土木工程课程设计教学改革研究.docx

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1、土木工程课程设计教学改革研究 摘要： 针对土木工程专业结构类课程设计在人才培育和教学中存在的问题，构建了结构类课程设计的目标体系和内容体系，基于整体性提出了结构类课程设计改革和实践方案。实践表明，提高了学生的工程结构设计实力和素养，缩短了学生毕业后工作的适应期。 关键词： 课程设计；结构设计素养；土木工程；适应期 基金项目： 黑龙江省教化科学十二五规划课题（重点课题GBB1212055；规划课题GBC1213115）；黑龙江科技高校教学改革项目(JY14-88)。 目前，一般院校土木工程专业人才培育都趋向于培育高级应用型技术人才。土木工程专业的实践性很强，而土木工程结构设计是土木工程专业学生必

2、备的业务实力之一，是土木工程专业高素养人才培育的一个极其重要的实践性教学环节。土木工程结构类课程设计是本科生学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等专业主干课程后，针对所学的各种不同结构体系和构件的设计理论、设计方法和设计计算步骤等内容进行的阶段性总结及设计训练。同时，进行结构类课程设计既是学生顺当完成毕业设计的基础，又是学生毕业后从事土木工程结构设计、技术询问等工作的前奏。结构类课程设计教学质量将干脆影响到学生毕业后从事土木工程结构设计的实力和素养，也将干脆影响到学生就业质量，但是，大多数高等院校的结构类课程设计的实践教学内容、教学模式等不能适应新新形势下土木工程人才培育的要求。分

3、析表明，主要存在以下几方面问题：（1）各门结构类课程设计的设计题目和设计内容相互独立，缺乏系统性和整体性，并没有充分考虑各门课程设计之间相关性；（2）各门课程设计的题目来源和设计内容的工程背景不详，缺乏与实际工程的紧密连接，缺乏应用性；（3）各门课程设计的任务书中所给基础性数据和参数过于详细，不利于学生独立分析问题解决问题实力及创新实力的培育；（4）课程设计的过程管理，质量监控和成果评定缺乏有效机制；（5）条件保障有待于加强，必要的课程设计指导书等资料匮乏。基于上述存在的问题，进行结构类课程设计的改革探讨与实践势在必行。因此，以系统论为先导，基于土木工程结构的整体性概念，加强结构类课程设计的多

4、维度的探讨与探究，对提高学生工程结构设计素养，实现学生毕业后从事结构设计的零适应期培育具有重要的显示意义。 1基于整体性构建结构类课程设计的目标体系和内容体系 目标是改革和建设的导向，课程设计的改革亦应如此，明确培育目标是首要的工作。依据社会对土木工程设计人才的需求，明确结构类课程设计改革主要目标是：基于土木工程结构的整体性，培育学生从事工程结构设计和技术询问等工作的实力和素养，实现毕业后从事结构设计零适应期。详细说，学生在学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程后，通过进行系统的课程设计进一步深化对结构体系和各结构构件的基本概念、基本理论和基本设计方法和公式的理解和应用，

5、并且从土木工程结构整体上把握不同结构体系及其基本构件的详细设计方法和步骤；加强学生对计算机技术（结构电算分析、绘图等）和信息技术应用实力的培育，加强学生设计资料和参考文献查询与检索实力的培育，以及对不同结构体系及其构件的结构施工图表达实力的培育；同时，从多维度培育学生的工程素养（工程意识、工程设计实力等）、创新意识和实力，以及团队协作精神和品质等。土木工程结构是由各种不同受力状态的构件组成的一个空间结构承重体系。对于建筑工程来说，随意一个建筑结构都是由竖向结构承重体系、水平结构承重体系和下部结构承重体系组成的空间承重骨架，这三部分承重体系之间并不是孤立存在，而是相互连接，组成一个一个系统。这样

6、无论以哪一部分体系为内容进行课程设计，都应当基于整体（系统）性去分析相互之间的关联性1-3。传统的结构类课程设计内容体系包括单向板肋梁楼盖结构设计、单层工业厂房排架结构设计、钢屋架结构设计和基础工程结构设计。由于混凝土结构的装配式单层工业厂房排架结构在目前实际工程中应用较少，且在排架柱设计时，内力组合理论与框架结构中框架柱的内力组合理论相同，因此在新的课程设计内容体系中将其取消。依据土木工程的专业主干课课程体系构建土木工程专业（建筑工程方向）结构类课程设计内容体系。结合一幢多层混凝土框架结构工业厂房（附带有多层砌体结构办公楼）。从房屋建筑工程结构整体性的角度编写结构类课程设计任务书，内容包括总

7、则（包含设计目的、工程背景资料、建筑图纸等）和各分项课程设计内容的设计要求及相关资料和参考文献，在课程设计任务书中体现出：钢屋盖结构课程设计主要是设计框架厂房的屋盖，混凝土梁板结构课程设计主要是设计框架结构厂房及砌体结构办公楼的楼盖和楼梯；通过完成屋盖和楼盖结构设计，即可确定出由屋盖和楼盖传递给框架和墙体的荷载，这样就可以进行框架结构和砌体的课程设计。砌体结构课程设计主要设计砌体结构部分的墙体、墙梁、过梁、圈梁和雨篷等。上述四项课程设计内容的完成，即完成了整个建筑结构体系的上部结构体系的结构设计，也确定出了上部结构传递给基础的荷载；再依据地质条件等其他因素，进行基础工程的选型和设计计算，完成基

8、础的结构设计1。 2基于整体性培育学生结构设计实力及创新意识和实力 结构设计是一项富于创新的工作。在课程设计任务书中，依据建筑的运用功能要求和建筑模数的要求给定相关的尺寸（柱网尺寸、标高、层高等），通过这些尺寸的合理交叉使班级每个学生具有一组基础数据；对于楼面的做法、楼（屋）面可变荷载等都不干脆给出，由学生自己设计或查阅资料确定，这相当于每个学生的设计方案计算都不尽相同。对于结构体系的详细结构形式也不做明确的规定（如混凝土梁板结构课程设计中不明确要求必需采纳何种结构形式的楼盖和楼梯等），让学生依据结构实际状况进行结构设计，这样通过课程设计的训练，既培育了学生的创新意识和创新实力，又培育了学生独

9、立分析问题和解决问题的实力。学生集中在第六学期8周的时间内系统地完成规定五项设计内容，每项设计内容完成后，要求学生要保存每项课程设计数据和成果，以便进行下一项课程设计时应用到上一项课程设计的数据，保持其设计数据的连续性和完整性。同时，建立每个学生课程设计档案，最终完成五项课程设计后，使每个学生的各项课程设计的设计成果归档到一起，统一保管，有利于学生在第8学期进行毕业设计时供应参考。基于整体性学生系统地完成了任务书中规定的五项课程设计内容，实现了一幢建筑的整个结构设计，既完成了结构的上部承重体系（水平承重体系和竖向承重体系）和下部承重体系的结构设计。这样组织开展课程设计，系统地巩固了学生所学的混

10、凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程的设计理论和设计方法，提高了学生结构设计方面专业学问的运用实力；设计既紧密结合工程实际，又提高了学生对建筑结构设计的整体性相识。计算机协助设计在土木工程中的应用已经特别广泛，用于结构分析和绘图的软件（如PKPM、天正、CAD等）也较多，结合建筑工程计算机协助设计课程的开设，在课程设计中，对于每一分项课程设计，要求学生手工绘图和计算机绘图相结合。要求至少一张手工绘图，目的在于强化手工绘图的基本技能；同时，要求学生至少一张计算机绘图。对于结构设计计算，要求采纳电算和手算相结合，应用电算对手算进行复核4-5。结构类课程大作业也是对学生所学专业设计

11、学问在实际工程设计中的综合性训练，有针对性地支配设计型大作业，可以实现对学生所学专业学问的系统设计训练，刚好检测学生生多所学学问的驾驭程度；同时，实现对课程设计起到良好的连接和促进作用。例如，在混凝土结构设计原理课程教学中，当讲完受弯构件纵向钢筋的弯起、截断和锚固等内容后，就可以刚好地给学生布置一道均布荷载作用下外伸简支梁设计的大作业，主要是强化学生对受弯构件纵向钢筋弯起、截断和锚固等构造要求的理解和驾驭。学生完成此大作业后，有助于加深理解肋梁楼盖结构和楼梯结构中各类梁的纵向钢筋构造要求。此外，结构类课程设计内容体系中取消了单层工业厂房排架结构课程设计，但单层工业厂房排架结构内力计算及组合的方

12、法对后续课程的学习是特别必要的。为了加强学生对这部分学问的理解和应用，可以支配排架结构内力计算和组合的大作业。 3基于整体性加强过程管理、质量限制和评价机制 结构类课程设计的时间比较紧，设计计算和绘图的工作量较大；并且一般高的院校第六学期的结构类课程设计和高一年级本科生的毕业设计同时进行，老师指导课程设计和毕业设计的工作量较大。为此，在第五学期相关结构类课程的结构设计内容讲完后，就把课程设计任务书发到学生手中，使学生能结合所学内容，有针对性地提前思索和打算课程设计。将课程设计紧密融入相关课程教学中；同时，任课老师在结构类课程教学中既要给学生讲清本门课程的课程设计内容和课程设计的必要性，又要讲清

13、课程设计干脆相关的内容，特殊是指出学生设计中常常出现的问题。在详细设计时，指导老师要通过正确的引导，使学生进一步重视课程设计，激发学生的主动性和主动性。指导学生制定较为详尽的课程设计进度安排，按安排每天加强指导和考核，培育学生自我管理、自我约束的意识和严谨、务实的工程师品质，保证课程设计按时高质量完成。五个分项课程设计内容构成一个系统，各分项课程设计根据3+1人才培育的要求，集中于第五学期完成，综合性较强，因此对指导老师的指导实力和水平以刚好间的保障也提出了较高要求。为保证指导质量。依据老师专业实力优势，对指导老师实行分组，每组集中对一个或几个班级进行指导，要求每组指导老师对五项课程设计内容的

14、指导，分工协作；对于不同分项课程设计内容的指导实行主指导老师负责制，且对于不同分项课程设计内容的指导实现指导老师的优势互补。避开一位指导老师集中指导一个或几个班级课程设计时，在时间上和指导实力与水平上的不足。改革课程设计的评价方法，基于整体性原则，在考核结构方案和结构选型的合理性、设计计算的精确性和图纸绘制规范性的基础上，还要结合平常的表现考核独立分析问题和解决问题的实力、计算机应用实力等。并且有必要通过答辩的方式进一步考核学生课程设计是否存在抄袭、对设计基本理论的理解和应用状况6。同时，指导老师通过对课程设计的指导、批阅和答辩，刚好进行总结和研讨课程设计中存在问题和不足；并且也有必要针对学生

15、设计中存在的问题对学生组织召开课程设计专项总结会。这样按部就班，逐步提高学生设计的水平。 4基于整体性加强条件保障机制建设 良好的教学条件保障是完成高质量课程设计的基石。对于结构类课程设计的整体性改革，结合学生的特点，编制高质量的课程设计指导书是重要的条件保障之一。结合结构类课程设计任务书编写其课程设计指导书。针对学生初次进行结构设计的特点，指导书中应具体说明各结构体系设计的基本理论、基本方法和设计步骤；并且编写具有代表性的工程实例及设计计算和绘图中应特殊留意的问题。同时，指导书中的工程实例集中反映现行结构设计规范条文的应用、最新科研成果及工程阅历，这样通过工程实例引导学生加深理解所需理论学问，进一步促进理论与实践相结合，有利于提高课程设计质量。 5结束语 上述结构类课程设计改革的探讨成果已经过两届毕业生的实践性教学中的实践，取得了较好的效果，学生的工程结构素养得到了提高，促进了毕业设计质量的提升。从学生就业来看，近两届毕业生到设计单位就职的明显增多；信息反馈表明，这些毕业生在实际工作中明显体现出适应期短、上手快的特点，得到了工作单位的认可。 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页