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摘要:在我国现阶段的高等教育中,高等工程教育占有重要的地位。基于教育部提出的“新工科”建设,剖析了传统工科教育中建筑学专业“建筑结构”课程在教学过程中存在的问题,主要包括偏离的建筑技术艺术观、传统工程教育旧模式的弊端、授课学时有限和学生力学基础薄弱等问题。在此基础上,提出了“建筑结构”课程的教学改革方案,主要解决了建筑与结构相融合的教学内容设计,与建筑课程设计相结合的教学方法及面向新工科的师资队伍建设方面的问题,以期为建筑类专业工程教育教学改革中提供借鉴和参考。
关键词:新工科;建筑结构;教学改革;教学方法
引言
建筑结构课程知识点涉及面广、公式繁杂冗长、工程实践性较强,学生普遍认为课程学习难度大,容易产生厌学情绪。传统教学过程中存在重艺术、轻技术,重系统知识、轻专业需要的问题,违背了“新工科”人才培养理念。因此,有必要对建筑结构课程的教学方法进行改革,课程内容应以“必需,够用”为度,密切联系工程实际,学习建筑智能技术,提升工程应用能力,使学生能够较好地适应新形势下的岗位需求。
1开展新工科建设是培养创新型人才的必然需求
一是新一轮科技革命与产业变革呼唤新工科。我们已经从蒸汽机时代为标志的第一次工业革命、电气时代为标志的第二次工业革命、信息时代为标志的第三次工业革命逐步进入智能时代为标志的第四次工业革命。目前,新一轮世界科技革命和产业变革正在孕育,势必将引发未来世界经济、政治格局的调整,重塑国家竞争力在全球的地位,颠覆现有很多产业的形态、分工以及组织方式,实现多领域融通,改变人们的生活、学习和思维方式。二是现代化经济体系建设呼唤新工科。在“互联网+”领域、人工智能领域、大数据领域、自动驾驶、无人机领域等新经济的蓬勃发展、竞争激烈,我们必须主动应对未来战略竞争,面向未来发展方向开设新兴工科类专业,改造传统工科类专业,建立更加多样化、个性化的工程教育培养模式,使专业人才具备更高的创新创业能力、跨界整合能力。
2建筑结构设计课程内容和课改必要性
建筑结构设计是土木工程专业重要的专业课程之一,内容包括建筑结构体系与结构布置、荷载作用与结构计算原则、扭转效应的简化计算、框架结构的受力分析与设计、剪力墙结构的受力分析与设计、框架-剪力墙结构受力分析与设计,筒体结构及钢与混凝土组合结构的分析与设计方法,构件的截面设计与构造要求,以及建筑基础的设计要点。课堂教学内容基本可满足大多工程的需求,但因超建筑及高抗震设防烈度区,钢结构及钢混凝土组合结构应用越来越多,以降低结构自重,提高结构承载性能,故教学内容需进行增加。同时还要密切联系各种相关现行设计规范,多数情况下其水平荷载作用成为控制要素,因此建筑结构设计是一门知识点多、信息量大、综合性强、理论性与实践性并重的课程,在上述教学内容中既有深入细致的传力模式,又有结构承载性能分析,还包括施工过程可靠性分析,且建筑要满足功能要求,要集成管线设备、同时要满足当前装配率要求,因此其三维可视化就显得尤为重要。不仅学生学习难度大,在老师的教学培养过程中也存在许多问题。因此在教学过程中,应转变教育观念和教学方式,将诸如BIM技术引入课堂教学,积极大胆进行教学改革,树立面向社会、面向世界、面向未来、可持续发展的教育观。
3教学改革探讨
3.1注重兴趣培养,上好第一节课
为培养学生学习兴趣,要讲好绪论课,明确课程的重要性,尤其是突出对未来职业能力的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从工程实例出发,明确建筑结构课程不是枯燥的力学公式罗列和推导,更多的体现建筑结构在日常生活中的应用,唤起学生求知欲望,激发学习兴趣。
3.2理论与实际结合,工程案例教学
建筑结构设计中内容晦涩难懂,难以联系具体工程实体,缺乏整体观,对结构的整体设计难以形成系统的思路。对此在教学中可以结合具体工程实例详细讲解。如在框架—剪力墙结构设计章节中,直接讲解规范给定的公式避免空洞;然而若选定某框架—剪力墙结构具体实例,从柱网布置、剪力墙数量估算及类型判断,纵、横向墙体单元划分,计算简图,确定总框架、总剪力墙、连梁刚度计算直至内力、位移计算,结合规范中的条文,依次理解运用,分清不同抗震设防条件下内力组合的要点,采用相应情况下的地震调整系数。通过实例讲解,学生既可初步具备结构设计整体思路和工程概念,同时也理解了规范条文。工程案例教学把抽象的规范条文运用于具体工程,可最大限度地减轻学生的认知负荷,提高学习效率。
3.3优化教材内容,加强职业技能培养
建筑结构课程内容选取应符合专业培养目标,结合专业特点及学生情况,以工程实例及结构设计为出发点,融“产-学-研”为一体,够用实用为主,删减部分偏深、偏难内容,培养学生构建结构模型和解决实际问题能力。以建筑学专业为例,课程教学内容整合为五大模块:建筑基础知识,包括建筑材料基本性能、建筑结构设计原理、抗震设计基本知识;结构设计包括钢筋混凝土受弯(扭)构件正截面、斜截面承载力设计、钢筋混凝土轴向构件承载能力设计及构件变形和裂缝宽度计算等;常用多高层建筑结构体系包括混凝土结构、预应力混凝土结构、钢结构、砌体结构等结构体系的介绍;平法施工图识读;工程实例分析,包括建筑工程主体结构工程常见质量通病及防治措施、混凝土工程施工流程及冬季施工注意事项。
3.4产教融合,共建“产业学院”
校企共建“智能楼宇”产业学院是产教融合培养创新创业型人才的需要。建筑电气与智能化专业通过校企共建“智能楼宇”学院,使企业直接参与到人才培养的全过程,让企业把学生当成自己的员工一样培养,才能真正深化产教融合、科教融合、校企合作工作,培养学生动手能力与创新创业能力,打造学校的应用型办学特色。人才培养过程分三阶段进行,第一阶段:学生前两年时间在学校所在地上课,按共同制定的人才培养方案完成在校必须完成的基础课程与部分专业基础课程学习;第二阶段:第三年在企业所在地主要学习专业知识和训练专业实践能力及工程实践能力;第三阶段:最后一年在合作企业及行业内其他企业顶岗实习,完成职业能力训练和毕业实习、毕业设计工作。
3.5参与大学生结构设计竞赛
开展结构设计大赛对提高学生学习兴趣和增强综合能力具有重要意义,有助于加强学生间互动交流,培养团队协作意识。同时,考察学生对建筑结构基本知识的理解与应用,从外观设计到内部构件承载力计算,最大限度发挥想象力和创新能力。从形式单一的课堂教学转变为形式丰富多样、内容生动具体的课余实践活动,有利于学生职业技能的提升。
结束语
综上所述,面向新工科的建筑结构课程改革应当适当突破传统工科课程教学模式,涵盖从构思、方案、设计、施工、服务应用的完整工程过程。基于新工科“推动现有工科的交叉复合、工科与其他学科的交叉融合”的教学理念,可以通过教学内容的改革、教学方法的改进、国际化教师队伍的建设,在建筑结构课程的教学中逐步推行“新工科”建设。
参考文献
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论文作者:李丹丹
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/12
标签:工科论文; 建筑结构论文; 工程论文; 结构论文; 建筑论文; 课程论文; 结构设计论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;