依靠科学的教育理念和方法提高钢结构课的本科教育水平

1、依靠科学的教育理念和方法提高钢结构课的本科教育水平摘要：针对钢结构本科教学，如何与时俱进地提高教学水平，培养学生的思维方式和学习能力？本文从教学环节和教学手段出发，从注重启发式教育；注重感性知识；注重实践环节；注重培养学生的创造力；注重多媒体教学手段；注重教学内容的发展更新等各方面进行了一些经验介绍和研讨。关键词：钢结构；教学；提高钢结构作为工业与民用建筑，交通，水工等结构工程中应用广泛的一门专业基础课，是我国高等院校中多个本科及研究生专业的必修课程。随着国民经济的发展和技术进步，如何与时俱进地提高这门课程的教学水平？如何培养学生稳健灵活地掌握钢结构设计的思维方式和方法？如何提高学生的空间想象

2、力，研究开发能力以及创新能力？是值得高教战线的教师学者研究和探讨的。本文对此略作了一些经验性介绍，从教学环节和教学手段出发，就改进钢结构课程的教育水平问题，展开了研讨，以达抛砖引玉，共同提高之目的。钢结构课程中的基本理论和计算原则；整体结构体系和分体系之间的力学关系；繁复的节点构造；以及从破坏机理，试验现象和工程经验所获得的设计思想；都是本课程教学工作中的重点。这其中又有许多难点：如钢结构的整体失稳与局部失稳问题；空间杆件体系的超静定分析；多跨工业厂房的结构计算，等等。面对如此繁复的知识点，既要“灌输型”地传授知识（这是不可避免的，先“死去”才能“活来”，不能一味地见到“灌输”二字便视为贬义词

3、），又要鼓励学生独立思考、大胆质疑，多方位、多角度地发现问题和解决问题。因此，我们从课堂和课外两方面着手，采用了如下一些教学方法：1.注重启发式教育：课程每一单元增设提问和答疑环节。即可由学生现场提问，也可由教师预设问题。预设问题本着“少而精”与“广而新”的原则，既注重启发培养学生分析问题的方式和解决问题的能力；同时，也注重及时将科学前沿和工程技术的最新发展引入教学，拓展学生的视野和增加其知识面。预设问题在形式上，可以活泼一些，不拘一格；甚至可以穿插一些历史知识或现实事件，来提高学生学习兴趣。比如如下一题：德国雷马根大桥在二战中的失守，其价值被形容为“将该桥全部钢铁重量换成黄金才能比拟”；试从

4、超静定钢桁架结构的抗震性能分析该桥为何在第一次起爆中屹立不倒？又比如下一题：911事件中世贸大厦的钢结构框架为何倒塌？冲击和高温谁是祸首？如此等等，重在教师交流式地“教”，学生趣味性地“学”；引导学生通过探索进行学习，既活跃了课堂气氛，又调动了学生学习的积极性，培养了思考的能力。2.注重感性知识：空间想象力的训练和工程感性能力的培养，在整个钢结构教学过程中，是非常重要的一环。我们发现：即使是城市里长大的学生，对真正的钢结构建筑，如重型工业厂房，化工管架等也都缺乏感性认识，面对书本上，平面上的图纸，常常建立不起空间概念。这就急需教研小组，针对教材上的节点详图，施工平面图，补充增绘结构立体图，有条

5、件的最好还能制作模型图，让学生对比识图，一目了然。教研室配备了完整的系列钢结构教学模具，包括一整套空间网架模型和钢屋架节点模型、钢屋架支撑布置模型、钢屋架和各种梁柱连接节点，常见柱脚节点，桁架连接节点等模型。显著地增强了教学效果。3.注重实践环节：加强教学实践环节的开展和“走出去”的实践训练，是非常重要的。我们结合所教课程内容，要求学生参加12项小课题研究。此外还鼓励一些学有余力的学生结合教师的科研、工程实际，分成小组，分工协作开展研究和承担设计任务。为了在教学过程中能够充分调动学生的积极性，引导学生由被动接受走向主动学习，培养工程实践能力，我们还设计了不同类型、不同难度的多组课程设计题目，指

6、派能力强的学生为组长，规定学生利用课余时间完成。另外，组织学生到工地现场或实习基地（如武汉神龙汽车重工业厂房实习基地，精工钢构集团实习基地）参观实习，组织富有实践经验的专家现场讲课；同时自己动手制作钢结构的施工、安装录像，使学生直观地并总结性地了解复杂的钢结构工程。在校内试验大厅，组织学生通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法，等等。通过试验观察不同截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式，将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对计算公式的理解。4.注重培养学生的创造力：引导学生带着问题学是增强教学效果的一种有效手段，也是理论联系实际的有效途径。除

7、了在课堂教学中通过工程实际问题引出理论知识点，还设置了与课堂教学配套的综合训练。作为课堂教学的辅助环节，支持学生参与“弯矩图大赛”，“大学生结构设计大赛”等活动。鼓励能力强的学生采用虚拟模型实验的方法；通过分析虚拟模型实验中可能出现的现象，增加学生对抽象的弯矩作用平面、复杂的节点构造等问题的理解，提高学生自行制作虚拟节点模型的动手能力。5.注重多媒体教学手段：考虑到钢结构专业教学中普遍存在的内容复杂、信息量少、平面讲解不易为学生真正领会理解的现象，以教师自主开发研制的高水平多媒体课件和电子教案为核心，构建了实习观模（实物，模型或录像）、多媒体课件等多位一体的教学平台。根据课程特点，采用行之有效

8、的多媒体教学，通过文字、图像（特别是录像资料以及国内外有关钢结构设计方面的实例资料）、动画、视频，激发学生的学习兴趣。比如：我们制作的受压构件的“弯曲屈曲，弯扭屈曲，扭转屈曲”的三维动画视频的演示，就真实生动地表现了三种屈曲的不同发生方式。而“普通螺栓和高强螺栓的破坏机理及其区别”的动画演示，则直观剖析了螺栓各种不同的破坏形式和产生原因，起到了良好的效果。同时，充分利用网络资源，在网上收集和展示了大量工程实例。网上教学资源形式多样、导航清晰、界面友好，便于安排网上适时答疑；符合钢结构教学的内容要求和对学生自学的引导。6.注重教学内容的与时俱进。作为本科生的一门主干专业基础课，钢结构课程的基本教学目标始终是要为后续专业课打下一个深厚的基础。但是随着科学的发展和专业技术的进步，专业课对专业基础课更新周期的要求愈来愈短，更新内容的要求也愈来愈多，钢结构教学方面表现得尤其突出。我们除保持了足够的专业内容以使本科生能熟练掌握基本构件的计算外，还彻底理顺了内容的逻辑关系；不仅加强了传统的重型厂房设计所需的基本理论，还增加了轻型门式刚架、网架和高层钢结构的一些基本设计理论。并将科技含量高的建筑钢结构最新工程技术成果及有价值的教学材料及时引入到课堂上。比如，用讲座的形式介绍台湾陈生金教授开发的切削式高韧性接合系耐震消能的钢结构节点接合法，将梁柱接头之降伏区移离与柱交界面之焊接及螺栓