原创《钢结构教学过程中和实践》
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邹万杰,卢小玲
（广西科技大学,广西柳州545006）
摘 要：为了提高钢结构课程的教学质量,针对该课程在教学中存在的一些问题,对教学方法、理念和手段进行探讨.通过优化整合课程内容、重视课程设计环节、合理利用多媒体教学方法等三方面,提高学生的学习积极性,启发学生思维,更好地适应社会发展对钢结构人才的要求.
关键词：钢结构；教学改革；多媒体教学；实践教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0136-02
作者简介：邹万杰（1974-）,男（汉族）,广西蒙山人,博士,副教授,研究方向：结构振动控制与健康监测.
钢结构课程是高等院校培养土木工程专业本科人才的一门重要专业课程.该课程着重培养学生对钢结构基本原理的基本概念以及对原理的理解与掌握,同时培养学生钢结构设计基本原理及工程设计能力,因而在土木工程专业系列课程体系中占有十分重要的地位[1-3].基本内容包括绪论、钢结构的材料、钢结构的连接、轴心受力构件、受弯构件设计、拉弯压弯构件、钢结构最新技术和钢结构设计.因为钢结构制造简便,易于采用工业化生产,施工安装周期短,密封性好,耐热性好等特点,所以目前在大型公共建筑、民用建筑、工业建筑以及大跨桥梁结构等领域应用非常广泛,如大型体育场馆、机场航站楼、火车站、工业厂房、超高层建筑及轻钢建筑等方面.
一、钢结构课程教学过程中存在的问题
钢结构和其他课程的教学一样,只有把教与学充分地结合起来,才能真正发挥“教师为主导,学生为主体”的作用,老师会教,学生爱学,教师和学生在共同学习的过程进行观点交流和思想碰撞,才能打造高效生动课堂氛围,笔者经过多年的该课程教学经验,总结在教学过程中存在以下一些问题.
1.学生学习兴趣不高.学生对钢结构课程的学习兴趣不高并非学生天生不喜欢学习钢结构,而是钢结构课程的学习相对其他专业课程的学习具有一定的难度.首先表现在钢结构概念比较抽象,学生需要在学习时有很强的空间想象能力,同时涉及众多力学概念、材料和施工工艺等诸多因素,计算公式很多,而且有些公式并非理论推导得出,而是根据工程经验和实验数得出的经验公式.其次是该课程对学生的力学基础要求比较高,如果学生的材料力学、结构力学课程没有学扎实,就会给本课程的学习带来极大影响.再次是教学过程中缺少实体钢结构建筑,学生缺乏感性认识,故接受起来感觉比较生硬,导致学生理解知识的难度较大.最后一个也是很重要的一个原因是教学的课时与该课程内容所需课时相比严重不足,导致教师为了完成教学大纲所规定教学内容,不得不尽量赶教学进度,进行填鸭式教学,这样学生尚未来得及消化所学习的内容,而新的内容又接踵而至,学生疲于奔命,形成恶性循环,影响到学习的效果,最终导致学习兴趣不高.
2.学生对钢结构的认知不足.我国钢结构建筑的发展相对滞后.目前欧美发达国家的钢结构建筑占比约为20%左右,而我国的钢结构建筑占比尚不足10%.在我国整个建筑行业普遍存在着对钢结构建筑认识不足,观念相对落后,对钢结构体系积极性不高,管理跟不上等问题.这些都严重阻碍着钢结构建筑在我国的进一步发展,导致钢结构建筑数量比较少,且大多数为工业厂房、高层或大跨度建筑,在民用建筑特别是民用住宅方面少有建树.即使身边有些建筑属于钢结构,大多也进行了外包装修,因此能直观见到的钢结构比较少,这就造成了学生对钢结构的认知不足,给本课程的学习带来一定困难.
3.学生实习实践机会少、课程设计能力不强.钢结构学时数不足,而且大部分时间用于学习基本理论,学生就没有足够的时间把理论知识应用于实践,大多依赖查阅图书馆资料以及网上资料,来有限度地充实感性认识.这样导致理论与实践特别是工程应用环节脱节,不能有机结合,因而在学习过程中,普遍感觉比较抽象,反过来也就不能很好地理解基本理论.钢结构基本理论知识掌握不扎实,甚至识图都比较费劲,一旦接触到钢结构工程设计计算问题,就会感觉困难.这种传统的基本上仅靠教师讲,学生听的模式,肯定会让课程内容枯燥乏味,学生的求知欲下降,这些问题是钢结构授课教师在教学中必须思考和解决的实际问题,只有解决了以上问题,才能真正提高钢结构的教学质量.
二、“教”与“学”的改革,“教”与“学”的实践
根据钢结构课程的特点以及教学上存在的问题,为了有效地提高课程教学质量,笔者通过几年的授课,总结出以下“教”与“学”的改革与实践：
1.关联学习法,解决学生基础薄弱,增加学习兴趣.钢结构课程中很多的理论和设计计算,如材料性质、连接方式、构件（拉、压、弯、剪和扭）的受力性能及其计算方法等,是在材料力学和结构力学的理论基础上进行的,学生在学习时只要是遇到力学分析和公式的推导,就会很吃力,导致学习困难,兴趣下降.因此教师在授课的过程中,应该将相同或相近知识点的要素提炼出来,建立相应的逻辑关系,引导学生回忆以前的力学知识,形成相关联的知识链,实现钢结构和结构力学及材料力学知识的系统学习,并且通过相关的例题解答让学生把原来的力学知识重新记忆,这样的学习可以不至于让原来力学基础薄弱过度地影响到钢结构的学习,增加学习的兴趣.比如在学习轴心受压构件的稳定计算时,材料力学一般只给出欧拉公式来计算临界应力,而欧拉公式仅适用于理想的压杆计算,要求是一根理想的压杆：杆件完全挺直、荷载沿杆件形心,杆件在受荷之前没有初始应力,也没有初弯曲和初始偏心等缺陷,截面沿杆件是均匀的.这种理想的杆件在钢结构工程中是不存在的,因此欧拉公式不能直接用来确定临界荷载及稳定系数,而需要结合钢结构具体情况进行修正.这样把这种几门课程相关联地融合到钢结构课程的“教”与“学”的过程中,效果明显好于生硬地讲解钢结构本身的知识,当然这个过程也是对老师提出了更高的要求,需要教师本身知识储备丰富并且认真备课,并经长期的教学实践才能有效把握.
2.教学手段多样化,增加有“形”的学习.钢结构构件或连接抽象,教学内容大多为抽象的力学模型,学生不能由力学模型和钢结构图纸在大脑中建立实体模型,教学过程中可借助大量的已建和在建钢结构工程实例图片介绍钢结构在国内外的发展历史、应用情况和发展趋势以及钢结构的特点等,注重充分利用多媒体教学手段,多媒体课件,采用动画演示、工程图纸和教学模型等立体化教学手段,使学生对钢结构中的基本构件、连接方式、结构构造、制作加工、施工等初步有个感性认识,还可以通过放映放钢结构建筑或构件被破坏视频,解释书本相关知识,比如笔者针对比较抽象的压杆的计算长度、弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳,梁的整体失稳以及构件的局部失稳等均制作了较精细的视频,用于课堂教学演示,这样既充实教学内容,增加有“形”的学习,又节省了时间,而且还能加深学生对知识点的理解同时也吸引了学生的注意力,引发了学生更加浓厚的学习兴趣.
3.增加实践环节、提高课程设计及工程设计的能力.任何一门学科都是理论和实践结合才能达到更好的教学效果,所以在钢结构的学习过程中注重增加实践环节.除了在课堂上通过视频和图片多展示实际工程外,笔者还尽可能利用认识实习等机会组织学生实地参观一些建设中以及已建成的比较典型的钢结构建筑.除了实地参观,还注意采取其他一些有效的实践环节,如上课讲解注册结构师考试的试题,这类试题与工程的联系比较紧密,或者直接来源于工程实践,这也是一种课堂教学与实践结合的有效方式.目前还正在建造一个缩尺钢结构模型,专门用于钢结构课程的教学.该模型可以反映主要的钢结构的节点、连接及构件.学生对工程实践兴趣大,所以在钢结构课程设计环节,要设计题目尽量选择实际的工程,培养学生进行工程设计的能力和思维方式,目前,笔者所设计的课程设计题目一般为门式刚架或桁架,将来打算结合工程实践进一步丰富课程设计的题目.作为专业课程的教师,还需注意引导学生学会使用各种行业规范标准、设计手册,查阅文献资料来帮助自己获取知识,并且充分利用结构软件做好课程设计、毕业设计.目前,在土木工程类专业学生的毕业设计中,大多不涉及钢结构和混凝土结构的力学建模、分析、计算和设计,这就无法培养学生主动运用专业知识去进行技术创新,而从技术创新的要求看,工程设计的核心应该是创新设计,而不是仿制再设计,并且将工程设计作为一个高于理论与实践的创新环节,在选题上给学生提供机会,使其主动地运用所学的钢结构和力学知识去思考、去创新.在这样的认识下,钢结构课程的教育将可以脱离单一的一门课程的教育而贯穿于土木工程专业教育的全过程,并将提高未来工程师的技术创新能力.
三、结语
钢结构课程作为土木工程专业的一门主要专业课程,重要性和地位逐步增强,为了培养杰出的钢结构人才,为了适应形势发展需要,有必要对钢结构教学进行改革.以学生为主体,尽力满足学生的学习需求,多渠道、全方位地改进教学方法和手段,逐步提高土木专业学生的钢结构理论水平和实践动手能力.在近年教学实践中,笔者逐步总结、运用上述教学方法,教学效果在稳步提升.为了取得更好的效果,教师也需要不断地充实和提高自己,提高师生的交流和互动、培养正确的设计理念可有效提高教学质量和学生综合能力,把专业知识运用到工程实践中,为我国的钢结构事业培养更多更好的人才做出贡献.
过程中论文参考资料：
上文结论，上文是适合不知如何写钢结构和实践和教学方面的过程中专业大学硕士和本科毕业论文以及关于过程中论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
