基于能力培养的钢结构课程设计改革探讨

（山东科技大学土建学院，山东 青岛 266590）

1 引言

《钢结构》是土木工程专业的主干课程，它重点介绍了钢结构基本原理和设计方法，其内容涉及理论、计算和应用等方面。伴随着建筑业的发展和钢结构市场的日益增大，急需基础理论扎实、动手能力强、有丰富经验的钢结构设计和施工技术人才。但目前优秀的钢结构技术人员十分缺乏，一方面以往钢结构建筑数量较少，钢结构企业、设计部门拥有的钢结构专门人才寥寥无几；另一方面因目前钢结构教学中存在一些弊端，毕业生不能马上胜任复杂的钢结构设计、施工工作。这些都对钢结构工程人才培养提出了新的要求。钢结构课程设计是土木工程专业重要的实践性教学环节，如何在钢结构课程设计中培养学生的专业技能和工程能力是值得不断研究和探讨的重要课题。

2 现阶段存在的一些问题

钢结构课程设计是土木工程专业重要的实践环节，是培养学生应用所学钢结构理论知识到实践的良好机会。钢结构课程设计要求学生具备较好的高等数学、建筑材料、材料力学、结构力学、钢结构及建筑制图等基础，能综合运用所学知识分析和解决工程实际问题，全面掌握钢结构选型、柱网布置、荷载计算、结构分析、构件和节点设计等专门知识，并能根据其设计结果绘制施工图。学生通过课程设计巩固和完善钢结构课堂教学内容，提高分析、解决实际工程问题的能力，为今后的工作奠定坚实的基础。

目前我校土木工程专业钢结构课程设计安排在大四上学期末，正值学生考研前夕，时间紧、任务重、内容复杂。因钢结构课程教学时间与课程设计时间间隔较长，学生对课堂所学知识有所遗忘，加之课程学习时，学生与实践接触少、缺乏必要的工程实际知识，无明确的学习目标。而钢结构课程内容比较抽象，尤其是一些细部构造，仅依靠课本的文字描述以及平面图形难以想象实物的构造，这在一定程度上增加了学生理解所学内容的难度。大部分学生创新意识淡薄，缺乏创新思维，动手能力较差，不会应用所学知识解决实际问题。部分学生甚至不知道什么是设计题目中的工作平台结构，其结果是学生在两周内完成的钢结构课程设计技术性和独立性差，难以达到预期的效果。

针对目前现状，改革钢结构课程设计，对提高学生的专业综合能力具有重要的现实意义。

3 钢结构课程设计改革方法

（1）精心准备教学文件。教学文件包括课程设计教学大纲、课程设计任务书、课程设计指导书等。

在课程设计开始之前，指导教师根据教学大纲的要求，结合工程实践选题，有效提高课程设计题目的吸引力，增强学生对课程设计的兴趣。所选课程设计的题目应有助于加强学生对钢结构课程基本理论知识的理解和掌握，使他们在新的层次上对课程内容有更加全面、系统地认识，从而提高其分析问题、解决问题的能力[1]。

选题后，根据参与设计的学生人数，按技术参数（如层高、跨度、钢材型号等）的变化分组，并在课程设计任务书中列出题目，做到每生一题，有助于培养学生独立分析问题解决问题的能力。

制定课程设计指导书时，除对图纸和设计计算提出要求外，还明确课程设计进度要求，列出包括课本、设计规范、手册以及图集在内的主要参考书目，便于学生合理安排时间、明确设计重点，有效提高学习效率和课程设计的质量。

（2）遵循设计程序、全方位指导设计过程。钢结构课程设计遵循以下几个程序即方案阶段、计算阶段以及上机操作制图、出图、答辩阶段进行，设计过程指导教师进行全方位指导，培养和训练学生的实际动手能力。

第一，在方案选择与计算阶段，学生按照任务书中题目的要求确定楼面构造、次梁和主梁截面选择时，教师及时检查，参与学生方案的选择讨论，给予其客观指导。特别是在主楼截面选择时，针对不同的跨度，引导学生对主梁作变截面设计，为使学生温故而知新，建议他们都进行组合梁变截面设计；使学生明白结构设计工作没有唯一解，培养其良好的设计习惯，为后续的毕业设计和工作打下良好基础。同时，教师在指导过程中，注意针对各个学生的不同特点，及时记录学生的设计情况，为课程设计答辩提问做准备。

第二，上机操作制图阶段，注意培养学生使用计算机的能力和查阅资料的能力。钢结构课程设计要求学生使用计算机绘制施工图。学生做课程设计时往往重计算、轻构造，画图时表达不清；有些学生空间想象力较差，搞不清各构件到底如何放置，不能准确表达结构构造。教师事先给学生讲解钢结构施工图的绘图要点，引导学生查阅相关钢结构施工图，了解其常规表达内容和表示方法，指出易出错的地方。并根据制图标准结合本次课程设计的具体内容对图纸内的文字说明、线型、尺寸标注、图名等做出明确要求；鼓励学生查阅构造手册，对规范中规定的各种构造措施在图纸中应有明确表示。使学生认识到：绘制的图纸必须正确体现设计计算思想，图上每根线条都要有根据，要让别人看明白，要便于审核人员审核、施工人员理解。防止出现图纸与计算结果不对应的情况。

课程设计不仅局限于教科书的内容，设计时需运用各种手册、规范、标准、图集、工具书等，指导老师应在任务书中列出主要参考资料，引导学生查阅各种资料，培养学生独立获取知识的能力。严格要求学生按照国家规范和标准绘制施工图，提高其实际动手能力，尽早与行业接轨。

在此阶段注重加强钢结构设计软件的教学和实践，培养学生结构概念的设计思想，利用电算和手算结果互相复核、比较，将两者有机结合；增强学生对设计中的有关荷载组合、内力组合、构造要求等的认识；通过利用PKPM等钢结构设计软件，使学生在学习软件过程中，将所学理论知识与实际工程相结合，加深学生对钢结构理论知识的理解和掌握，提高学生解决实际工程的能力，毕业后能较快融入工作。

第三，出图阶段，学生初步完成绘图后，针对往年易出现出图后部分线型与计算机中显示效果不同的情况，要求他们打印出草图。指导教师启发学生自己先检查错误，然后再予以点评，待完善修改好后再打印正式图纸。避免学生因盲目出图错误较多产生失落而对设计失去兴趣，从而有效激发学生的学习兴趣和热情，提高钢结构课程设计的质量。

第四，答辩阶段，教师结合学生设计计算时出现的问题和图纸展示，对学生进行提问。此阶段着重培养学生的概念设计能力和对总体结构的把握能力，使学生借助概念简化计算，懂得虽有一定误差，但只要结构概念清楚、定性准确，就能很快选择和确定最佳结构设计方案、判断施工图设计阶段计算机计算结果是否可靠。巩固加深所学理论知识，提高其分析问题和解决问题的能力。

（3）认真批改设计成果，完善评价体系。设计过程老师给予及时指导，同时认真批改学生的设计成果，发现存在的问题，并用红笔圈出来，让学生明白错在哪里，避免在毕业设计或将来的工作中再犯。通过认真批改设计图纸和设计计算书，一方面及时掌握学生设计中存在的问题，另一方面培养和提高教师的个人工程实践能力、团队合作精神和“做中学”的教学能力，为提高课程设计的教学质量提供可靠的保证。

课程设计成绩以学生提交的设计成果为主，并综合学生的设计态度、设计过程中的表现、课程设计答辩等，客观公正地评定学生的设计成绩，有效地调动了学生的学习积极性。

（4）及时做好指导总结，为后续教学环节打好基础。课程设计结束后，指导教师认真做好总结。通过问卷形式对课程设计的选题、教师的指导、中期检查答辩、成绩评定等进行调查，了解课程设计中的实际状况和存在的问题，以便今后有针对性地改进，从而有效培养学生的创新意识和动手能力，为后续教学环节的顺利实施奠定基础。

4 总结

钢结构课程设计是土木工程专业重要的实践环节，提高钢结构课程设计质量对提高土木工程人才质量意义重大。近年来，我们在钢结构课程设计中从准备教学文件、遵循设计程序、批改学生设计成果、认真总结等几方面进行了有益的研究和探索，提出了一些改革措施。它们对提高钢结构教学质量，提高学生的专业竞争力，培养更加适应市场需求的土木工程专业人才有重要的意义。

[1]戴素娟,郇筱林,刘艳.钢结构课程设计选题的探讨[J].大众科技,2009(8).