荷载与结构设计原理课程的教学改革探讨
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摘要：荷载与结构设计原理课程是土木工程专业基础课，由于课程特点给实际教、学的过程都带来了困难。笔者在自身教学实践的基础上提出了提高教学质量的几项具体措施，通过对教学内容、教学方法、教学手段的调整、优化，并将改革措施落实到教材建设中，可有效提高教学效果，激发学生的积极性和创造性。
关键词：荷载与结构设计原理；课程特点；教学改革；教材建设
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）28-0095-02
一、引言
“荷载与结构设计原理”是土木工程专业基础课。在课程学时数较少，学生缺乏基础知识支撑，课程涵盖内容繁杂的不利条件下，如何上好这门重要的专业基础课，提高课程的教学效果，是笔者在近十年的授课过程中一直努力探寻的目标。
二、课程设置现状
荷载与结构设计原理是土木工程专业的一门专业基础课，讲授的是土木工程专业学生将来在实际工作中可能会遇到的主要工程荷载的计算方法和基于结构可靠度要求的结构设计方法。第一部分荷载计算是进行结构设计的基础，所涉及的相关学科较多，各类荷载又相互独立；第二部分是有关结构设计方法的介绍，是后续专业课程的理论基础。通过本课程的学习，使学生能够掌握常见荷载的计算及荷载内力组合方法，建立一般工程设计概念。
三、课程特点及课程设置矛盾
根据学校所制订的“荷载与结构设计原理”培养计划要求，课时数为24学时，在第4学期开课，教学课时安排不足，且开课时间早，学生缺乏基础知识支撑，势必影响教学效果。
“荷载与结构设计原理”课程内容涉及的知识面广，横跨多个学科，且概念、公式较多。由于有限课时的限制，每个知识点又不能有充分时间进行系统、完整的讲述，这就给课程讲授带来了难度，造成教师教学难度大，学生抓不住重点，加之学生对于考查课的不重视，容易引发厌学情绪，最终影响到课程的学习和考核效果。
“荷载与结构设计原理”课程的综合性和规范性较强，内容不仅涉及高等数学、概率论、理论力学、材料力学等课程的相关知识，而且是混凝土、建筑抗震、土力学、钢结构等专业课的基础，同時还是学生毕业设计中应用的内容，因而，此课程的重要性不容忽视。
四、课程改革实践
（一）教材及教学内容的优化选择
“荷载与结构设计原理”课程知识点繁杂，横跨多个学科体系，因而对授课教师提出了较高的要求，要求教师必须对课程的整体内容和重点、难点内容清楚把握，认真钻研教材，寻求一种学生易于理解、掌握知识点的授课手段。
要想较好地掌握课程内容，首先，教材的选择至关重要。目前正式出版的教材数量不少，但大多内容雷同，有的知识点内容不全面，有的知识点内容深度较大，不利于本专业学生对课程内容的统筹掌握。针对目前教材的使用不便，笔者在多年课程教学经验与体会的基础上自编教材，于2017年11月作为普通高等院校土木工程专业“十三五”规划教材，由中国建材工业出版社正式出版，目前已应用到我校2016级学生的课程教学中，学生反映良好。
（二）教学改革实践
1.提高学习兴趣。不论任何时候，“兴趣”都是学习最好的老师，所以要将兴趣贯穿始终。在课程讲授过程中，尽量将每个知识点在工程实际中予以体现，激发学生的探索意识，布置课后思考题目，鼓励学生查阅资料，通过自主学习来加深学生对知识点的掌握和记忆[1]。
2.教学手段。在现代大学生课堂教学中，多媒体的应用必不可少。多媒体教学以其图、文、声并茂和活动影像的特点为学生提供了理想的教学环境。多媒体课堂教学中涵盖的信息量大，因而能够节约时间、提高教学效率；通过工程荷载图片展示的方式可以提供给学生一个直观印象，能极大地突破视觉限制，多方位、多角度地进行展现，突出重点，有助于概念的深刻理解；对于地震作用这种具有动力特性的荷载形式，利用多媒体的动态性能较好地反映相关概念及地震作用过程、震害情况，可有效地突破教学难点，通过深刻的视觉效果，吸引学生注意力，提高授课及学习效果。
3.教学互动。教学中增加工程实例的介绍，鼓励学生进行探索性学习。课堂上的一些问题可以留给学生自己思考，通过课下查阅资料、相互讨论而获得自己的结论，在随后的课堂上，课堂内容介绍完毕之后，利用下课前的十分钟给予定论，可以此作为课程附加成绩予以肯定，激发学生的主动性。为了吸引学生关注，可以选择一些大家熟悉的热点问题进行互动讨论，学生的求知欲相对较强，以前对于相关知识点的认识只是片面的、表层的，停留在感性认识阶段，通过自己的探寻以及和同学、老师的讨论，能够从问题的深层次进行理解和把握，抓住问题的本质，上升到理性认识阶段。例如，笔者在讲授地震作用这一章节的时候，调动学生回忆汶川大地震发生时自己在做什么，听到地震的消息有何感受。学生热情高涨，争先恐后讲述地震发生时自己状况及感受。结合课本上的内容，提出问题：“为什么震中区附近的人首先感受到的是上下颠簸，而与震中相隔甚远的我们感受得就比较复杂，有上下颠簸，也有水平晃动？”学生回忆课堂上老师刚讲解的关于地震波的分类问题及地震波在地球内部经过反射、折射，最终在地表如何表现，感受到所学知识在现实生活中的真切反映后，学习热情被调动起来，课堂气氛活跃，真正做到教与学的紧密结合。
4.重视实践。土木工程专业是实践性较强的专业，对于“荷载与结构设计原理”这门课，同样不能只重理论而轻实践，因为实践教学才是能真正培养学生动手能力和科研能力的环节[2]。
笔者在对本专业本科生讲授“荷载与结构设计原理”这门课的同时还承担“建筑结构抗震设计”这门课的讲授工作。“建筑结构抗震设计”是土木工程专业的必修专业课程，除了40学时的授课计划外还有相对应的2周课程设计。课程设计能够使学生掌握建筑结构抗震设计的基本原理和方法，培养学生具有一定工程结构抗震设计计算能力。本专业每学期需要参加此课程设计的学生人数超过100人次，为了培养学生的独立思考能力，减少学生间相互抄袭的可能性，达到独立完成设计任务的目的，在课程设计中采用分组设计、一人一题的方法。从荷载统计开始，每个学生给出的初始条件都不相同，通过水平荷载及竖向荷载下的内力计算，找出最不利组合内力，然后进行截面配筋。结合课程重点，延性框架内力调整及框架结构抗震构造措施是要求学生重点掌握的内容。笔者通过几届课程设计的实践发现，为时2周的设计任务过于繁重，学生通常是专注于前面荷载计算，而到后面的内力调整和抗震构造措施的应用部分时，时间已经所剩无几，通常为了完成任务而消极对待，应付交差，实践效果较差，达不到预期目的。
笔者将“荷载与结构设计原理”课程开设对应的课程设计，要求学生的设计内容主要包括：荷载统计、竖向荷载下的内力计算，为期1周，一人一题，互不相同。学生完成设计任务后，将计算书上交，经指导教师评分后统一由授课教师保存，在学生第7学期进行“建筑结构抗震设计”课程设计时，再下发到学生手上，按照之前计算的结果继续进行计算，主要包括：水平地震作用及其内力的计算、内力组合、内力调整、截面配筋、电脑绘制框架配筋图，每个学生有一套计算书和一张图纸，设计时间为2周。通过对这两门课的课程设计内容相应的增减，做到有的放矢，分别在各自对应的课程设计中着重进行相关内容的训练，设计重点突出，设计时间充裕，学生易于掌握，效果较好。
五、结语
“荷载与结构设计原理”课程的内容特点决定了教与学的难度，笔者结合自身多年教学实践工作，对目前教学中所存在的问题提出了一些改进意见：科学安排开课时间；优化调整课程内容；在教学内容上突出重点，强化难点；多媒体教学和板书教学相结合；紧密结合工程实例，鼓励学生参与工程实践及科研实践，全面实现课堂教学和实践教学的良好衔接，大力培养学生的实践能力和创新意识。笔者还将课程改革成果落实到教材建设中，以全面提高课程教学质量，真正适应“大土木”的培养理念。
参考文献：
[1]张经双，吴金荣.培养应用型人才，加快荷载与结构设计方法课程的教学改革[J].科技信息，2008，（34）：16-19.
[2]蒋友宝，杨伟军.注重实践能力的“荷载与结构设计方法”教学改革探索[J].中国电力教育，2013，（14）：111-112.
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