工程管理專業工程結構課程設計的過程化教學

江建洪

摘要：工程結構課程及其設計是工程管理專業的重要專業基礎課，該課程內容多、課時少。工程管理專業往往班級人數多、學生力學基礎薄弱，對此文章提出了課程設計與課程學習緊密結合的過程化教學理念，既能使學生及時鞏固所學知識，又培養了學生解決問題的能力，同時突破了一般結構設計小班化指導的局限性，降低了學習難度。這一教學方法適用于力學基礎較薄弱的工程管理專業本科生。

關鍵詞：工程結構； 課程設計； 過程化教學

中圖分類號：G6420；TU71 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2017）02008203

工程結構課程是工程管理專業本科生的學位課程，內容包括鋼筋混凝土結構的基本設計原理、鋼筋混凝土結構的設計、鋼結構、砌體結構和工程抗震等[1]，相當于一般高等院校土木工程專業工業與民用建筑方向核心課程的合成。因內容多、任務重，又僅有5個學分的課時，因此，該課程教學必須與其課程設計相輔相成共同進行，才可能使學生較好地掌握專業基本知識

和設計能力。該課程設計只有1個學分的課時，通常在鋼筋混凝土結構基本設計原理及樓蓋結構講授之后，才安排相關的樓蓋設計[2]。而這時往往已是學期的中后期了，學生進行課程設計的時間非常緊張，加之臨近期末考試，學生無法投入更多的精力在課程設計上。這必然影響課程設計的質量，從而進一步影響整個課程教學質量。此外，工程管理專業往往班級人數多、學生力學基礎薄弱，使得這一問題更加突出。

對此，筆者認為采取課程設計與課程學習緊密結合的過程化教學來提高教學質量，培養學生分析問題、解決問題的能力，不失為一種有效的方法。

一、 過程化教學

過程化教學是國外高水平大學慣行的一種教學方法，近年來在國內也有了一些初步應用[3-5]。即在教學過程中，要努力激發學生的學習興趣，引導學生主動學習，及時鞏固所學知識，注重能力的培養，并保證師生間的溝通及時有效。教師可以根據學生的學習態度和知識掌握情況及時調整課堂節奏和教學方法，因材施教，以取得較好的教學效果。工程結構課程設計是對課程知識的綜合應用，對學生而言可鍛煉分析問題、解決問題的能力，并及時鞏固所學知識；就教師而言可考察學生的學習狀態，及時調整教學方法。

二、 傳統教學的弊端

該課程傳統教學通常是在鋼筋混凝土樓蓋結構講授結束之后，才安排樓蓋結構的設計。而此時已是學期的中后期，學生可用于設計的時間較為緊張。為了保證學生能夠在學期結束前順利完成樓蓋結構的設計，教師布置的樓蓋結構課題往往與教科書上的結構相類似，這樣一來學生就只會按照教科書案例的步驟進行計算，失去了發現問題、分析問題的機會，這對培養學生自我學習、自我解決問題的能力是非常不利的。工程管理專業部分學生力學基礎薄弱，很難在期末考試前交出高質量的課程設計，從而影響學生的學習積極性和自信心。筆者曾教授的班級學生人數達90多人，學生的力學基礎及學習能力差別較大，上述問題更為突出，因此，探索更加科學有效的教學方法已勢在必行。

三、課程設計的過程化教學

針對傳統教學的弊端，安排課程設計需注意，一方面要給學生提供發現問題、分析問題和解決問題的機會，鍛煉他們的自學能力；另一方面針對工程管理專業學生力學基礎薄弱的特點，降低樓蓋結構設計的難度，使絕大部分學生能夠在課程設計中鞏固所學知識，及時完成課程設計。為此，筆者設計了兩個課程設計題目，在合理的時間布置下去，并與課程內容的講授結合起來，較好地達到了課程教學的預期目的。

（一） 鋼筋混凝土五跨連續梁的設計

第一個設計為鋼筋混凝土五跨連續梁的設計，截面的幾何形狀為T型。在完成鋼筋混凝土材料的物理力學性能、鋼筋混凝土結構的基本計算原理、鋼筋混凝土受彎構件正截面受彎承載力和受剪承載力計算等內容的講授后即安排此設計任務。在為期4周的設計中，因為還未講解塑性內力重分布的內容，連續梁的跨內最大彎矩、支座彎矩、支座剪力等用彈性理論方法，可以查相關內力系數表確定[6]。由于學生僅學習過單個截面的受彎承載力和受剪承載力計算，要進行五跨連續梁的設計，是有一定挑戰性的。很多學生不知道該如何下手設計，這需要學生自己思考，網上查找學習資料，或與同學進行討論等。當然，教師應適當進行引導，給學生一些提示性小問題：其一，在連續梁的計算簡圖中，荷載是設計值還是標準值？為什么？其二，進行正截面抗彎承載力計算時，哪些是控制截面？跨中和支座處截面分別按什么形式的梁進行計算？其三，進行斜截面抗剪承載力計算時，哪些是控制截面？其四，以上設計采用什么極限狀態設計方法？荷載用設計值還是標準值？要求畫出設計流程圖，寫出一個代表性截面的計算全過程，包括截面計算簡圖的建立、平衡方程的建立和方程的求解等。

這個看似簡單的設計，卻包含了設計的基本思想和原理。教師應適時地鼓勵和引導，一方面盡量讓學生自己去解決問題；另一方面適當控制設計的難度和進度。通過設計，使學生能及時鞏固所學知識，鍛煉自我學習、自我解決問題的能力。

在安排設計的同時，仍進行鋼筋混凝土受壓構件、受拉構件和樓蓋結構等內容的正常教學。第10周學生全部上交連續梁的設計，教師對此進行評改，收集學生遇到的問題。第11周講解樓蓋結構中次梁的設計，而這時學生會發現五跨連續梁的設計與次梁設計的聯系，由此會認識到混凝土結構中每根鋼筋配置的合理性。這一方面提高了學生學習的效率；另一方面也節約了教師講解課程設計的時間。

（二） 樓蓋結構的設計

第二個設計是樓蓋結構的設計，涉及到計算簡圖的建立，板、次梁、主梁的設計，荷載的最不利組合和內力包絡圖等。此設計比第一個設計更加全面而復雜，繪制的工程圖紙也更多。前面已經完成次梁部分的設計，而板和主梁的計算簡圖也是多跨連續梁，因此對大部分學生而言，此次設計的復雜程度已經大大降低，幾乎所有學生都能在規定的一個月內完成。

四、結語

工程結構課程設計前，專業教師應先調研了解學生的知識結構和學習能力，然后針對工程管理專業學生力學基礎普遍薄弱的情況，對工程結構課程設計的教學進度和方法進行調整，即比傳統設計安排時間更早進入設計環節，延長設計時間，從而降低設計的強度和難度。同時，通過收集設計過程中學生反饋的信息及時調整教學方法。具體實施時，安排兩個課程設計，第一個設計在必要知識講解后進行，旨在鍛煉學生自我學習、自我解決問題的能力；第二個設計雖然復雜，但因為有了第一個設計作為基礎而使難度降低了許多，使得學生在學習中更有自信。課程設計與課程學習緊密結合的過程化教學，能使學生及時鞏固所學知識，培養其解決實際問題的能力?？偟膩砜?，將一個復雜的樓蓋結構設計分解為二個設計，并貫穿于整個教學過程，降低了學習難度。實踐證明，此教學方法適用于力學基礎較為薄弱的工程管理專業本科生的工程結構課程及設計教學。

參考文獻：

[1] 袁錦根.工程結構[M].3版.同濟大學出版社，2012.

[2] 東南大學，同濟大學，天津大學. 《混凝土結構（中冊）：混凝土結構與砌體結構設計》 [M].4版.中國建筑工業出版社， 2008.

[3]彭興芝，劉海軍.模塊教學在城市設計教學中的應用[J].高等建筑教育，2011，20（6）：46-49.

[4]高煒.民辦高校教學改革之過程化教學探索[J].教育教學論叢，2013（32）：29-30.

[5]范曉蕓，敖詩文，魏亞平.應用型本科“財務管理”課程過程化教學模式研究[J].東南大學學報：哲學社會科學版，2016（18）：163-165.

[6]袁駟.結構力學[M].高等教育出版社，2006.

Abstract：Engineering structures and the related design course are important basic courses for engineering management major. The contents of courses are heavy while the teaching hours are limited， yet the class number is usually large and the fundamentals of mechanics are weak for engineering management undergraduates. These raise challenges for the teaching of engineering structures. A processoriented teaching method is presented that closely combine the design practice with the course study. A creative design project， small yet complete in term of design principles， is assigned to help students solidify the old knowledge while preparing for the new. It not only help student to develop the problem solving ability， but also lower down the study difficulties and timely master the knowledge. This teaching method overcomes the limitation of class number for the structure design course compared to the traditional teaching method. It is applicable to big class of Engineering Management undergraduates with weak fundamentals of mechanics.

Keywords： engineering structures； course design； processoriented teaching； teaching research

（編輯 王 宣）