土建专业电算类课程考核方法研究

张锴

摘 要：电算类课程在各高校土建专业中已成为必修课程，但其教学效果并不太好，很多学生在进行毕业设计时需重新学习。文章从分析电算类课程的教学特点和常见的电算类课程考核方法出发，提出了一种新的电算类课程考核方法。在高校现有条件下，这种考核方法符合电算类课程集（理论+操作+实践）于一身的特点，适应现代化教学需求，符合土木工程专业学生的教学要求，为学生的毕业设计及就业打下坚实的基础。

关键词：电算类课程；土建专业；课程考核方法

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）22-0092-03

Abstract： The computerized courses in universities have become compulsory courses in the civil engineering professions of various universities， but their teaching effects are not very good. A lot of students need to relearn when they graduate. Based on the analysis of the teaching characteristics of computer courses and common methods of computerized courses， this paper proposes a new method for the assessment of computer courses. Under the existing conditions of universities， the examination method conforms to the computer courses' characteristics of setting （theory + operation + practice ） in one， meet the needs of modern teaching， meet the demands of teaching for students majoring in civil engineering， and lay a solid foundation for students' graduation design and employment.

Keywords： computerized courses； Civil Engineering； curriculum examination methods

引言

随着计算机科学和技术的飞速发展，“电算”已成为土建专业进行结构计算和设计的主要方法。相对于“手算”而言，“电算”具有计算成本低，计算速度快，可以模拟复杂的结构和荷载等优点。在各高校土建专业的毕业设计中，随着设计难度的增加，设计结构的日趋复杂，“电算”也已经成为毕业设计中的主要计算手段。因此，电算类课程在各高校土建专业中已成为必修课程[1]。

但是，从各方面反馈的信息来看，电算类课程的教学效果并不太好，很多学生在进行毕业设计时需重新学习，导致进度缓慢、设计质量不高。这除了与学生先修课程不足以及学生整体学习热情不高有关外，也对电算类课程的建设提出了更高的要求，迫切需要研究适合目前形势发展的教学模式和考核方法[2，3]。

一、电算类课程的教学特点

电算类课程具有与一般课程不同的特点，主要有以下几点：

1. 电算类课程首先是一门专业课程。电算类课程要求同学们以一种有限元软件为工具，对特定结构进行内力计算或结构安全性验算。这就不仅要求掌握一种有限元软件的使用方法，更要把握好结构的特点并熟悉相关的规范。因此，电算类课程的先修课程是较多的。以“桥梁电算”为例，先修课程包括理论力学、材料力学、结构力学、混凝土结构设计原理、桥梁工程等等。因此，电算类课程的开课时间一般只能在大三甚至大四。这一点不同于“计算机基础应用”“计算机辅助设计”等通用性计算机类课程。

2. 其次，电算类课程也是一门以计算机为工具的实践类课程。随着有限元计算软件的发展，目前常见的应用类有限元软件都已经告别了编程式的命令流输入，变成以图形界面输入为主，传统的（黑板+粉笔）的教学模式无法满足电算类课程教学的需要。目前，电算类课程开课一般采用（2+4）模式：即2个小时的理论教学+4小时的上机教学。即使如此，在实践教学过程中，仍然感到上机教学时间明显不足[4]。

电算类课程教学即需要扎实的理论基础知识，又需要较长時间的实践操作训练，但受制于总体教学计划和硬件条件（如机房、电脑、软件等），电算类课程可安排课时较少（一般少于32课时），如何在有限的教学时间内达到教学目标，一直是电算教学中值得研究的问题[5]。

二、目前常见的电算类课程考核方法

对于任何一门课程，课程考核一直是教学中必不可少的关键环节。就电算类课程而言，常见的考核方法主要有以下几种：

（一）注重理论的（试卷+笔试）考试

（试卷+笔试）考试因其对场地要求低（有教室即可）、考核方式公平（同一套试卷）、评价标准统一（有标准答案），目前仍然是高校一般课程考核最基本的方式。但是这种考核方式通常不适用于计算机类课程。除了程序设计语言等理论性较强的计算机课程外，应用类计算机课程一般是以某种商业软件为教学对象，如“计算机基础应用”主要学习windows和office套装软件，“计算机辅助设计” 主要学习Autocad2010。同理，电算类课程一般以某种有限元程序（如桥梁博士、Midas、Sap等）为教学对象。这些商业软件为方便用户使用，普遍采用图形界面和交互式输入方法，单纯的命令流输入比重越来越小。传统的（试卷+笔试）考核方式已经不能正确评价学生对电算类课程的掌握情况了。

（二）注重操作的上机考试

由于传统的（试卷+笔试）考核方式的局限性，计算机类课程考核已经大量采用上机考试的方式。普遍采用的考试方式为：教师现场布置考题，由学生在规定时间内完成，然后由教师现场检查学生的完成情况并即时给出分数。这种考核方式注重了学生的现场操作能力，能较好的评价学生对软件的掌握情况，特别适用于通用性计算机类课程，但对于电算类课程并不完全适用。

电算类课程强调“算”，虽然正确的电脑操作是计算正确的前提条件，但并非充分条件。而且通用性计算机类课程最后的考试成果一般是一张图或者一段文字，只要在考场封闭u盘和网络，一般不易抄袭，但电算类课程的考试成果仅仅是一个计算结果，在机房相对拥挤的环境下很难避免相互抄袭的情况发生。

（三）注重实践的分散性课程考核

由于高校的机房数量和上机时间有限，因此有些电算类课程参考实践类课程考核的经验，采用分散性实践的方法进行考核。具体方式为：教师布置结构计算课题（一人一题或者一组一题），由学生在规定的时间内（一般是1个月左右）完成计算并提交计算书，教师根据计算书的完成情况计分。这种方法理论上最能考核学生对电算类课程的掌握情况，有利于引导学生的课程学习，但在实践中也出现了一些问题。

首要问题是普遍的抄袭。电算类课程毕竟不同于施工类实践课程，基本的操作都是由有限元软件完成的。一般的商业有限元软件都有报告生成功能，很多同学只需要修改几个参数，就能生成一份计算书，有些班级抄袭率甚至超过50%，严重影响了考核的公平性，败坏了学风。要避免抄袭只能增加题目的类型（仅仅修改参数是无用的），最理想的方式是一人一类题，但一个教学班有60-80人，一味的增加题目类型是不现实的。

其次是考核时间的限制。普通的实践类课程一般安排了专门的课程实践时间（如施工实习一般3-4周，课程设计一般1-2周），但电算类课程归类于理论教学，有些课程结束已经是期末了，课程结束后1-2周就必须给出课程成绩，使得分散性实践课程考核方式无法进行。

三、电算类课程考核方法探索

电算类课程由于其自身特点，集（理论+操作+实践）于一身，传统的考核方式仅强调某一个各方面，不能满足其课程考核的要求。经过一段时间的教学实践，结合电算类课程的教学要求和目前大学的实际情况，摸索出一套电算类课程教学考核的方法，大致要点如下：

（一）笔试+电脑

电算类课程考核必须使用上机考试的方式，只有这样才能考核学生的实际操作能力，因此，电算类课程考核应该在机房集中进行考试。考题则采用传统考试方式，统一发放试卷，学生根据自己对考题的理解，使用特定的有限元软件完成结构的计算，计算结果则誊写在试卷答题纸上，统一上交。

（二）一人一题：一种类型+不同参数

目前高校的机房空间有限，单个机房40-60台电脑需要紧密排列。电脑教学的时候问题不大，但上机考试则因为空间有限，很难防止舞弊现象的发生。对于操作类上机考试这种舞弊现象一般影响不大，但电算类考试的最终成果为统一上交的试卷，因此要避免这种舞弊现象，只能采用一人一题的方式。譬如梁长，采用L=（20+N/3）m，其中N=学号。这样在保证试题难易度一致的基础上，确保每位同学的计算结果不雷同。

（三）现场检查+试卷评分

电算类试题的特点是：计算模型如果是错误的，则结果必然是错误的，正确的软件操作是计算结果正确的前提条件。因此，电算类课程的考核成绩应结合现场的模型检查和最终的试卷成绩。

现场的模型检查因为时间有限，通常可以分两次进行：第一次初步检查在考试过程中，第二次最终检查在考试结束之后。模型检查完成后可以给出一个现场的操作成绩：成绩A表示无明显错误，现场操作成绩为优秀，試卷成绩有效；成绩B表示有次要性错误，但对最终计算结果无重大影响，现场操作成绩为良好，试卷成绩有效；成绩C表示有较大错误，对最终计算结果有较大影响，现场操作成绩为及格，试卷成绩是否有效待定；成绩D表示有严重错误，无法得到正确的计算结果，现场操作成绩为不及格，试卷成绩无效。教学实践表明（表1），现场操作成绩为C和D的同学，最终成绩均不及格；而现场操作成绩为A和B的同学，部分最终成绩也不及格。这说明正确的软件操作仅仅是电算类课程考核的一个方面，部分同学软件操作虽然熟练，但对结构的分析不到位，对基本概念的掌握不清楚，最终也得不到正确的结果。

（四）综合评分

电算类课程考核的最终成绩一般由三部分组成：平时成绩、现场检查成绩和试卷成绩。

平时成绩：一般占30%的比重，主要考察学生的上课到课情况和作业完成情况。日常上机过程中也可以布置一些结构计算作业并把这些作业的完成情况作为平时成绩的重要组成部分。

现场检查成绩：一般占30%的比重，主要考察学生的有限元软件操作。成绩A和B的学生转化为百分制后计入总分；成绩为D的学生则采用一票否决制，不仅现场检查成绩不及格，试卷成绩也不及格；成绩为C的学生则应保存其计算模型，对照试卷来确定其最终成绩。

试卷成绩：一般占40%的比重。试卷成绩反映的是最终的计算成果，其阅卷方式与一般的笔试基本相似，但也有其显著地特点：1. 试卷上只有结果，没有计算过程。因此没有分步骤给分的概念，对则全对，错则全错；2. 一个模型，多个题目。有限元建模需要一定的时间，而考试时间有限，一般只能建立一个模型，如果这个模型建立过程中发生基础性错误，则所有的题目答案都将是错误的，因此很多同学试卷成绩为100分，也有部分学生试卷成绩为0分。

四、存在的问题

电算类课程考核方法目前还在不断摸索的阶段，随着教学实践的开展，也出现了一些意料不到的问题。

问题一：漏题。由于电算类课程考核采用（一种题目类型+不同参数）的出题方式，最理想状态是所有教学班级同一时间完成上机考试。但由于教学人数较多而机房数量有限，目前一般只能采取分批上机考试的方式，这就为漏题提供了可能。如表2为近3年“桥梁电算”课程的及格情况统计。

由表2可知，在其他因素不变的情况下，上午8：00-10：00第1批考试的及格率是最低的，上午第2批考试的及格率比第1批高2.9%-4.3%，说明存在一定程度的漏题。下午第3批考试的及格率比第2批高了8.1%-15.5%，说明漏题情况更加严重（中午有更多的时间）。

在机房数量有限的情况下，分批上机考试在目前高校是不可避免的，为防止漏题对考试公平性的影响，一般采取以下措施：1. 改变不同批次考试的题目类型。但这一方面会增加出卷和阅卷的难度，更重要的是不同批次学生的考试题目不一致会影响考核分数的公平性；2. 与机房和教学部门协调，调整考试时间，尽可能在半天内完成所有考试。

问题二：现场检查成绩的不公平性。现场检查成绩需要消耗一定的时间，以一个40人的教学班为例，每人检查1分钟，40个人就需要40分钟。也就是说，最先检查的同学比最后检查的同学整整少了约1个小时的考试时间。为避免这种不公平，一般采取以下措施：1. 现场检查成绩分两次进行，初次检查从左检查到右，判定初步成绩，最终检查从右检查到左，确定最终成绩；2. 实行三人监考，现场检查成绩时，一人维持考场秩序，两人分别从左右一起开始检查，可以节约一半的时间；3. 考试时间结束后，让所有学生停止答题，然后开始现场检查，但这只适用于机房后续无教学任务的情况下。

五、结束语

课程考核是教学中必不可少的关键环节，电算类课程由于集（理论+操作+实践）于一身，决定了其课程考核的复杂性。电算是联系基础理论知识和专业知识、技能的纽带，为提高电算类课程的教学效果，促進课程建设的发展，有必要在高校现有条件下，坚持理论与实践并重的教学理念，不断优化教学内容，探索一种适合目前形势发展的教学模式和考核方法，为毕业设计及就业打下坚实的基础。

参考文献：

[1]王达，刘扬.“桥梁电算”课程建设与教学研究[J].中国电力教育，2014（15）：67-68.

[2]熊文，叶见曙.基于结构算例专题的桥梁电算课堂教学方法[J].教育教学论坛，2018，04（14）：168-170.

[3]赵宏，王恺.我国大学计算机课程现状及改革探索[J].中国大学教学，2015（2）：50-54.

[4]徐略勤.桥梁结构电算课程理论与实践一体化教学模式探索[J].高等建筑教育，2015，24（1）：75-78.

[5]韩艳，李悦.桥梁电算课程教学研究[J].教育教学论坛，2018，03（13）：142-143.