生產生這樣的誤區。鋼筋混凝土課程是土木工程專業最重要的課程,而鋼結構課程是無關緊要的。
4.教學中缺少工程實例
由于鋼結構具有很強的實踐性,它所涉及的教學內容與鋼結構的發展、技術的進步和實際工程均有著廣泛的聯系。但在鋼結構的課堂教學過程中,教師授課內容仍然側重于書本上基本理論知識,引入工程實例較少,未將教材中的基本理論知識與工程實例聯系起來,學生極易感到索然無味,不能激起他們的求知欲。另外,學生希望學習的知識在工作后立即就能應用,如果不進行工程實例的應用,直到這門課程結束時學生也不明白學習它的意義是什么,更不用提運用該門課程的理論去解決實際問題,這是作為教師最不愿意看到的情況。
5.學生的考核形式單一
考試是教學過程中的重要環節之一,是對教師和學生進行總結性檢查的主要形式。而現階段,在鋼結構的教學過程中學生學習的考核形式仍然比較單一,主要是根據學生的課堂表現和期末考試成績來決定,不能激發學生學習的主動性和積極性。另外,有些任課教師教學水平不高,但為了片面追求所授課程的及格率而降低試卷難度,給學生劃考試重點,甚至向學生透題。這樣容易使學生認真學習的主動性和積極性極大地降低,不利于提高教學質量。
二、解決問題的建議
1.基于“卓越計劃”,制訂合理教學計劃,調整教學內容
要及時調整教學計劃,采取把課堂講授的重點放在“鋼結構”課程的主要內容上。因此,首先選用一本內容豐富、例題得當的教材,然后從教學大綱和學生的實際學習能力出發,把教學內容和學時數結合起來制訂教學計劃,使授課的理論知識夠用,滿足“卓越計劃”的要求。對于一些在其他先修課程中學習過的內容不要重新講解。
2.基于“卓越計劃”,采取比較法進行教學
鋼結構是一門理論性較強的專業課。該課程中的計算公式較多,眾多的公式使初始的學習者要完全掌握并非易事。為了使學生能較為輕松地學好鋼結構的基礎知識,在課程教學中授課教師應針對不同的教學內容可以采用比較教學方法。一方面,比較教學法可以幫助學生辨別同類教學內容之間的共性;另一方面,通過比較分析法可以發現同類問題中的某些特殊之處,有助于對相似問題的區分,掌握教學內容。[4]例如,在講授軸心受力構件的承載力驗算時,對于軸心受壓構件需要驗算是強度、剛度、整體穩定性和局部穩定性,而對于軸心受拉構件驗算需要驗算的是強度和剛度。在講授拉彎構件和壓彎構件、工字型截面的強度和穩定性驗算的公式、角焊縫和對接焊縫的計算、普通螺栓和高強度螺栓的驗算等知識點都可以采用比較法,從而讓學生更容易在較短的時間內掌握鋼結構的知識。
3.基于“卓越計劃”,適當開展鋼結構的學術講座
大部分學校鋼結構課程所用教材與其當前的發展相比具有明顯的滯后性。因教學的課時太少,學生不可能在教學中完全了解學科的前沿問題以及關于鋼結構的新規范、新技術和新理論。[3]由本校和兄弟院校在鋼結構方面進行科學研究的教師或科研院所和企業的專家通過學術報告的形式向學生講授與學科有關的專業知識或新的研究進展情況,這種學術前沿的知識是學生在課堂上學不到的,可以促使學生了解鋼結構領域的前沿知識。同時,還可以讓部分對鋼結構研究較感興趣的同學參與相關方面的課題研究,使他們了解鋼結構的最新進展,開拓視野,培養學習興趣。
4.基于“卓越計劃”,改革期末考試,實行教考分離
傳統的考試形式,教師從授課、試卷的擬定、考試的監考、試卷的評閱和成績的評定等主要由授課教師一人承擔,缺乏有效的監督和制約,容易使教師產生授課和考試的隨意性,導致學生學習積極性不高。實施完全的“教考分離”后,一方面無疑對教師產生了壓力,由于教師不知具體考試內容,可使任課教師在平時的授課過程中能嚴格地按教學計劃和教學大綱進行教學,在課前的準備、教學方法和方式的研究以及教研活動中投入更多的時間和精力;另一方面,教考分離也會讓學生認識到課程考試成績的高低主要是由平時的努力程度決定,越來越多的學生把主要的精力放在學習鋼結構基礎知識上,以往的被動學習轉為主動學習,對學生學習的主動性和積極性起到促進作用。學生在教學中的主體作用進一步加強,促進了鋼結構教學質量的提高。
5.基于“卓越計劃”,完善和加強實踐教學
實踐教學是鋼結構教學和授課環節中一個非常重要的組成部分,是實現“卓越計劃”人才培養目標的重要途徑,是鞏固所學專業知識、培養理論聯系實際能力的重要途徑。首先,要讓學生參加現場實習。教師除了在課堂上通過掛圖、實物模型、多媒體教學中的圖片等形式向學生介紹鋼結構工程的具體實例外,有必要讓學生去鋼結構加工工廠或施工現場參觀、實習,增加學生對鋼結構的感性認識,培養和激發學生對鋼結構課程的興趣;其次,改革鋼結構課程設計。鋼結構課程設計是鋼結構實踐教學中的一個重要環節,通過鋼結構的課程設計可以讓學生了解鋼結構設計的一般程序和內容。通過合理選題可以杜絕課程設計中的抄襲現象,另外也可以讓學生掌握鋼結構的設計方法、步驟,熟悉施工圖繪制,使其走上工作崗位以后能較快適應鋼結構的設計和施工工作,滿足“卓越計劃”的要求。
6.基于“卓越計劃”,建立高校和企業聯合培養機制
建立高校和企業共同培養人才的機制,能使企業和學校達到雙贏。建立一種長期穩定的人才培養合作關系,企業發揮其了解目前所需的實踐性人才應掌握哪些知識,通過企業參與高校的人才培養過程可以改變當前市場需求和人才培養錯位的現象。[5]首先,在制訂培養目標和培養計劃的過程中,高校應邀請與學生就業的相關企業制訂培養目標和培養計劃;其次,學校應鼓勵相關企業建立工程實踐的教育基地,承擔部分學生實踐教學的培養任務。另外,學校還可以要求學生有半年或者一年左右的時間在企業進行實踐學習,通過參與企業的工程實踐,學習他們的先進技術,培養學生的職業技能,并讓企業根據學生的表現給出具體的實習分數,使企業也參與到學生的評價中。最后,可以讓企業具有較強實踐經驗的工程師承擔部分實踐性較強的課程的授課任務,提高學生的培養質量。
三、結語
總之,隨著鋼結構技術的發展,關于鋼結構的教學改革是一個長期持續性的工作,教師在教學過程中應不斷進行總結和歸納,善于及時發現教學活動中的問題和矛盾,及時找出解矛盾的對應策略,不斷改革教學計劃、教學內容和教學方法,完善和加強實踐教學,建立高校和企業聯合培養機制,才能促進教學質量的提高,把教學工作推向一個更高的層次,培養出滿足“卓越計劃”的土木工程人才。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見[EB/OL]..
[2]萬紅霞,王小平,李波,等.鋼結構教學改革的現狀與對策[J].理工高教研究,2006,25(5):113-114.
[3]蔣華.關于土木專業鋼結構系類課程教學改革的思考[J].高等教育研究,2012,3.29(1):49-52.
隨著我國鋼結構的快速發展,具有施工能力和鋼結構設計能力的鋼結構技術人員被社會廣泛地需要,當然這些技術人員必須具有職業資格證書,從而來順利的就業。然而在當前高校“鋼結構”教學過程中,“鋼結構”課程卻很不被重視,學校安排的學時比較少,而且學生對該專業也不重視,因此導致了現在的大部分畢業生“鋼結構”理論知識掌握不足,實際的操作能力和技能不高,在當前的職業資格證書制度下基本上不能順利就業。因此,學校為了滿足市場經濟對高技術人才的需求,必須對“鋼結構”課程教學進行改革,從而來使得鋼結構專業教學適應當前的職業資格證書。而對于普通高等學校來說,想要適應職業資格證書制度的要求,就要樹立以市場需求為引導的培養理念,通過改變“鋼結構”課程的教學方法以達到為“鋼結構”行業輸送大量有技術、有能力的應用型人才的目標,進而滿足“鋼結構”行業的發展需求。
1 我國職業資格證書制度的概念和作用
1.1 我國職業資格證書制度的概念
我國的國家職業資格證書制度是勞動就業制度的一項重要內容,也是一種特殊形式的國家考試制度。它是指按照國家制定的職業技能標準或任職資格條件,通過政府認定的考核鑒定機構,對勞動者的技能水平或職業資格進行客觀公正、科學規范的和鑒定,對合格者授予相應的國家職業資格證書。一般來說,各個高校的鋼結構專業學生畢業后就必須獲得國家職業資格證書才能更有保障的就業。
1.2 我國職業資格證書制度的作用
顧名思義,職業資格證書制度就是對職業資格證書進行考核、審核、管理的一種國家制度。鋼結構專業的畢業生一般都需要遵循職業資格證書制度來取得他們的職業資格證書,而國家職業資格證書則是表明勞動者具有從事某一職業所必備的學識和技能的證明。它是勞動者求職、任職、開業的資格憑證,是用人單位招聘、錄用勞動者的主要依據,也是境外就業、對外勞務合同人員辦理技能水平公證的有效證件。因此,根據職業資格證書的重要性就可以很明顯的發現職業資格證書制度具有不可替代的重要作用。
2 職業資格證書制度的鋼結構專業教學中存在的問題
2.1 學生識圖和制圖能力較差,專業素質差
近些年在高校的鋼結構課程設計教學和指導中,作者發現因為大部分學生的空間想象能力較差,他們對屋蓋支撐系統的布置及關系不理解也不清楚,因此學生們在進行屋蓋結構布置圖中就會頻繁出錯。而對于一些房屋的設計制圖,因為立體結構交錯,圖面內容較多且很復雜,涉及到的構造以及繪圖辦法較多,所以學生一般不能完整的表達出他們所想到的,這就與房屋的剖面圖不能一一相對應。在平時的學習過程中學生接觸的混凝土結構設計施工圖較多,但他們對鋼結構設計的施工圖卻很少。這樣持續下去,學生的識圖和制圖能力會越來越差,如此的進行惡性循環,他們的專業素質會普遍變差,那么依照職業資格證書制度就會很難就業。
2.2 學校不重視實驗教學
我們都知道,學校的實驗教學是提高學生動手能力的主要手段,必需要求教師高度重視,以提高學生能更好掌握鋼結構專業的知識能力。但是目前的情況卻表現出了大部分高校并不重視鋼結構課程的實驗課,他們認為實驗教學并不能有多大的教學效率;也有部分學校將其作為處于認知水平的實驗從而疏忽管理,這樣來看,鋼結構專業的實驗教學遠遠沒有形成像對鋼筋混凝土結構實驗課一樣的重視程度。不難發現,現在我國的鋼結構建筑形式種類繁多,很多都是很受歡迎的“鋼結構”。但是如此多的內容,學校卻僅憑課堂上簡要的介紹就結束的話,這樣學生根本無法領會到建筑的本質與精華的東西,又怎么會順利拿到職業資格證書呢?
2.3 鋼結構課程設計內容多,課時少
現在的各個學校鋼結構專業課程其實是比較重要的,而且由于鋼結構專業涉及到的知識廣泛,各個方面、各個領域都會有,所以所學的內容對于學校安排的課時來說是遠遠不夠的。由于老師對鋼結構課程設計的內容做出全面的分析,所以包含的知識內容就會很多,但是學校給鋼結構專業安排的可是本來就很緊湊,所以導致的問題就是每學期的課程都不會被詳細講解完,這樣的授課方式和學校的排課方式對學生畢業后考取職業資格證書也有很大的影響。
3 改革鋼結構專業教學后取得職業資格證書的有效措施
3.1 增設教學實習環節,提高教學效果
為提高鋼結構專業課程設計的教學效果,使學生們有效地提高學習效率,并且可以增加學生對鋼結構設計的感性認識,教師必須要積極聯系適合現場教學的鋼結構工地,進行實地勘察后,可以帶學生實地觀察鋼結構的空間構造與一些局部的連接構造,并在工地對一些學生不能理解的地方當場進行講解。這樣學生在教師或工程師的帶領下按照結構布置、構件做法及節點連接方式的順序依次參觀后,會比在教室聽理論知識更有效果。這種教學實習便于學生學習鋼結構施工圖,逐步建立所設計結構的整體空間概念,對學生的專業學習課程具有很多有利作用,從而提高他們的專業素質。
3.2 教學中將圖紙與模型相結合
在對一些鋼結構專業課程進行教學時,老師們都需要學生的鋼結構課程設計多集中于鋼屋架的理論計算和圖紙繪制,但是會出現對屋架的制作過程不了解,而且無法理解圖紙中定位軸線和控制尺寸的關鍵作用、拼接節點的制作過程、中心豎桿的填板設置方式等一系列問題。所以學生在學習時就會經常出現圖紙中定位尺寸、焊縫等信息的漏畫和錯畫的現象。這些問題的出現會造成教學質量下降的問題。針對這些問題,作者提出了在教學中將設計圖紙與模型相結合的建議,這樣將兩者很好地結合起來,教學質量也會被很有力的提高,這樣既可以節省一定的教學成本,又可以將學生的專業素質能力提高,何樂而不為。
3.3 理論學習和動手能力相結合
理論學習和動手能力相結合,這是對鋼結構專業學生的最重要但也最基本要求。現在,我國高校將理論知識學習與動手實踐課程分開來講授,這樣就容易使得學生講它們自然而然的區分開來,但是在工作中一般都需要將兩者很好地結合,最大程度的將其運用到工作實踐活動中,所以必須改革當前的教學模式,將理論知識學習課程和實踐技能動手能力課程有效的結合,一起授課,這樣的學習效率更高,學生的專業能力也會更高。
《鋼結構設計原理》網絡資源平臺構建
1網絡平臺構建原則《鋼結構設計原理》課程是江蘇科技大學建設精品課程,具有統一的網絡平臺。本課程在學校統一的網絡平臺下,以學生為中心,以激發興趣導向,遵循科學性、系統性、可擴充性、兼容性、綜合實用性、及時反饋性原則,構建適合于網絡環境下自主學習的資源平臺,配合課堂教學,激發和增強學生學習興趣,增強學生自信心,引導知識關聯和培養學生良好的自主學習習慣。
2網絡平臺構成《鋼結構設計原理》課程網絡資源平臺包括基本知識模塊、拓展性學習模塊和互動學習模塊,構成如圖1所示。
2.1基本知識模塊本模塊包括課堂教學課件與教案、教學大綱、習題、討論題、課堂教學錄像等,目的是配合課堂教學,幫助學生課后及時消化、鞏固課堂上所學知識。課件包含課堂教學每一章節,可在線閱讀;教案內容為每一章的教學目的、重點及難點、主要教學方法和教學手段及學時分配等;習題、思考題內容涵蓋了教學大綱中絕大多數知識點;課程設計包含了鋼平臺、桁架及框架、吊車梁課程設計任務書、指導書、參考范例及參考圖紙;課堂教學錄像包括任課教師典型課堂教學錄像、實驗錄像及典型工程錄像等。
2.2拓展性學習模塊本模塊包括網絡資源、在線圖書、研究性學習、拓展性學習資料的內容,目的是拓展學生知識深度及廣度,增加對鋼結構的感性認識、培養實踐能力。網絡資源涵蓋了國內大多數鋼結構相關專業網站,主要有鋼結構專業論壇網站、專業協會網站及國內高校鋼結構精品課程網等,這些網站各具特色,可提供各類鋼結構資料,如規范、圖集、工程實例、圖紙、課件等下載服務;在線圖書是公開出版的經典教材電子版;拓展性學習資料有常用規范、設計手冊、圖集及動畫等,其中動畫資源涉及構件的組成、結構組裝過程、典型鋼結構介紹及構件、節點破壞過程等;研究性學習重點列舉國內典型鋼結構在各種工況下的破壞實例,要求會判斷分析破壞原因及在設計及施工過程中如何避免這些破壞現象發生。
2.3互動學習模塊本模塊包括在線測試、互動交流、作業、論文在線提交等內容。在線測試是從網絡平臺題庫中隨機抽取若干套試題,要求學生在在線狀態下在規定時間內解答并提交,目的是檢查學生對所學知識的掌握情況;互動交流為師生提供溝通渠道;論文及作業可在線提交。
網絡資源平臺環境下自主學習流程
《鋼結構設計原理》網絡資源采用隨機進入式自主學習設計方法,學習流程如圖2所示。
1基本知識學習本模塊采用開放式模式,任何人都可進入網站隨機訪問。學生利用本模塊復習課堂知識,預習后續內容。通過在線瀏覽課件回顧課堂教學內容,深入理解課本知識理論;通過思考題及一定量的習題練習強化掌握所學知識;通過參閱課程設計資料,掌握典型構件課程設計的全過程。
2拓展性學習本模塊采用開放式模式,學生通過網絡資源鏈接訪問相關專業網站,了解當前鋼結構行業動態,下載所需各種專業資料,同時可通過論壇與全國各地同行進行交流討論,解決學習過程中乃至今后工作中遇到的各種專業技術問題;通過在線瀏覽圖書參閱多種版本教材;通過研究性學習資料重點分析鋼結構工程典型事故,分析其破壞機理,利用所掌握的理論知識如何避免其發生;通過拓展性學習資料在線觀看動畫,直觀認識構件構成,典型結構安裝過程,感性認識各種構件破壞過程。
3互動學習本模塊配合任課學期課程教學,只有指定班級學生才可進入學習。學生登陸進入班級,通過在線考試提交,而后由教師評閱,評閱完成后學生可查閱到參考答案,了解知識掌握情況,尋找薄弱點;通過互動交流,教師可信息,學生可發表各種話題,討論學習情況,也可提問,教師或其他學生參與回答、討論等互動活動。
為督促學生自覺利用網絡資源自主學習,每位學生自登陸進入網站便開始計時,教師可以及時掌握每個學生的在線學習時間,同時通過學生積極發言、交流討論情況,及通過在線測試方式對每一位學生自主學習情況給出合理評價,同時讓學生提出的問題及學習效果能夠得到及時的反饋。
網絡資源的應用
《鋼結構設計原理》網絡資源平臺在建設之初便配合課堂教學投入使用,在任課教師及連續兩屆10個教學班級300多土木工程專業學生的使用過程中提出了許多寶貴的意見,匯集這些意見及建議,經過不斷的修改、補充,網絡資源平臺已日趨完善。通過對學生在網絡資源使用情況進行問卷調查表明:在“網絡資源的主體結構是否清晰、導航是否靈活、交互界面是否友好”、“網絡資源是否完整涵蓋了教學目標所涉及的全部內容,且內容豐富、結構合理、實用性強”、“網絡資源是否體現學科前沿知識”、“網絡資源中提供的音視頻、圖片、動畫等媒體對學習是否有幫助”“、網絡資源對理解課程內容是否有很大幫助”、“練習、模擬試題對學習和考試是否有幫助”“、網絡資源是否有利于鋼結構專業知識的拓展”、“網上提供的多種教學資源是否已經滿足了你個性化的學習需要”“、多種導學方式是否有利于你自主學習能力的培養”、“在學習上遇到困難時,是否能及時得到教師和同學的有效幫助”等調查內容的滿意率均在90%以上。
Abstract: The network resource platform of Principle of Steel Structures was constructed based on theoretical study of autonomic learning of undergraduate under the network environment, and the learning process of the platform was introduced. Practice showed that better result of classroom teaching and cultivation of students' autonomous learning ability were obtained by the network resource platform.
關鍵詞: 自主學習;網絡資源;課程;鋼結構設計原理;構建
Key words: autonomic learning;network resource;curriculum;Principle of Steel Structures;construction
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)36-0174-02
0 引言
自主學習是指學生在教師的指導下,充分利用各種資源,能動地確定學習目標,自主分配學習時間、選擇學習策略、管理學習進程、評價學習表現的獨立的、有選擇的、創造性的學習活動。
自主學習是以建構主義認知心理學和人本主義心理學為基礎發展而來的。它是實現課外拓展學習的一種主要學習方式,與傳統的接受學習相對應,以學生作為學習的主體,通過學生獨立的分析、探索、實踐、質疑、創造等方法形成對知識的正確認知和有效的學習策略,最終實現學習目標。大學階段的學習不僅僅局限在掌握知識內容本身,更重要的是要學會如何學習。
網絡自主學習已成為高校培養學生的一種重要的學習方式,也是大學生必備的一種學習能力。在網絡環境下,學生可根據各自的需要主動地進行學習,從而主動地構建知識和技能。網絡化自主學習充分體現了學生的主體地位,并且保持了教師的主導作用。同時,網絡上的大量信息不僅能拓寬學生專業知識面,也能夠及時更新學科知識。因此,網絡化自主學習有利于激發學生對課程的學習興趣,達到更好的學習效果。
《鋼結構設計原理》是土木工程專業一門重要的專業基礎課程,實踐性較強。學生需要具備較為扎實的力學理論功底,學習時要緊密聯系工程實際才能達到理想的教學效果。因此,僅僅依靠使用單一教材在有限學時進行課堂教學、課后參閱少量參考資料及完成指定量的作業是遠遠不夠的。通過構建《鋼結構設計原理》網絡資源,在教師引導下學生課后利用該資源自主學習,不僅可以深入掌握課程理論知識,而且可以拓寬知識層面。
1 《鋼結構設計原理》網絡資源平臺構建
1.1 網絡平臺構建原則 《鋼結構設計原理》課程是江蘇科技大學建設精品課程,具有統一的網絡平臺。本課程在學校統一的網絡平臺下,以學生為中心,以激發興趣導向,遵循科學性、系統性、可擴充性、兼容性、綜合實用性、及時反饋性原則,構建適合于網絡環境下自主學習的資源平臺,配合課堂教學,激發和增強學生學習興趣,增強學生自信心,引導知識關聯和培養學生良好的自主學習習慣。
1.2 網絡平臺構成 《鋼結構設計原理》課程網絡資源平臺包括基本知識模塊、拓展性學習模塊和互動學習模塊,構成如圖1所示。
1.2.1 基本知識模塊 本模塊包括課堂教學課件與教案、教學大綱、習題、討論題、課堂教學錄像等,目的是配合課堂教學,幫助學生課后及時消化、鞏固課堂上所學知識。課件包含課堂教學每一章節,可在線閱讀;教案內容為每一章的教學目的、重點及難點、主要教學方法和教學手段及學時分配等;習題、思考題內容涵蓋了教學大綱中絕大多數知識點;課程設計包含了鋼平臺、桁架及框架、吊車梁課程設計任務書、指導書、參考范例及參考圖紙;課堂教學錄像包括任課教師典型課堂教學錄像、實驗錄像及典型工程錄像等。
1.2.2 拓展性學習模塊 本模塊包括網絡資源、在線圖書、研究性學習、拓展性學習資料的內容,目的是拓展學生知識深度及廣度,增加對鋼結構的感性認識、培養實踐能力。網絡資源涵蓋了國內大多數鋼結構相關專業網站,主要有鋼結構專業論壇網站、專業協會網站及國內高校鋼結構精品課程網等,這些網站各具特色,可提供各類鋼結構資料,如規范、圖集、工程實例、圖紙、課件等下載服務;在線圖書是公開出版的經典教材電子版;拓展性學習資料有常用規范、設計手冊、圖集及動畫等,其中動畫資源涉及構件的組成、結構組裝過程、典型鋼結構介紹及構件、節點破壞過程等;研究性學習重點列舉國內典型鋼結構在各種工況下的破壞實例,要求會判斷分析破壞原因及在設計及施工過程中如何避免這些破壞現象發生。
1.2.3 互動學習模塊 本模塊包括在線測試、互動交流、作業、論文在線提交等內容。在線測試是從網絡平臺題庫中隨機抽取若干套試題,要求學生在在線狀態下在規定時間內解答并提交,目的是檢查學生對所學知識的掌握情況;互動交流為師生提供溝通渠道;論文及作業可在線提交。
2 網絡資源平臺環境下自主學習流程
《鋼結構設計原理》網絡資源采用隨機進入式自主學習設計方法,學習流程如圖2所示。
2.1 基本知識學習 本模塊采用開放式模式,任何人都可進入網站隨機訪問。學生利用本模塊復習課堂知識,預習后續內容。通過在線瀏覽課件回顧課堂教學內容,深入理解課本知識理論;通過思考題及一定量的習題練習強化掌握所學知識;通過參閱課程設計資料,掌握典型構件課程設計的全過程。
2.2 拓展性學習 本模塊采用開放式模式,學生通過網絡資源鏈接訪問相關專業網站,了解當前鋼結構行業動態,下載所需各種專業資料,同時可通過論壇與全國各地同行進行交流討論,解決學習過程中乃至今后工作中遇到的各種專業技術問題;通過在線瀏覽圖書參閱多種版本教材;通過研究性學習資料重點分析鋼結構工程典型事故,分析其破壞機理,利用所掌握的理論知識如何避免其發生;通過拓展性學習資料在線觀看動畫,直觀認識構件構成,典型結構安裝過程,感性認識各種構件破壞過程。
2.3 互動學習 本模塊配合任課學期課程教學,只有指定班級學生才可進入學習。學生登陸進入班級,通過在線考試提交,而后由教師評閱,評閱完成后學生可查閱到參考答案,了解知識掌握情況,尋找薄弱點;通過互動交流,教師可信息,學生可發表各種話題,討論學習情況,也可提問,教師或其他學生參與回答、討論等互動活動。
為督促學生自覺利用網絡資源自主學習,每位學生自登陸進入網站便開始計時,教師可以及時掌握每個學生的在線學習時間,同時通過學生積極發言、交流討論情況,及通過在線測試方式對每一位學生自主學習情況給出合理評價,同時讓學生提出的問題及學習效果能夠得到及時的反饋。
3 網絡資源的應用
《鋼結構設計原理》網絡資源平臺在建設之初便配合課堂教學投入使用,在任課教師及連續兩屆10個教學班級300多土木工程專業學生的使用過程中提出了許多寶貴的意見,匯集這些意見及建議,經過不斷的修改、補充,網絡資源平臺已日趨完善。通過對學生在網絡資源使用情況進行問卷調查表明:在“網絡資源的主體結構是否清晰、導航是否靈活、交互界面是否友好”、“網絡資源是否完整涵蓋了教學目標所涉及的全部內容,且內容豐富、結構合理、實用性強”、“網絡資源是否體現學科前沿知識”、“網絡資源中提供的音視頻、圖片、動畫等媒體對學習是否有幫助”、“網絡資源對理解課程內容是否有很大幫助”、“練習、模擬試題對學習和考試是否有幫助”、“網絡資源是否有利于鋼結構專業知識的拓展”、“網上提供的多種教學資源是否已經滿足了你個性化的學習需要”、“多種導學方式是否有利于你自主學習能力的培養”、“在學習上遇到困難時,是否能及時得到教師和同學的有效幫助”等調查內容的滿意率均在90%以上。
4 結束語
《鋼結構設計原理》網絡資源平臺作為課堂教學的必要補充,在很大程度上解決了多校區辦學、異地辦學,師生地處不同校區、不同地區而帶來的直接溝通的不便,同時拓展了學生知識面,加深了對課本知識的理解,培養了學生自主學習能力。
參考文獻:
[1]林育曼.高校網絡化自主學習績效管理探析[J].高教探索,2011(6):104-108.
[2]于佳穎.基于網絡平臺的大學英語自主學習策略的探討[J].佳木斯大學社會科學學報,2010(12):173-174.
[3]夏艷萍.網絡環境下大學英語視聽說自主學習研究[J].教育探索,2009(8):37-38.
[4]陳文冠.基于網絡環境下自主學習網站的建構與應用[J].電化教育研究,2007(6):53-56.
摘要:針對鋼結構本科教學,如何與時俱進地提高教學水平,培養學生的思維方式和學習能力?本文從教學環節和教學手段出發,從注重啟發式教育;注重感性知識;注重實踐環節;注重培養學生的創造力;注重多媒體教學手段;注重教學內容的發展更新等各方面進行了一些經驗介紹和研討。
關鍵詞:鋼結構;教學;提高
中圖分類號:G640 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)04-0032-02
鋼結構作為工業與民用建筑,交通,水工等結構工程中應用廣泛的一門專業基礎課,是我國高等院校中多個本科及研究生專業的必修課程。隨著國民經濟的發展和技術進步,如何與時俱進地提高這門課程的教學水平?如何培養學生穩健靈活地掌握鋼結構設計的思維方式和方法?如何提高學生的空間想象力,研究開發能力以及創新能力?是值得高教戰線的教師學者研究和探討的。本文對此略作了一些經驗性介紹,從教學環節和教學手段出發,就改進鋼結構課程的教育水平問題,展開了研討,以達拋磚引玉,共同提高之目的。鋼結構課程中的基本理論和計算原則;整體結構體系和分體系之間的力學關系;繁復的節點構造;以及從破壞機理,試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想;都是本課程教學工作中的重點。這其中又有許多難點:如鋼結構的整體失穩與局部失穩問題;空間桿件體系的超靜定分析;多跨工業廠房的結構計算,等等。面對如此繁復的知識點,既要“灌輸型”地傳授知識(這是不可避免的,先“死去”才能“活來”,不能一味地見到“灌輸”二字便視為貶義詞),又要鼓勵學生獨立思考、大膽質疑,多方位、多角度地發現問題和解決問題。因此,我們從課堂和課外兩方面著手,采用了如下一些教學方法:
1.注重啟發式教育:課程每一單元增設提問和答疑環節。即可由學生現場提問,也可由教師預設問題。預設問題本著“少而精”與“廣而新”的原則,既注重啟發培養學生分析問題的方式和解決問題的能力;同時,也注重及時將科學前沿和工程技術的最新發展引入教學,拓展學生的視野和增加其知識面。預設問題在形式上,可以活潑一些,不拘一格;甚至可以穿插一些歷史知識或現實事件,來提高學生學習興趣。比如如下一題:德國雷馬根大橋在二戰中的失守,其價值被形容為“將該橋全部鋼鐵重量換成黃金才能比擬”;試從超靜定鋼桁架結構的抗震性能分析該橋為何在第一次起爆中屹立不倒?又比如下一題:911事件中世貿大廈的鋼結構框架為何倒塌?沖擊和高溫誰是禍首?如此等等,重在教師交流式地“教”,學生趣味性地“學”;引導學生通過探索進行學習,既活躍了課堂氣氛,又調動了學生學習的積極性,培養了思考的能力。
2.注重感性知識:空間想象力的訓練和工程感性能力的培養,在整個鋼結構教學過程中,是非常重要的一環。我們發現:即使是城市里長大的學生,對真正的鋼結構建筑,如重型工業廠房,化工管架等也都缺乏感性認識,面對書本上,平面上的圖紙,常常建立不起空間概念。這就急需教研小組,針對教材上的節點詳圖,施工平面圖,補充增繪結構立體圖,有條件的最好還能制作模型圖,讓學生對比識圖,一目了然。教研室配備了完整的系列鋼結構教學模具,包括一整套空間網架模型和鋼屋架節點模型、鋼屋架支撐布置模型、鋼屋架和各種梁柱連接節點,常見柱腳節點,桁架連接節點等模型。顯著地增強了教學效果。
3.注重實踐環節:加強教學實踐環節的開展和“走出去”的實踐訓練,是非常重要的。我們結合所教課程內容,要求學生參加1~2項小課題研究。此外還鼓勵一些學有余力的學生結合教師的科研、工程實際,分成小組,分工協作開展研究和承擔設計任務。為了在教學過程中能夠充分調動學生的積極性,引導學生由被動接受走向主動學習,培養工程實踐能力,我們還設計了不同類型、不同難度的多組課程設計題目,指派能力強的學生為組長,規定學生利用課余時間完成。另外,組織學生到工地現場或實習基地(如武漢神龍汽車重工業廠房實習基地,精工鋼構集團實習基地)參觀實習,組織富有實踐經驗的專家現場講課;同時自己動手制作鋼結構的施工、安裝錄像,使學生直觀地并總結性地了解復雜的鋼結構工程。在校內試驗大廳,組織學生通過試驗掌握鋼構件的試驗方法,包括試件設計、加載裝置設計、測點布置、試驗結果整理等方法,等等。通過試驗觀察不同截面軸心受壓柱的失穩過程和失穩模式,將理論極限承載力和實測承載力進行對比,加深對計算公式的理解。
4.注重培養學生的創造力:引導學生帶著問題學是增強教學效果的一種有效手段,也是理論聯系實際的有效途徑。除了在課堂教學中通過工程實際問題引出理論知識點,還設置了與課堂教學配套的綜合訓練。作為課堂教學的輔助環節,支持學生參與“彎矩圖大賽”,“大學生結構設計大賽”等活動。鼓勵能力強的學生采用虛擬模型實驗的方法;通過分析虛擬模型實驗中可能出現的現象,增加學生對抽象的彎矩作用平面、復雜的節點構造等問題的理解,提高學生自行制作虛擬節點模型的動手能力。
5.注重多媒體教學手段:考慮到鋼結構專業教學中普遍存在的內容復雜、信息量少、平面講解不易為學生真正領會理解的現象,以教師自主開發研制的高水平多媒體課件和電子教案為核心,構建了實習觀模(實物,模型或錄像)、多媒體課件等多位一體的教學平臺。根據課程特點,采用行之有效的多媒體教學,通過文字、圖像(特別是錄像資料以及國內外有關鋼結構設計方面的實例資料)、動畫、視頻,激發學生的學習興趣。比如:我們制作的受壓構件的“彎曲屈曲,彎扭屈曲,扭轉屈曲”的三維動畫視頻的演示,就真實生動地表現了三種屈曲的不同發生方式。而“普通螺栓和高強螺栓的破壞機理及其區別”的動畫演示,則直觀剖析了螺栓各種不同的破壞形式和產生原因,起到了良好的效果。同時,充分利用網絡資源,在網上收集和展示了大量工程實例。網上教學資源形式多樣、導航清晰、界面友好,便于安排網上適時答疑;符合鋼結構教學的內容要求和對學生自學的引導。
6.注重教學內容的與時俱進。作為本科生的一門主干專業基礎課,《鋼結構》課程的基本教學目標始終是要為后續專業課打下一個深厚的基礎。但是隨著科學的發展和專業技術的進步,專業課對專業基礎課更新周期的要求愈來愈短,更新內容的要求也愈來愈多,鋼結構教學方面表現得尤其突出。我們除保持了足夠的專業內容以使本科生能熟練掌握基本構件的計算外,還徹底理順了內容的邏輯關系;不僅加強了傳統的重型廠房設計所需的基本理論,還增加了輕型門式剛架、網架和高層鋼結構的一些基本設計理論。并將科技含量高的建筑鋼結構最新工程技術成果及有價值的教學材料及時引入到課堂上。比如,用講座的形式介紹臺灣陳生金教授開發的切削式高韌性接合系耐震消能的鋼結構節點接合法,將梁柱接頭之降伏區移離與柱交界面之焊接及螺栓孔處,來提供一預先選定之擴大塑性區,消散地震引致之能量。聘請澳大利亞專家舉辦關于新近流行的鋼膜結構的學術講座,等等,滿足了學生對建筑科學技術發展及應用的愛好和興趣。
總之,本著科學的教育理念和方法,我們嘗試了在各種教學環節和手段上,努力提高鋼結構課程的本科教育水平,達到了滿意的效果。
一、土木工程專業實踐教學的特點
1.實踐教學學時不足目前各高校的土木工程專業課程大多在30至48學時左右,學生在學習過程中僅僅了解土木工程的基本概念,很難形成完整的體系概念,更不用說進一步將理論知識應用于實際工程。2.學生空間想象能力弱土木工程涉及眾多的結構施工圖以及結構建設的概念,學生熟練閱讀施工圖需要一個長時間的訓練過程,但是學生在大學四年里很難做到快速熟練地閱讀工程結構有關的施工圖,對工程結構的建設和建造等方面的概念更是只知其然不知所以然。其最根本的問題在于學生很難在有限的學習時間內做到將施工圖想象成實際的結構,結構空間三維關系概念非常薄弱,嚴重妨礙了土木工程基本理論的學習進度。3.理論和工程實際脫節土木工程專業課程是專業性和實踐性都非常強的課程,其中工程設計、工程施工、工程檢測和試驗等諸多方面與工程實際直接相關,但一直以來,土木工程專業課程的授課形式大多只是依據教材講授,很容易出現“照本宣科”的現象,學生在學習過程中往往似懂非懂,甚至可能發生對一些基本概念理解錯誤的現象。例如很多結構的加工工藝以及施工方法,在課堂上僅憑講述是很難做到讓學生理解清晰的。4.工程實踐不能同步土木工程專業課程的開展,需要配套進行詳細的課程設計、試驗分析和生產實習等環節,但由于課時的限制,很多課程設計只能簡單地進行一些局部的結構設計。例如“鋼結構”課程的課程設計只簡單地進行門式鋼架的設計或簡支鋼屋架的設計,學生通過這樣簡單的工程實踐,很難做到在畢業時能滿足社會市場對土木工程的需求。5.實踐資源和資金有限由于專業的特點,土木工程專業課程的實踐環節,諸如施工實踐、結構檢測與試驗等,通常需要投入相較于其他專業更多的資金和資源,這與規模日益擴大的本科教學以及教學資源相對有限的社會現狀形成突出的矛盾。因此,基于現今土木工程專業課程的教學現狀,改革土木工程專業實踐教學模式以適應學科的建設和發展,滿足社會建設需要十分必要,非常迫切。
二、實踐教學改革的思考
筆者結合一直以來的教學經驗,嘗試在以下方面進行探索和研究:1.實踐教學拓展的研究與探索以往的實踐教學,通過具體的實驗、實習、設計以及工程實踐等環節實現,而這些環節的最終目的都在于提高學生的專業知識學習水平和技能應用水平。基于教學時間、資金、場地和設備等限制,筆者將傳統的實踐教學模式進行拓展,實現虛擬實踐教學和實際實踐教學相結合的教學模式。通過計算機虛擬仿真技術,將工程實驗、生產、施工和設計等環節制作成逼真的3D視頻并建立資源庫,彌補實際實踐教學實踐過少的缺陷,最大程度訓練學生建立完整的工程結構概念。具體的工作包括工程試驗仿真、工程生產仿真和工程施工仿真等。其中,工程試驗仿真:將土木工程專業工程中大量的材性試驗和構件試驗,制作成三維動畫,讓學生能直觀地認識工程材料性質以及構件力學特性。工程生產方法仿真:將土木工程中相關的構件或材料的生產過程、生產工藝等,結合視頻錄像,制作成系列專題動畫,補充學生在企業單位或工地的生產實習的學習,以達到在有限學時內進行豐富的生產實踐教學與學習。工程施工仿真:將土木工程項目建設施工的過程以三維動畫形式呈現給學生,將“工地”搬進教室,使學生通過豐富的視頻學習,認識具體的工程管理及工程施工的概念和重點。2.課程設計的研究與探索探索“以分散與集中相結合的方式”填補教學課時的不足,以“課堂與工程相結合”的方式改變傳統單一的課堂教學方式,將課程設計與實踐教學充分結合,探討相關問題和措施。3.畢業設計的研究和探索畢業設計要求學生能夠系統地對土木工程結構進行分析和設計,要求學生參與從工程方案規劃、工程設計到繪制施工圖的全過程。通過比較完整的工程結構設計訓練,讓學生基本具備進行工程設計的能力,有效培養學生分析問題和解決實際工程問題的綜合能力。逐漸開展“小組設計模式”,通過小組協作設計,鍛煉學生的團隊合作協調能力,以適應社會工程建設的需求。4.工程訓練的研究和探討活躍工程訓練模式,充分利用校內實習基地和校外產學合作實習基地,建立完善的工程訓練教學模式。鼓勵學生開展工程結構模型探討訓練,通過諸如土木工程結構設計競賽等模式,促進學生參與工程訓練的學習熱情和積極性。5.實驗教學的研究和探討加強實驗教學體系建設,增加實驗教學的課時比例。根據人才培養要求,減少設置認知驗證性實驗,增加綜合設計型、綜合型、創新型的專業實驗課,鼓勵學生開展自主創新實驗,著力培養學生的實踐能力和創新精神。鼓勵學生參與結構架構模型實驗,通過親手制作結構模型,加深對工程結構的認識,以達到創新實踐能力的培養。同時鼓勵學生參與諸如結構設計大賽等與土木工程專業相關的競賽活動,促進第一課堂和第二課堂的有機結合。
三、結語
土木工程專業實踐教學改革的實現涉及很多方面,是一個復雜的系統工程,筆者僅針對普通本科院校,對教學過程中如何實現有效的實踐教學進行一些思考,以期起到拋磚引玉的效果。
作者:何嘉年 朱江 單位:廣東工業大學土木與交通工程學院
關鍵詞:鋼結構風雨棚;設計圖深度;鋼結構深化設計圖紙和文件
中圖分類號: TU391 文獻標識碼: A 文章編號:
1、察素齊火車站鋼結構風雨棚的深化設計概況
察素齊車站分三個站臺,由北向南依次為基本站臺、二站臺、三站臺。基本站臺在旅客地道出入口增設兩個雨棚,采用玻璃幕墻結構,幕墻使用用方鋼骨架,周圍采用鋼化玻璃作為圍護結構;二站臺和三站臺新建鋼結構風雨棚,采用鋼管柱、變截面型鋼桁架和H型鋼檁條形成鋼結構骨架;圍護系統中的屋面板采用壓型鋼板、吊頂板采用鋁單板,封檐板采用銀灰色鋁塑板;并在圍護系統中布置電力照明和智能系統相關專業的管線和附件。
察素齊火車站風雨棚效果圖
中鐵六局鋼結構公司受蒙冀鐵路公司工程建設指揮部的委托,依據設計圖紙、合同文件、參照標準圖集和相關技術標準,對屋面、吊頂、幕墻的維護系統等非結構構件、深化設計節點構造,形成完整的鋼結構施工詳圖;對深化節點構造的穩定性、可靠性、安全性進行檢算,形成風雨棚結構安全技術文件。
2、察素齊火車站鋼結構風雨棚深化設計需要解決的問題
2.1結構構件施工預調整值
察素齊二、三站臺的雨棚因鋼架的懸挑和剛性檁條的跨度影響,在鋼構件吊裝過程中,主體結構在形成穩定的結構體系前將不斷地產生變形,結構位形的控制目標是在建筑物恒載加載完成后(即雨棚建造完成時),位形、尺寸符合設計圖紙的要求,所以在結構制作安裝時,必須采取相應的預調整措施。通過對主體梁柱構造和圍護結構的分析,鋼檁條的自重和懸挑梁柱的不對稱,在吊裝時會產生相應的變形,安裝時調整的難度較大,達到擬定的預調整幅度有一定的偏差。所以在深化設計和構件制作安裝過程中,需要考慮結構桿件變形的部分預調整值,并且在各個施工階段還需要考慮實際變形,根據監測結果對預調值進行修正。
施工中的結構預調值始終是一個動態的調整過程,因此鋼檁條部分結構預調整將在施工深化設計和構件加工階段進行,通過軟件模擬分析鋼檁條的撓度值,采取反變形的工藝措施予以消除理論上的撓度值,設置加強勁板提高個體檁條的剛度;現場鋼結構主體結構安裝采用臨時支架支撐和合理安裝順序,控制梁柱和檁條的變形,使結構階段性完成狀態符合結構分析時要求的初始位形。
充分考慮到鐵路站場風雨棚在滿足使用要求的同時,保證既有設備與雨棚的安全距離,在深化設計時通過結構和裝飾裝修調整,使得雨棚維護系統的投影與站臺邊緣齊平。
2.2鋼結構安裝的方法及施工措施
察素齊雨棚的結構和圍護系統安裝的特點,應充分考慮到鐵路營運線的安全。一站臺和三站臺結構的吊裝和維護系統的安裝,在既有設備和行車安全限界之外施工,對營運線的影響較小,可以采用在安裝位置原位拼裝和吊裝作業,以減少空中拼接和焊接作業。
二站臺北側懸挑結構和維護結構在安裝作業時,可能侵入既有設備和行車安全的限界之內,對下行線路的影響較大,根據營業線施工管理辦法,必須要點施工,由于下行線比較繁忙,施工天窗點較少、較短的特點,考慮到梁柱結構半幅吊裝,在不對稱懸挑的偏重部分搭設腳手架平臺作為支撐,確保獨立構件安裝的穩定性。
鋼結構深化設計圖依據吊裝設備選型和安裝方法,對構件進行合理的分節(分段),設置水平位移觀測點、梁端撓度觀測點;設置構件吊裝時使用的吊耳、臨時連接板、臨時變形加固結構等;符合現場安裝條件的合理的節點、焊縫形式等。
2.3與土建結構施工的銜接措施
鋼結構深化設計時,需要設計專用剛性模具對土建工程錨栓精準定位,和鋼立柱進行可靠螺栓連接;其他與土建相關的預埋構件,例如栓釘、防雷構件應在工廠制作時植焊到鋼立柱上,以減少現場工作量,這些都必須反應在鋼結構深化設計的詳圖中。
2.4照明、顯示系統各專業的要求
風雨棚上照明和顯示系統的管線和設備基座布置時,連接節點設計成可靠的卡扣和抱箍的形式,減少主體結構構件上的焊接。對于某些必須在穿過鋼構件構件的預留孔洞,經過計算對開孔的部位采取加固補強措施。
2.5風雨棚圍護系統的二次設計
察素齊火車站風雨棚的圍護系統二次設計,是本工程深化設計的重點和難點,主要體現在以下幾個方面:設計圖中圍護系統只給出了屋面、吊頂、幕墻的材料和樣式;缺少必要的構造節點和排水抗風體系;缺少圍護系統使用過程中的檢修和維護體系;結合內蒙地區多風寒冷以及鐵路營業線施工特點,因此需要在深化設計中,要以設計圖紙、鋼結構設計規范及相關技術文件為依據,輔助鋼結構專用軟件計算做指導,多種方案優化,逐層深入,最終形成深化設計圖紙和技術性文件,確保圍護系統的實用性、安全性、可靠性;具體體現在本工程有以下幾個方面:在吊頂分項工程中,變更了原設計的卡扣式條板吊頂,深化設計了抗風龍骨體系、吊頂和封檐彩板通過多排自攻螺釘與龍骨方鋼連接,更適合內蒙古地區的多風氣候;在屋面分項工程中,通過計算采用0.8mm角馳Ⅲ型暗扣式彩鋼板,具有良好的延展性和伸縮性,更適合內蒙地區的極冷極熱氣候條件,并且屋面板之間采用180°咬合,以及與檁條之間采用專用支架連接,具有很強的實用性和可操作性;在屋面分項工程中,深化設計了專用的防風體系,確保了屋面系統的萬無一失,滿足鐵路營業線安全至上的理念;在屋面分項工程中,采用鋼制天溝和分段組織排水體系,保證了雨季高效;在幕墻分項工程中,通過計算,采用植筋預埋方式,把幕墻骨架與土建形成有效連接,并且幕墻鋼柱、梁外,采用駁接頭連接8+1.52PVB+8鋼化夾膠玻璃,整體結構安全、美觀實用、可維護性強。
3、察素齊火車站鋼結構風雨棚深化設計范疇
3.1深化設計通用總則
3.1.1以集寧至包頭增建第二雙線工程察素齊車站站臺風雨棚Ⅰ類變更施工圖為依據,以鋼結構設計規范、標準圖集及相關技術文件為準則進行深化設計。
3.1.2察素齊火車站鋼結構風雨棚深化設計文件只用于察素齊火車站風雨棚工程。
3.2深化設計工作內容
3.2.1鋼結構深化設計總說明:包含深化后的工程概況、鋼結構深化設計依據、鋼結構深化設計的建筑要求(建筑部分和結構部分)、結構材料(鋼材、焊材、螺栓)、防火和防腐要求、維護保修要求及其他要求。
3.2.2風雨棚鋼結構制作分項中,形成構件布置圖、鋼架(鋼梁和鋼柱)加工圖、檁條大樣圖、檁條拉條和拉條的加工圖,使用autouCAD形成圖樣文件,打印后裝訂作為鋼結構制作分冊。
3.2.3風雨棚吊頂分項中,形成吊頂板軸側圖、吊頂板布置圖、抗風龍骨布置圖、抗風龍骨構造圖、吊頂板的拼接大樣圖、吊頂板標準節點構造圖、封檐節點板構造圖、伸縮縫節點構造圖,使用autouCAD形成圖樣文件,打印后裝訂作為風雨棚吊頂工程分冊。
3.2.雨棚屋面分項中,形成屋面板布置圖、屋面板拼接構造大樣圖、屋面板排水系統布置圖、屋面板排水系統構造圖、屋面板抗風系統布置圖、屋面板檢修系統圖,使用autouCAD形成圖樣文件,打印后裝訂作為風雨棚屋面工程分冊。
3.2.5風雨棚幕墻分項中,形成玻璃幕墻平面布置圖、、玻璃幕墻構造軸側圖、玻璃幕墻構造節點詳圖,植筋錨栓及預埋件布置圖,使用autouCAD形成圖樣文件,打印后裝訂作為風雨棚幕墻工程分冊
3.2.6在以上分項工程中涉及風雨棚結構安全的項目,抗風龍骨的力學檢算、屋面板型材選擇的計算、屋面和吊頂板連接構件的檢算、以及由軟件生成的效果圖模型,要轉換成word文檔,打印后裝訂成冊,并結合風雨棚的維護和使用說明,形成風雨棚結構安全技術文件。
4、察素齊火車站鋼結構風雨棚深化設計的質量要求
4.1深化設計構造節點設計
4.1.1節點的型式原則上采用結構設計給定的樣式,若確需調整,事先提交結構設計確認。
4.1.2所有節點的設計,除滿足強度要求外,尚應考慮結構簡潔、傳力清晰以及現場安裝的可操作性。
4.1.3構造節點使用Xsteel建立的模型,倒出后使用CAD制圖;施工詳圖上的構件尺寸應采用mm;圖面上所有的文字標注或說明必采用中文。
4.1.4結構鋼的材質在沒有特別指明的情況下按“鋼結構深化設計總說明”選用。
4.2、安裝布置圖:
4.2.1安裝布置圖包括平面布置圖和立面布置圖以及布置圖所示構件的索引圖。
4.2.2安裝布置圖所包含的內容有構件編號、安裝方向、標高、安裝說明等一系列安裝所必須具有的信息。
4.3 構件詳圖,至少應包含以下內容:
4.3.1構件細部、材質、構件編號、焊接標記、連接細部和鎖口等。
4.3.2螺栓標記,螺栓直徑,螺栓強度等級。
4.3.3軸線號及相對應的軸線位置。
4.3.4布置索引圖,且每一段外框柱必須在布置索引圖上給出上下二個軸線控制點與定位軸線的位置關系。
4.3.5加工、安裝所必須具有的尺寸。
4.3.6構件的對稱和相同標記(構件編號對稱,此構件也應視為對稱)。
4.3.7 圖紙標題、編號、改版號、出圖日期。
4.3.8重量計算必須按照國家相關標準及規范中重量計算規則進行。
4.4圖紙尺寸
4.4.1圖紙尺寸和其它資料均使用A 系列紙張,即A0、A1、A2、A3、和A4。(A0:841mm×1189mm;594mm×841mm;A2:420mm×594mm;A3:297mm×420mm;A4:210mm×297mm)
4.4.2鋼架及檁條圖紙尺寸均使用A2。
4.5圖紙比例
4.5.1索引圖: 1/200、1/400、1/60;構件詳圖: 1/20、1/30、1/50;局部詳圖: 1/5、1/10;安裝布置圖:1/100
4.6書寫
4.6.1原則上所有文件、資料、圖紙均應打印,但技術聯絡書和草圖等可以手寫。
4.7圖紙、資料的格式
4.7.1圖紙、資料的格式(如標題、設計所提及的標記等),需向業主提供樣張確認。
4.8圖紙的編號系統
4.8.1構件編號的設定:鋼架: GJ檁條:LT;鋼梁:GL;鋼柱:GZ;拉條:T;撐桿: C
4.9圖紙修改
4.9.1無論何種原因需對原詳圖進行修改,均按以下方法進行:圈出修改部位 ,在修改記錄欄內寫明修改原因、修改時間、修改和校審人員簽名,更改版本號。
4.9.2 提供修改圖紙清單(圖號、版本號)。
4.9.3 所有圖紙均按最新版本進行施工。
4.9.4圖紙換版后,舊版圖必須回收。
5、結語
通過的深化設計,解決了察素齊火車站鋼結構風雨棚工程的復雜性和特殊性技術難題,滿足了后續工程和相關專業的施工要求,提高了雨棚的安全性、實用性和可靠性;打開了鐵路上鋼結構風雨棚深化設計的思路,對于類似風雨棚項目的深化設計具有重要指導意義。
主要參考文獻
[1]張運田,胡天兵,申 林.鋼結構設計制圖深度及表示方法.( 中國建筑標準設計研究院 北京 100044) 建筑 結 構2007 年 1 月第 37 卷 第 1 期
[2]唐興榮.鋼結構課程設計解析與實例.北京:機械工業出版社,2012.1
關鍵詞:民辦院校;高層建筑結構設計;實踐應用
作者簡介:胡愷(1984-),男,湖北襄陽人,武昌工學院土木工程系,助教。(湖北?武漢?430065)
中圖分類號:G647?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)26-0094-01
“高層建筑結構設計”是土木工程專業房屋建筑方向的一門核心專業課程,主要是在已學過的專業基礎知識(結構力學、鋼筋混凝土結構設計等)為基礎,進行多層、高層建筑結構計算的學習。該課程結構體系復雜,對先修課程的依賴程度較高,授課及學習難度較大。[1]鑒于本課程的特點,特別是針對民辦院校土木工程專業學生的實際情況,結合民辦院校“應用型”人才培養的指導方針,有針對性地談一些本課程的改革方案,希望對提高民辦院校學生“高層建筑結構設計”實踐應用能力起到拋磚引玉的作用。
一、“高層建筑結構設計”課程的意義
高層建筑的出現是人類社會商業化、工業化和城市化發展的必然結果。從19世紀末現代高層建筑的出現,到如今已建成的160層,總高828米的迪拜哈利法塔,充分印證了高層建筑與社會生產發展及人類活動空間的不斷探索有密切聯系,特別是土地資源的稀缺性也推動著高層建筑的研究與發展。
高層建筑的迅猛發展離不開結構設計人員對其安全性與經濟性的考量,每一棟高層建筑的設計都需要結構人員遵循高層建筑結構設計規范,結合高層建筑設計經驗、選擇合理的結構體系、設置合適的支撐構件,從而在保證高層建筑在施工和使用時的安全上,起到了舉足輕重的作用。
“高層建筑結構設計”則是高層建筑的結構設計者在校內接觸高層建筑設計的一門主修課程,[2]具有很強的專業性、應用性和綜合性。該課程主要介紹高層建筑的多種結構體系、高層建筑荷載與荷載組合、每種結構體系的計算方法與設計概念等。學習本課程,使學生能夠掌握高層鋼筋混凝土框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構的計算與構造,了解高層鋼結構及筒體結構、混合結構的設計特點。通過本課程的學習,學生應具備手工計算多、高層框架結構內力分析的能力,具備分析和解決常見的高層建筑選型、設計、施工的能力。
二、民辦院校“高層建筑結構設計”的教學現狀
作為土木工程專業房屋建筑方向的一門核心專業課程,民辦院校開設本課程的教學目的就是給學生架設一座由教室理論學習到設計室實際操作的橋梁,能夠為社會輸送具有專業技能的“應用型”人才,滿足民辦院校“應用型”人才培養的特點。但是由于該課程所涉及的結構體系復雜,設計概念與規范要求各不相同,對先修課程依賴程度較高,特別是在民辦院校中開設本門課程時,授課和學習效果往往并不理想。
1.教師的教學重點和市場需求之間的矛盾
由于該課程涉及的結構體系較多,不論是常見的框架、剪力墻結構體系還是超高層建筑使用的筒體與支撐體系,教師在備課時往往會做到“面面俱到”,不漏掉教材里任何一個章節。這樣的備課與授課思路固然沒有問題,但是卻沒有找到教學“重點”,不能做到有的放矢,而這里的“重點”便是市場:學生畢業后主要接觸什么形式的建筑、什么樣的高層建筑結構形式出現得頻率最多。
教師往往把時間花費在大量的荷載計算、內力組合以及內力計算等理論推導上,卻沒有給學生帶去最有工程價值的、最容易動手實踐的基本知識。
2.學生的專業基礎薄弱與該課程抽象復雜之間的矛盾
作為民辦院校的本科生,由于入校時的基礎較薄弱,特別是理論推導與虛擬抽象的思維活動比較欠缺。不少學生對學科基礎課已表現出力不從心,一知半解;當他們接觸到更加復雜的高層建筑設計理論及內力計算時,則早已失去了興趣,主觀上表現出回避與厭惡的情緒,以致長期不到課、不出勤。這種現象也普遍出現在其他的核心專業課課堂之上。
3.課程開設的學期與就業、考研等客觀因素之間的矛盾
“高層建筑結構設計”對先修課程的依賴性較高,如“混凝土結構設計”、“抗震結構設計”、“結構力學”等專業基礎課。本課程作為一門核心的專業課程一般開設在大四上學期,而此時的學生雖已學過基礎課程,但不免會有遺忘,加之此時是畢業生找工作和考研的集中時期,本課程的教學受到多種方面影響,成為客觀且不可回避的現實。如何加強該課程與先修課程的連貫性、回避學生就業、考研對核心專業課的影響,是民辦院校不得不面對與解決的一個現實問題。
4.課程較強的實踐性與課程設計環節缺失之間的矛盾
民辦院校大四上學期的專業核心課程都具有課時較少且無課程設計環節的特點,“高層建筑結構設計”課程也不例外。一門應用性強、能夠充分調動學生主觀能動性的課程,卻沒有實踐教學環節的輔助,是很不合理的。學生也只有在理論與實踐的交叉作用下,才能收獲最多。即使大四學生的時間緊迫,也不能舍棄該課程的實踐教學,影響學生“高層建筑結構設計”的工程應用能力。
三、民辦院校“高層建筑結構設計”的教學思考
1.以市場需求為導向,調整課程的教學重點與方向
現代高層建筑的結構形式主要以框架、剪力墻與框架—剪力墻結構為主,只有極少數學生才有機會接觸更復雜的超高層建筑結構。因此,以市場需求為導向,抓住重點,集中優勢力量,重點講解與練習常見的結構形式才是適合于民辦院校“高層建筑結構設計”教學的合適方法。同時,對課時分配以及總的課時計劃安排上要敢于創新,縮短理論教學的間隔時間,重點對幾類常見的高層建筑結構作深入分析與介紹,從而加深學生的印象。市場的需求決定了教師授課的重點,給予學生最想要的和最需要的知識,是“應用型”民辦院校教師的最高使命。
關鍵詞:結構力學;教學改革;
中圖分類號:O342文獻標識碼:A
結構力學是本科土木工程類專業的一門主干課程,其與另外幾門力學如材料力學、理論力學相比,更注重于概念和技巧,因此我們在實際教學過程中除講授基本的知識外,更要注意培養學生的能力和技巧,如此方能取得事半功倍的效果。
一、教學形式的改革
課堂教學中教師處于傳統的核心位置,學生多數時候屬于被動的接受,此種方式不利于教學質量的提高,尤其對于結構力學這門技巧性較強的科目來說,學生的主動參與,積極性和創造性的培養,對于學好這門課程至關重要。
1、提問式教學
怎樣把學生的積極性調動起來,首先就要注重問題的提出,在授課之前,提出與講授內容相關的一些問題,讓學生帶著問題去聽講,在聽的過程中對問題進行思考,這樣會使學生的學習更有目的性,會更清楚的明白課堂上老師講授的內容可以解決什么問題,自然就會對所講的內容產生興趣。
課堂上,老師也要經常提問、提示,以此種方法來不斷引導學生獨立思考,激發學生的思維和求知欲望,使其對所學內容始終保持興趣。同時,也要鼓勵學生提出自己的問題和看法,對于問題要敢于質疑,這點更重要,這是鍛煉學生創新思維的重要手段,往往通過質疑之后的學習,才能把一些力學概念理解得透徹。
2、討論式教學
討論式教學是和提問式教學相輔相成的,首先有了問題的提出,然后鼓勵學生與學生之間,學生和老師之間進行討論,通過集體討論交流,可以開闊學生思路,提高其思維能力;而教師作為討論過程中的管理者、引導者和促進者,在給予了學生參與權和討論權的同時,應充分發揮學生的主動性、積極性和創造性,而不是很直接告訴學生最終答案,或是在學生有不同看法時急于否定學生,老師經常提問和提示是正確的,這能激發學生的創新思維和強烈的求知欲望,使其學生獨立思考,在學習中不斷發現問題,提出問題,并嘗試探索解決問題的途徑和方法,最終通過討論使學生有效解決學習中發現的問題、掌握了知識,并且通過這樣的實踐,培養了學生發現問題、提出問題、解決問題的能力。
二、課前課后的結合
1、課前預習的重要性
前面說到,提問式教學和討論式教學的重要性,要有問題,要進行討論,首先學生對于將要學習的內容應先進行預習,并且是帶著問題進行預習,學生在老師講授新的內容之前對內容有一個自己的理解,同時其中必定有很多暫不能解決的疑問,帶著這些疑問去學習,學習自然就有目的性,學習過程中自然就可以提出問題,并且就這些問題進行討論。
學生對新內容進行預習是按自己的理解和思維進行,這和被動的聽老師講有很大的不同,自己對問題的看法很可能和老師講授的傳統的解決問題的方法不同,這有利于從不同的角度去看問題和思考問題,有利于對問題理解得更加透徹,更有利于將前后所學的相關內容融會貫通起來。因此,課前預習,是進行提問式教學和討論式教學的重要部分,不可或缺。
2、課后練習的必要性
課后練習涉及到了學生課后對于知識的進一步掌握和鞏固,結構力學是一門實踐性和技巧性很強的課程,這門課程的掌握最好的方法就是多做練習,技巧性強代表了題型的靈活多變,因此,常常是概念很簡單,但落實到具體的題目上,卻有多種變化,這也是力學類課程的特點,只有多做練習,多看多想才能熟練掌握。同時老師對于習題的選擇也要注意具有代表性,對于一些具有代表意義的典型習題,老師應在習題課上讓學生進行分析討論,并加以重點講解,這樣有利于學生對于力學基本概念和原理的理解,對重要方程及參數的物理意義的理解,同時還有利于啟發學生的思維,不僅能鞏固已學知識,還能分辨和修正錯誤的認識。
3、自學的引導
結構力學課程的學時是有限的,然而其教學內容和可延伸的部分很豐富,要想所有內容都用課堂上有限的時間來講授是不可能同時也是不必要的,因此課堂上根據教學大綱對教材的難點和重點進行講授,而部分章節如一些主干內容的延伸和補充的部分可讓學生在課下自學,這也是培養學生的自學能力,變被動接受為主動接受知識的一個重要手段。老師在學生的自學過程中,還要適時的加以引導,具體表現在老師需要對學生的自學內容提出具體要求,對于一些較難較深或是涉及面較廣的內容還可適當的給學生指定一些參考書籍。在自學的效果檢查上可通過課堂提問,或是讓學生上講臺講解,然后大家一起分析討論,最后老師總結的方法來完成。這種方法不但提高了學生的學習積極性,同時也有效的完成了更多的教學內容,有事半功倍的效果。
三、考核方式的改革
考試是教師檢查教學效果和學生學習情況的主要手段,我們學院采用的考核方式一般是期中和期末考試,有固定的結構力學試題庫,里面包含了教學大綱要求學生掌握的各個基本概念和知識要點,這種考核方式的優點是考核標準簡單統一,同時也公平公正,但對于學生真正掌握結構力學這門課程的內容來說,稍有不利。眾所周知,結構力學是一門應用性較強的學科,其力學模型可廣泛應用于實際的結構當中,如何將實際的結構簡化為簡單明了的力學模型,怎樣將書上的理論模型與實際的結構銜接起來,是學完這門課程最后也是最重要的任務,舉個簡單的例子,結構力學中梁體有固結有鉸接,那么實際的結構中邊界條件也各不相同,在將實際結構簡化為力學模型的時候,怎么正確的考慮和選取邊界條件,關系到能否對整個結構進行正確的計算;而我們目前的考試更側重于理論和標準化試題的考核,在與實際結合方面有所欠缺。我們學院的其他一些課程如房屋鋼結構等都有相應的課程設計,結構力學也可借鑒這種方法,可布置綜合性較強的課程設計,并將課程設計的分數納入最終考核。短期來看,有利于學生在做設計時會將所學內容串聯起來融會貫通,深刻理解和掌握各種力學概念,也為不久后的畢業設計中的結構計算分析打下基礎,長期來看,這樣的設計也提高了學生分析和解決實際問題的能力,為以后的實際工作做準備。
參考文獻
[1]龍馭球.包世華.結構力學[M].北京:高等教育出版社,1999
[2] 崔清洋.結構力學課程教改初探 [J].力學與實踐 .1995
本文以建筑實訓館資源為平臺,針對《房屋建筑學》課堂教學面臨的問題,進行了應用研究。
關鍵詞:
高等教育;土木工程;建筑實訓館;房屋建筑學;教學
1前言
《房屋建筑學》作為土木類相關專業的專業基礎課程,是工程管理、土木工程、工程造價、建筑學等相關專業的必修課,為后續的工程結構、鋼筋混凝土結構、工程估價、室內環境設計等專業課程的學習奠定專業基礎[1]。目前房屋建筑學課程教學存在一些問題,在教學方法、教學手段以及教學內容等方面需要改進。
2課堂教學面臨的問題
房屋建筑學課程分為課堂教學和課程設計兩大部分進行授課。其中課堂教學部分主要介紹民用建筑和工業建筑的構造方法和構造原理。在授課過程中課堂教學以多媒體教學手段為主。這種教學手段存在以下問題[2]:(1)在課堂教學中大多數使用平面圖形來介紹建筑構造的知識,學生需要根據平面圖形想象立體模型,若學生無法想象出,就難以理解所學內容。(2)多媒體課件雖然集文字、聲音、圖片演示為一體,且素材多樣,生動活潑,但學生在學習過程中猶如走馬觀花,浮于表面,學生聽起來枯燥乏味,即便是理解了也很難有深刻的印象。因此,如何提高學生的學習興趣,使學生對所學內容有感性的認識和形象的記憶是亟待解決的問題。
3實訓館資源簡介
建筑實訓館根據“源于現場,展示”的原則建設,外部為鋼結構框架,內設1:1建筑模型,以“毛坯房”的形式,“展示”常見的建筑材料、建筑結構及構造、施工工藝等內容,包括磚混結構、框架結構、剪力墻結構、鋼結構的基礎工程、主體工程、屋面工程及裝飾工程的基本構造做法。
4實訓館現場實物教學
為激發學生的學習興趣,使學生對所學內容有感性的認識和深刻的印象,在房屋建筑構造原理部分知識講解時,輔助利用實訓館資源進行現場實物教學[3][4]。
4.1外墻保溫構造做法
房屋建筑學教材只在墻體節能技術部分做了簡短的文字介紹,主要是通過兩個基本構造示意圖展示給學生,要求學生掌握構造示意圖的讀圖方法,明白各種材料圖例所代表的含義,并且了解各種保溫材料的性能。建筑實訓館中對于主體工程外墻保溫的做法以及墻面裝修的常用作法給出了相應的示例,如瓷磚外墻保溫、涂料外墻保溫、外墻外保溫構造圖。按照構造層次分層展示,學生可以看見每層材料的材質,擠塑聚苯板的固定方式以及面層裝飾的幾種做法,構造層次非常清晰、立體、直觀。在授課過程中,采用分組的方式進行現場教學,利用視覺和觸覺激發學生的學習興趣,加深理解和記憶。
4.2平屋頂防水保溫屋面構造
平屋頂防水保溫屋面構造屬于房屋建筑學課程中較重要的知識點,教材中配有兩個基本構造示意圖,學生對于該知識點的掌握多采用死記硬背的方式,記得快,忘得也快。建筑實訓館中對于平屋頂防水保溫屋面給出了四種常用的構造處理方法,按照構造層次分層展示。在授課過程中,采用分組的方式進行現場實物教學,介紹常用的防水材料種類,上人屋面和非上人屋面的做法,保溫屋面的構造,學生可以清晰直觀的看見每層的材質及構造的順序,而且幾種構造做法放在一起,學生在掌握該知識點時也可以采用對比記憶的方式,更加形象。
4.3后澆帶
教材中對于該知識點未做介紹,后澆帶是既可解決沉降差又可減少收縮應力的有效措施,在工程中應用較多,在教學內容中做適當調整,介紹變形縫章節時加入了后澆帶的相關知識。結合實訓館中后澆帶構造,介紹后澆帶的概念、設置的作用以及設置后澆帶的位置、距離,在有防水要求的部位設置后澆帶,應設置止水帶構造等知識,通過現場實物教學,補充教材中缺失的內容,擴充學生的知識面,同時,學生通過直觀的觀察就可以明白該構造處理的基本原理,非常方便。
4.4構造柱與墻體連接
構造柱應與墻體有可靠的連接,連接處宜砌成馬牙槎。現場教學時,結合實訓館中構造柱與墻體的連接半成品進行講解,直觀形象,一目了然,同時讓學生了解馬牙槎的幾種砌筑方法,使學生印象深刻,便于理解。
4.5大理石飾面的鑲貼方法
飾面裝修屬于房屋建筑學課程中的知識點,教材中配有各類飾面材料裝修的基本構造示意圖,圖形多為平面圖形,對于立體感較差的學生很難理解有些飾面裝修的做法。建筑實訓館中對于大理石飾面的鑲貼方法給出了兩種常用的鑲貼方式,學生可以清晰直觀的看見每層的材質及構造的順序,而且兩種做法放在一起對比講解,介紹兩種鑲貼方式的優缺點及適用條件,更加形象生動,便于學生掌握該知識點。
5結語
建筑實訓館資源可以為房屋建筑學的教學方法、教學手段以及教學內容的改進提供平臺,為教學提供最直觀的服務。利用實訓館現有資源進行現場實物教學,對于建筑構造知識的介紹和鞏固來說有著事半功倍的效果,教學應用效果良好。
參考文獻:
[1]廖榮.房屋建筑學課程教學探討[J].高等建筑教育,2013(22):99~101.
[2]崔艷秋,呂樹儉.房屋建筑學(第三版)[M].北京:中國電力出版社,2014.
[3]薛藝.《房屋建筑學》教學改革與探索[J].教育教學論壇,2014(49):144~145.