应用型本科院校钢结构设计原理课堂教学方法探讨

欧阳祥森　陈金陵　王军　陈爱军

摘 要 通过对应用型本科院校钢结构设计原理课程教学现状进行分析，指出了其教学中存在的问题，并对课堂教学内容的选择、课堂教学方法的改进进行了探讨，为寻求实用合理的应用型本科院校钢结构设计原理课程课堂教学方法做出了尝试。

关键词 钢结构设计原理 专业基础课程 课堂教学方法

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.10.044

Abstract After analyzing the current teaching situation of application-oriented institutes about teaching principle of steel structure design， the article points out the existing problems in the teaching and has a discussion on both how to choose teaching content and improving teaching skills in the classroom. Furthermore，an attempt at how to seek a practicable and reasonable teaching method to apply undergraduate course of principle of steel structure design method was been done.

Keywords principle of steel structure design； foundation curriculum； classroom teaching methods

钢结构设计原理是土木工程专业一门重要的专业基础课程，一般情况下土木工程专业的教学大纲学会将钢结构设计原理课程安排在基础力学课程以及土木工程材料课程之后开设。课程如此设置是让学生在通晓了基本的力学原理以及主要建筑材料之一的钢材的主要性能之后进一步掌握以钢材为主体材料建造的结构物中各种钢结构基本受力构件的受力特点以及《钢结构设计规范》（GB50017-2014）[1]对各种基本受力构件的设计要求和构造要求。作为学生最早接触的专业课程之一，钢结构设计原理对构建学生的专业基础知识起着重要的衔接作用，该课程是联通基础力学课程和后续钢结构设计课程重要纽带。众所周知，建筑行业中钢结构的发展势头十分迅猛，行业中需要更多的掌握钢结构设计、施工的专业工程技术人员。出于对钢结构专业人才培养的需要，各个高校土木工程专业对钢结构设计、施工等相关课程的重视程度也在不断提高。对钢结构相关课程教学内容设置、教学方法改进的研究也在不断深入。众多教学一线的教师研究发现：[2]钢结构教学中普遍存在的一个问题是学时少，内容多。随着教学改革的深入，钢结构相关课程的教学学时还有减少的趋势。保证每一堂课的教学内容和教学质量才能保证整个钢结构设计原理课程的教学达到预期的效果，因此，要求教师对钢结构设计原理课程的课堂教学重点应该更进一步地加以凝练，让学生在有限的学时认识常见的钢结构基本类型，掌握钢结构基本受力构件的设计计算方法，理解最常见的钢结构设计时需要遵循的构造要求。

1 钢结构设计原理课堂教学存在的问题

1.1 教师教存在的问题

由于高校招生规模不断扩大，高校对一线教师的需求也日趋增大。绝大多数年轻的一线教师都是取得学位后便直接进入高校走上了教师岗位。因此，缺乏工程实践经验是大多数年轻教师的短板。年轻教师虽然在求学过程中会参与不同类型的与工程相关的科研项目，积累了不少解决工程问题的经验，但这些方法和理论更多的还是从研究的角度解决问题。笔者认为教师在科研工作中积累的经验的方法对启发学生的创新意识，开拓学生的思维很有帮助，但前提是学生要有比较扎实的专业基础。如果学生连最基本的工程概念以及设计计算方法都没有掌握，那么教师在课堂上教授的这些有用的经验和方法，学生就只能当是新鲜趣闻听听了之了。年轻的硕士博士们走上教师岗位后理论知识储备完全能够满足教學的要求，但是实践经验的缺失导致授课僵化，容易照本宣科。其次，年轻教师习惯于仅仅完成本课程教学任务，缺乏指导学生将各个所学知识相互串联形成完整的知识体系的意识。如果能让学生明确课程所学知识在他以后所形成的知识体系中所处的位置，学习效果也会更好。

1.2 学生学存在的问题

首先学生不能明确课程的定位，缺乏将所学知识相互联系串联成一个完整知识体系的意识。因此，对课程的学习任务和学习目标茫然，不知道学了有什么用，能解决什么问题，从而对课程学习失去目标和兴趣。其次，由于不会有意识地去连贯前后所学知识，学生对前期知识掌握得不好，在学习本课程时对学过知识的运用十分困难，以至于现在学的知识也难以掌握，从而形成恶性循环最终导致学生放弃学习。

2 钢结构设计原理课堂教学内容探讨

2.1 钢结构设计原理课程的教学内容及特点

通过对钢结构设计原理课程教学经验的总结以及参考其他兄弟院校的教学经验，笔者根据经典的钢结构设计原理教材[3]概括本课程的主要教学内容应包括：钢结构材料性能、钢结构的连接、受弯构件、轴心受力构件、拉弯压弯构件五个主体部分。五个部分知识点多涵盖面广，总体而言五个部分所涵盖的知识点有以下特点：（1）关于钢结构材料性能的知识点多而杂，联系不紧密要掌握它一般只能识记；（2）连接计算受力分类多，应从受力分析出发理解公式而非死记硬背；（3）各种构件设计计算，公式多难记忆，但是计算模式固定，因此掌握模式分类比较记忆更合理。

2.2 钢结构设计原理课程课堂教学重点分析

课堂教学应该力求在有限的学时内让学生获得更多的基本知识。钢结构材料性能中的大量内容在其他课程中有过详细的介绍，故而在本课程中应尽量精炼，避免重复介绍浪费时间。endprint

钢结构的连接计算主要介绍焊接和螺栓连接两种。课堂教学中应首先让学生认识焊缝和螺栓的外形构造，其次要教会学生怎么识图，即在施工图中这两种连接是怎么表示的。要在课堂上完成这两项重要的教学内容，就应采用学生直观感受强、接受信息大的多媒体教学手段。对于钢結构的连接计算，则应注重教会学生根据实际情况对焊缝和螺栓的受力情况进行分析，重点强调公式的应用，而非追根溯源的强调公式是怎么推导来的。对于钢结构的基本受力构件，课堂教学应该首先重点讲解各种构件的构架方式、各种构件的强度利用程度、以及各种构件失稳过程的表现形式，即强度失效，稳定失效的具体现象。其次重点讲解各种基本受力构件强度计算、刚度计算、整体稳定计算、局部稳定计算各种公式的运用，使学生能够运用公式解决具体问题。再次，应该加入对钢结构设计图纸的介绍内容，以增强学生对具体工程的试图能力。应用型本科院校的学生培养重在应用，学生学了就会用才是王道。

3 钢结构设计原理改进课堂教学方法探讨

3.1 加强教师实践经验的积累

年轻教师要加强实践经验的积累。学校可以通过招生就业、校企合作等方式加强与用人单位的联系，既可以了解用人单位对人才的具体要求也可以为教师去企业增长工程实践阅历开辟更多的途径；教师自身也应该积极去工程企业进修充实自身知识结构，也只有通过企业学习教师才能真正了解企业需要学生掌握什么知识解决什么问题。课堂教学教师应该首先引导学生对整个土木工程的课程体系做深入的了解，明确各个课程之间的联系。要让学生明白，各个课程并非独立的毫无联系的，而是一个完整的有序的体系。每完成一门课程的学习都是在为构架学生自身的完整的知识体系打基础。其次应该注重因材施教，对于应用型本科院校的学生，其理论分析和推导能力的要求应该放低，更注重培养学生的实际运用能力和动手能力。

3.2 教师要重视力学课程的基本训练

重视力学课程的基本训练。对结构物进行正确的受力分析是作为一名土木工程师所应具备的最基本的技能。在课堂教学过程中一定要跟学生反复强调培养力学分析计算能力的重要性，在力学教学过程中应该加强引导学生对力学概念的理解。例如内力和应力之间的关系。结构设计原理课程涉及的构件设计与材料力学内容紧密相关，而材料力学中很重要的一部分就是分析内力和应力的对应关系。钢结构基本原理的教学内容主要是针对钢结构基本构件的强度、刚度、稳定性进行设计校核，所涉及的力学知识基本出自材料力学的相关内容。所以加强巩固材料力学知识，使学生能够熟练运用相关知识解决钢结构构件计算问题，应该是学生学好钢结构原理课程的关键所在。

3.3 教师引导学生学会对教学内容进行归纳总结

重视在课程教学过程中引导学生对教学内容进行归纳总结，找出各章节之间的联系和共同点，从这些知识中提炼出最主要的必须要掌握的基本知识点。例如钢结构中各类基本受力构件设计计算中必须解决的强度计算、刚度计算、整体稳定计算、局部稳定计算等问题，各类受力构件的同类计算问题存在共同点也有差别，教师课堂教学应引导学生发现知识的共同点和差异点并进行分析比较，加深对知识点的记忆方便掌握。[4]通过对各个知识点的分析比较以点带面使学生逐步构建起自身主干专业知识体系的构架。

总结归纳知识点之后，通过练习学会运用知识解决实际问题是教学中一个必不可少的环节。对于钢结构基本受力构件的设计计算，教师可以引导训练学生采用倒推的方式解决钢结构各类基本受力构件的强度计算、刚度计算以及稳定性计算问题。即先把公式列出来，考察公式中哪些条件是已知的，哪些条件是需要求的，所需求解的条件有需要准备哪些基本参数。例如轴心受压构件的整体稳定计算问题中，一般会已知构件所承受的轴向力荷载值，构件的截面形式，以及构件的计算长度等条件。

4 结语

学习钢结构设计原理课程最大的问题在于学生对钢结构缺乏感性认识，在没有关于钢结构实物的感性的认知基础上要理解掌握相关钢结构设计、计算、施工等一系列的问题实属不易。钢结构设计原理课程涉及的内容多，尤其是计算多，在课时普遍偏少的情况下，如何凝练教学内容，改进教学方法使学生掌握最基本的知识点、构建起钢结构知识的基本框架应该是该课程课堂教学成败的关键。为学生打下一个良好的知识基础，让学生在毕业后的工作中不断积累知识和经验并完善自身的知识体系，最终成为一名优秀的应用型工程技术人员，应该是应用型本科院校对人才培养的前进方向。

€L芑鹣钅浚？015年湖南省普通高等学校教学改革研究立项项目（湘教通〔2015〕291号）

湖南工程学院校级教研教改项目

参考文献

[1] GB50017-2014 钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2] 宋高丽.土木工程专业钢结构设计原理课程教学改革探索[J].高等建筑教育，2016（4）：62-64.

[3] 张耀春.钢结构基本原理[M].北京：高等教育出版社，2011.

[4] 李素娟.比较教学法在钢结构设计原理课程中的应用[J].高等建筑教育，2011（4）：85-88.endprint