应用型高校建筑结构抗震课程教学改革与实践

彭亚萍 胡大柱

摘  要：基于应用型高校的人才培养目标，针对建筑结构抗震课程的教学特点，结合教学实践，探索能有效激发学生的学习兴趣、提高学生掌握抗震基本理论知识及其应用能力的教学模式。改革探索中基于国际工程教育认证标准，明确课程目标细化教学要求，教学内容中有机融入育德元素，构建课程内容新体系;企业教师进课堂，运用工程案例激发学生的学习兴趣，加强课程间的联系，拓展知识能力的深度和宽度，持续改进教学方法和手段;重视过程考核，改革课程考核内容与方式;通过教学效果调查了解学生的评价，提出持续改进课程教学质量的措施，向着应用型土木工程人才的培养目标持续努力。

关键词：结构抗震;应用型人才;育德元素;工程案例;过程考核;教学效果调查

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）10-0096-05

Abstract： Based on the talent training goal of applied universities and teaching characteristics of the course seismic building structures， combined with teaching practice， this article explores the teaching mode that can effectively stimulate students' interest in learning and improve students' basic theoretical knowledge and application ability. When new course content is designed， the reform is based on international engineering education standards， the curriculum goals and teaching requirements are clearly defined， the teaching content is combined with moral education. Teachers from enterprises enter the classroom， use case study method to stimulate students' interest in learning， and continuously improve teaching methods and tools， which strengthens the inter-course-contact and expands the depth and breadth of students' knowledge and ability. The teacher assessment in teaching process is valued and the content and methods of assessment in courses are reformed. Teaching effects are used to understand students' attitudes towards courses， which helps improving teaching quality and cultivating applied talents in civil engineering.

Keywords： seismic building structures; applied talents; element of moral education; engineering case; teacher assessment in teaching process; teaching effect survey

我國位于太平洋地震带和欧亚地震带之间，地震活动频度高、强度大、震源浅，分布广，是一个震灾严重的国家。强烈地震可导致工程结构破坏及倒塌，严重威胁公众生命及财产安全，造成难以估量的经济损失，掌握工程结构抗震知识与设计方法并在工程建设中实施是抵御与减小地震灾害的重要途径。“建筑结构抗震”课程是土木工程专业建筑工程方向的必修专业课之一，是一门涉及学科较多且处于不断发展中的课程，该课程是建立在试验和震害调查基础上的一门理论综合性很强的课程[1]，是以结构力学、荷载与可靠度、地基基础、混凝土结构、砌体结构、钢结构等课程为基础，讲解地震相关知识、结构地震作用分析计算理论与方法、常见建筑结构的抗震设计方法的课程。随着科学技术的进步，该课程的内容也在不断扩充和更新，理论不断丰富和深化，分析方法不断完善和发展。课程内容丰富，理论严谨，实用性强，注重工程能力的培养。上海应用技术大学为应用型高校，致力于培养实践能力强、具有创新精神和国际视野、以一线工程师为主的高水平应用技术人才。土木工程专业为上海市应用型本科试点专业，我们长期坚持在教学实践中探索能提高学生知识应用能力的教学方法，持续改进，不断提高教学质量，培养高水平应用型土木工程人才。

一、注重学科发展与工程教育新理念，构建课程内容新体系

本课程的授课内容是以高等学校土木工程学科专业指导委员会编制的专业规范相关规定为依据，根据学科理论的发展及本科教学需要而确定的，多年来我们不断根据人才培养的需要调整课程设置及教学大纲，并及时吸收和补充学科前沿的新理论和新技术，探索适用的教学方法，合理组织教学内容。

（一）协调专业课程间的联系与知识衔接，构建应用型课程内容新体系

本着“加强基础，重视应用”的原则，从专业知识总体优化的角度对传统的教学内容进行了重组，例如加强“结构地震反应分析与抗震计算”一章的应用型教学要求，取消讲授“混凝土单层厂房抗震设计”这一章的教学内容，将原“高层建筑结构”课程的内容分解调整到“混凝土结构”及“建筑结构抗震”课程中等等。从应用型创新人才的知识结构构成和本专业知识体系入手，结合前后续课程之间的知识衔接与完整性，协调好前后续课程的知识点之间的关系，建立建筑结构抗震课程教学内容新体系。

目前我校“建筑结构抗震”课程设40学时，包含了原来“高层建筑结构”课程中混凝土高层建筑结构（剪力墙结构、框架-剪力墙结构等）抗震部分的内容，具体教学内容及学时分配见表1。

（二）基于国际工程教育认证标准，明确课程目标细化教学要求

2018年我校土木工程专业顺利通过了国际工程教育认证，之前我们贯彻“OBE（成果导向）”理念，全面修订教学大纲。依据专业的毕业要求内涵，明确了课程目标及其支撑毕业要求指标点的对应关系（详见表2），并以课程目标为导向对教学内容中的各个知识点、技能点提出了非常具体的教学要求。教学组织与教学过程有了明确的目标导向，对提升教学效率有明显的促进作用。

（三）教学内容中有机融入育德元素

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。”学习贯彻习近平总书记重要讲话精神，2017年我校开启“课程思政”建设，提出了“盐溶于汤”的思政教育理念，在多门校级试点课程建设经验积累的基础上，积极推进课程思政重点改革领航学院计划，本课程立项为学院课程思政重点建设课程。在教学中我们强化“家國情怀，社会责任;工程伦理，职业道德;技术运用，工匠精神”等育德点，这些育德元素的融入赋予了课程更多的情感交流和精神力量，让专业理论教学变得更加具有吸引力和使命感，较好的激发了学生的学习兴趣和学习投入，明显提升了教学效果。教学中尽量联系社会发展技术进步，生动有趣的在专业知识讲授中“润物细无声”地融入思政教育，切入点切忌生硬，因势利导，引导学生思考和体悟，以情感人，内化于心。本课程的育德元素及其融入点举例如下：

1. 家国情怀，社会责任。例如在讲授“地震灾害及工程抗震设防”部分内容时，通过分析我国的地震灾害特点和防震减灾现状，让学生了解国情，理解抗震设防是关乎人民生命和财产安全的大事，土木人有责任做好工程结构的抗震设防。在各类结构的抗震设计方法教学中均会通过具体案例有机融入该育德元素。

2. 工程伦理，职业道德。在砌体结构、多高层混凝土结构抗震概念设计讲授中，通过分析汶川地震中一些不合理的设计与施工造成大量教学楼倒塌等案例，使学生意识到在自然灾害面前个人的职业素养与人类改造世界的技术能力同等重要，我们要尊重科学规律，以民众利益为上，不以个人意志为中心做工程决策，要有诚信意识和担当精神。既要从科学技术的角度看工程，也要从职业和职业活动的角度看工程，要能理解技术方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，不给人为灾害留机会。

3. 技术运用，工匠精神。在“隔震减震与结构控制初步”这章讲授“抗震设防思想演变”及“建筑结构抗震设计规范发展历程”时，会着重体现随着人类对自然规律认识的不断深入，科学技术不断进步和发展，理论指导实践，新技术的应用能有效提高结构抗震安全度的思想。让今天的学生明白，未来他们就是推动抗震减灾科技进步的主力军，激发学生的探索精神和追求卓越的内在动力。

在教学案例中我们会介绍周锡元院士、王亚勇等大师的工作经历，介绍工程建设中大量默默无闻的建设者，引导学生从他们身上学习耐心专注、严谨细致、精益求精的卓越品质和工匠精神。

二、以学习成果为导向，持续改进教学组织与方法手段

国际工程教育核心理念强调“以学生为中心、以成果为导向、持续改进”，贯彻在课程教学中，就是要从“以教师的教”为主导，转向“以学生的学为中心”，时刻关注学生的学习成果，要以“课程目标的达成”情况为导向，持续改进教学组织和教学方法、手段，不断提高教学质量。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》明确指出，应“注重学思结合，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学，帮助学生学会学习”。建筑结构抗震课程近年来围绕“成果导向”、“校企融合”、“学生课堂参与、学会学习”等理念做了以下几方面的教学改革探索：

（一）企业教师进课堂，专业教学内容与行业发展同步

本课程的教学团队由3名专职教师和2名来自大型设计院的企业兼职教师组成，在“多高层混凝土结构抗震设计”部分的讲授中一般会安排4学时的企业教师授课时间，他们将具有代表性的实际工程结构抗震设计案例带进课堂，结合具体应用来讲授设计理论和方法，缩短课本知识点和实际工程应用之间的距离，引入最新的技术和设计理念，使专业教学内容与行业发展保持同步。这样才能真正培养出“上手快”的应用型人才。

我们一贯在教学中以“适用、够用”为原则组织教学内容，以“讲清楚，听明白”为教学目标，以学生的需求和兴趣为导向，将学科发展新成果及行业新技术引入到教学中。例如：将基于性能的抗震设计思想融入到教学内容中，引导学生展开关于“抗震设防目标”的思考和讨论;结合具体的工程实例和研究成果来讲授“隔震、减震与振动控制”一章的减震思想和教学内容，激发学生对“防震减震”学科的了解和兴趣;课堂内外紧密结合时事，激发同学们的学习兴趣，例如2019年6月17日四川省宜宾市长宁县发生6.0级地震，老师和同学们在地震发生后都积极关注震灾情况，引导学生运用已掌握的知识体系分析和探讨房屋破坏原因，从同学们的朋友圈、微信群可以看出，他们对地震中工程结构安全的关注和理解具有了一定的专业水准。

（二）运用工程案例激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维和工程意识

课堂教学中非常注重抽象理论的工程实例具体化，例如讲到“结构布置的规则性”时，以1972年2月23日南美洲的马那瓜地震中相距不远的中央银行大厦（严重破坏，震后拆除）和美洲银行大厦（轻微损坏、修复后继续使用）的结构布置进行对比分析，让学生切实理解“结构规则性”的重要程度，同时了解人类认识“结构规则性”的发展历史，引导学生思考并明白今天写进规范和课本的许多“知识”都是从大量的工程实践中不断探索得来的，不少“经验”都是以生命为代价换来的。

学习建筑结构抗震知识的目的就在于能灵活运用抗震设计原则和方法对具体工程进行抗震设防，保证公众生命财产的安全。所以，我们在课堂的理论教学中非常注重与具体工程实践相结合，抽象的理论知识需要具体工程实例的分析来详解，由浅入深，循序渐进，从实际的震害现象中去分析正确的设计方法，通过身边的建筑结构去理解抗震构造措施等基本理论知识。这样做不仅能有效帮助教师讲得明白、学生听得明白，还非常有利于培养和强化学生的创新思维和工程意识。

（三）加强课程间的联系，拓展知识、能力的深度和宽度[2]

结构的“地震反应分析”是以结构动力学理论为基础的，但应用“反应谱”理论进行各类工程结构的“抗震计算”时是以等效静力的方法为主。学习各类结构抗震设计方法的基础是已经掌握砌体结构、混凝土结构、钢结构的基本知识和非抗震设计方法。因此建筑结构抗震课程的讲授中既要紧密联系前续课程中的相关知识点，但也要有明确的区别和提升，对专业知识进行适度的延伸和拓展，使学生形成完整的知识体系。

例如在讲授反应谱理论时，一定要讲清楚如何通过反应谱理论分析从结构动力分析转换为等效静力分析的思路。单自由度结构体系的弹性地震反应分析部分重在运用动力学基础知识和杜哈密（Duhamel）积分求出地震位移反应，这里重在讲清逻辑思路。在此基础上定义单质点体系的水平地震作用为质点所受最大惯性力，推导出单质点的最大惯性力等于刚度乘以最大地震位移反应，而此位移反应大小是与体系自振周期和地震动相关的，从而引出“地震反应谱”的概念。再在分析地震反应谱的特点、影响因素及其影响规律的基础上，给出“设计反应谱”的概念并讲解如何运用设计反应谱计算单质点体系的地震作用，用于结构的内力分析。而对于多质点体系的弹性地震反应分析部分重在讲解如何运用振型的“正交性”进行“振型分解”，运用单质点的反应谱法求出每个振型每个质点上的水平地震作用，最后进行地震反应的振型组合。在这个逻辑思路的框架下突出“反应谱”、“振型分解反应谱法”、“底部剪力法”等重点知识，反复强调结合习题作业，让学生掌握地震作用的计算。通过教学讲解和引导学生思考，既要让学生学会新知识，也要让学生理解如何运用数学和力學知识解决“结构地震反应分析”这一工程问题的逻辑思路和方法，延伸和拓展知识和能力的深度和宽度，学会学习。

三、重视过程考核，改革课程考核内容与方式

2014年以来，我校一直在课程教学中推广过程考核，重视学生技术应用能力的培养。本课程也从2015年开始实施过程考核，除了通过课堂表现、作业完成情况了解学生的学习情况，及时评价学生对重点概念和知识的理解掌握程度以外，增加了两次单元测试，引导学生有针对性的进行课后复习，平时成绩占比达到50%。期末考试采用“一页纸”的半开卷形式，占比50%。各项成绩构成及比例见表3，比例1是近三年的考核方式及构成和比例。

2019年我校积极推广线上线下混合式教学改革，利用成熟的智慧教育系统进行网络备课，建设线上学习资源、测试题等供学生课前课后自学，并开展线上线下的讨论，全程跟踪学生的学习过程和成果。建筑结构抗震课程也将从下一轮开课开始探索适用的线上线下混合式教学模式，过程考核内容将增加“线上学习”、“参与讨论”等项次，过程考核方式及成绩计算比例详见表3中的比例2。

课程考核内容的重点不仅在于考察学生对基本理论、概念和设计计算方法的掌握，也要体现运用理论知识分析和解决实际工程问题的能力。所以我们的试题在考核内容上尽量不考察需要死记硬背的内容，重点测试能否正确理解基本概念和应用已学理论知识解决实际工程问题的能力，紧密结合设计规范，借助“判断题”、“分析简答题”等形式引导学生不仅弄懂应该怎么做（例如如何设计延性框架等），还要学会分析为什么要这么做的原理或道理（例如梁柱端为什么要设箍筋加密区等），提高学生的专业辨析能力。

四、教学效果调查及持续改进

为了做好教学反思，真实了解学生的学习体会，持续改进教学组织，我们对2019年春季开课的三个班级（两位授课教师）在考试结束两周后进行了问卷调查[3]，收回有效问卷70份。调查问卷从学生学习效果的角度设计了5个题目：学习兴趣、对基本概念的掌握程度、重点难点的掌握程度、作业完成情况、学习收获等，从对教师教学满意度方面设计了5个题目：教学内容、课件制作、讲授思路、课堂信息量、师生互动，再加上对授课教师的总体评价和意见建议两条。通过分析调查统计结果得到如下几点结论：1. 绝大部分同学对教学内容安排、课件制作、教师的讲授思路条理性和清晰程度、作业量及难易程度、师生双向交流、课程学习收获程度几个方面比较满意;2. 有35.71%的同学对本课程的感兴趣程度表示一般，说明在激发学生学习兴趣方面还有可待空间;3. 有51.43%的同学认为课堂信息量度属于中等程度，看来一半以上学生期待课堂可以适度再增加一些新内容;4. 有64.29%的同学觉得自己对基本概念的理解程度一般，还不够透彻;有44.29%的同学觉得自己对重点难点的掌握程度一般，还需要深入;5. 多位同学提出应在教学中多结合实际工程案例讲解，适当增设实践课时，提高学生应用所学知识解决实际问题的能力;6. 学生对两位老师的总体评价均较好，特别在“讲课思路清晰流畅、讲解通俗易懂”、“关注学生，双向互动融洽”等方面非常满意。

为了进一步提高教学质量，基于同行经验[4-5]、教学实践和上述调查结果，本课程组教师拟在以下几个方面持续改进教学：1. 注意课堂教学的科学性与趣味性的有效结合，设计适合学生学习需求的教学组织模式，关注学生，以情感人，更好的激发学生的学习兴趣，提高课堂参与度;2. 课堂加强重点概念的讲授，突出重点难点，多与学生互动，了解他们的理解和掌握程度，课后作业的针对性要强，及时反馈和讲解作业及单元测试中反映出的问题，全面提高学生对课程知识的掌握程度;3. 课堂教学内容中适度增加一些工程案例，分享自己的科研思想和专业见闻，加强授课内容和其他课程的联系，日常多分享一些与课程学习相关的拓展性专业资料，以多种形式帮助学生延伸和拓展知识的宽度和深度，提高他们分析问题解决问题的能力。

五、结束语

结构抗震问题关乎人民生命财产安全，受到越来越多的关注，建筑结构抗震课程的教学效果对培养高素质的土木工程专业人才显得尤为重要。全文从教学内容组织、校企融合、教学方法改革、考核内容与方式改革等方面总结了几点教学经验，在今后的教学实践中仍将继续探索完善。总体来说本课程的教学既要“教会原理”也要“學会应用”，运用“工程案例教学法”和“有机融入育德元素”激发学生的学习兴趣和专业责任感;加强相关课程之间的联系，多引导启发学生思考，较好地理解基本概念，建立完整的专业知识体系;校企合作授课，引入最新的学科进展及工程技术，教会学生应用理论知识解决工程实际分析;通过过程考核，及时掌握学生的学习情况，有针对性的引导学生学习，较好掌握课程的重点和难点;经常开展教学反思，持续改进课程教学模式，进一步提高教学质量。

参考文献：

[1]李国强，李杰，陈素文，等.建筑结构抗震设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]王建.建筑结构抗震设计课程教学方法探索[J].高等建筑教育，2018，27（2）：80-83.

[3]戴靠山，李卉颖，孟家瑶，等.符合国际工程专业认证要求的课程档案编制方法研究——以建筑结构抗震课程为例[J].高等建筑教育，2017，26（6）：92-98.

[4]任晓崧，郭雪峰，周球尚.对建筑结构抗震课程教学的思考[J].高等建筑教育，2015，24（4）：55-58.

[5]胡晓斌，徐礼华.建筑结构抗震设计课程教学实践的几点思考[J].高等建筑教育，2015，24（5）：120-122.