面向应用型人才培养的多高层建筑结构设计课程教学方法探讨

摘 要：多高层建筑结构设计课程将以培养应用型人才为目标，以知识传授、能力培养、素质提高为核心。课堂教学将基础理论知识具体化、形象化；结合工程实例，引导学生对现行规范条文加以融会贯通；引入体验式教学模式，通过基于设计软件的实践训练，将理论知识与实践相结合，培养学生的实践能力和创新能力。

关键词：应用型人才；多高层建筑结构设计；体验式教学；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-9247（2024）03-0086-02

On the Teaching Method of Practical Personnel Training in the Course ofStructural Design of Multi-storey and High-rise Buildings

TAO Qinglin，CAO Xianlei，JIANG Nan，JIA Dongyun

（School of Civil amp; Architecture Engineering， AHUT， Ma’anshan 243032， Anhui， China）

Abstract：The course of structural design for multistory and high-rise buildings aims to cultivate applied talents， with knowl-edge transmission， ability cultivation， and quality improvement as the core. Classroom teaching concretizes and visualizes basic the-oretical knowledge. Based on engineering cases， guide students to integrate current regulatory provisions. Introducing experientialteaching mode， combining theoretical knowledge with practice through practical training based on design software， cultivate stu-dents’ practical and innovative abilities.

Key words：practical personnel；structural design of multi-storey and high-rise buildings；experiential teaching；teach-ing method

一、引言

土木工程专业具有实践性强、工程性质明显等特点，其专业特点和市场需求决定了人才培养方向[1]。为了适应国家建设需要，本专业要求毕业生应当掌握较为扎实的理论基础知识，培养能及时了解土木工程学科前沿和发展动态，具备宽广的专业思维能力，有较强的持续学习能力、组织协调执行能力、实践能力和科技创新能力，能胜任工程技术与管理工作岗位，且具有开阔的国际视野，能面向未来发展的高素质应用型专业人才[2-3]。

基于以上培养需求，本文针对多高层建筑结构设计课程的教学方法进行了梳理和探讨。以土木工程专业的人才培养目标为指导，根据课程教学大纲和课程目标，利用工程资源及自身专业特长，在课程的基本理论知识教授过程中，尽可能为学生提供丰富的教学辅助资源，将晦涩难懂的基础知识具体化、形象化，创造相对轻松愉悦的学习环境，提高学生学习效率；结合工程实例，引导学生对照现行规范条文进行融会贯通；通过 实践训练达到知识点串联并应用的目标。

二、课程现状分析

（一）课程性质与教学目标

多高层建筑结构设计是针对土木工程专业学生开设的一门综合运用专业知识提高专业能力的必修课，本课程开设于第七学期，是在对混凝土结构、钢结构设计、工程结构抗震等专业课系统学习的基础上，总结多层建筑结构设计方法，拓展高层建筑结构设计知识，培养学生运用理论知识完成建筑结构设计的能力。

随着时代的发展，城市建筑中的高层建筑越来越广泛地出现，开设多高层建筑结构设计课程是适应社会发展的需要，对更新学生的知识结构、培养学生的应用能力和创新能力具有重要作用。

学生通过本课程的学习，掌握多层建筑与高层建筑的设计方法以及两者之间的区别，对本专业的发展现状、前沿方向有初步认识，对框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构的内力计算方法及其构件的设计方法能做到融会贯通，并具备解决复杂工程问题的能力。

（二）传统教学模式下的现状分析

多高层建筑结构设计课程介绍了多层建筑、高层建筑的设计特点，建筑结构的设计原则及设计方法，框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构的变形特点及内力计算方法，梁、板、柱、剪力墙构件的配筋计算及设计方法等。

课程具有基本概念抽象、基础理论知识理解困难、知识点多而杂、理论与实践并重等特点[4]，如采用传统灌输式教学方式，学生在学习过程中缺乏主动性，导致授课过程中出现学生参与度不高、课堂气氛沉闷、学习效果差的现象，进而导致学生对本课程的知识点掌握 不足，课程教学效果不佳。

三、课程教学方法改革探索

（一）基于工程案例和学术研究视角的基础理论教学

在本课程开设以前，学生已经进行了风荷载计算、水平地震作用的计算、框架结构内力计算及设计方法的学习，因此，教师在本课程讲解中，针对前期已经学过的内容，要求学生课前准备并采取课中考查的方式对知识点进行回顾和总结。教师利用网络教学平台，在课前上传教学课件和相关视频供学生预习和复习，提高学生的自主学习能力。课中考查：指增加课堂提问和互动，课前5分钟以提问方式复习上节课所学内容；针对课本内容随时进行课堂提问，对前期所学专业课程内容进行梳理和总结，督促学生课前预习，促使他们认真听讲、积极思考，提高听课效率。

课堂教学采用讲授方式讲解新的理论知识在所难免，为了能最大程度地让学生深刻理解并掌握这些新知识，教师可以将课内教学向工程实际和学术研究前沿加以延伸，使学生对各种不同的结构特点、陌生的构造措施、抽象的概念有感官的认识，激发学生的学习兴趣。比如，在介绍应用于高层建筑的结构体系形式这一教学环节，对于一些非常见的结构体系，可通过列举工程实例的方式，并附以图片的形式向学生进行讲解。课本中对于开洞面对剪力墙的受力影响，即便已通过文字描述和绘制应力图的方式作了相应讲解，但仍有学生对其概念模糊不清，此时教师可以向学生展示水平荷载作用下的不同开洞面剪力墙的有限元分析应力云图发展，如此便可起到事半功倍的效果。

（二）基于规范和工程实际问题的案例教学

目前多高层建筑结构设计课程涉及的规范条文数量多且零散，并难以与具体工程实际相联系，学生对于结构概念的认识仍停留于梁、板、柱、墙等单根构件上，缺乏结构整体性概念。

为了提高学生利用所学专业知识解决土木工程复杂工程问题的能力，教师在教学过程中首先对课本知识进行梳理、归纳，绘成知识脉络图帮助学生理解并掌握知识体系。其次，采用基于规范和工程实际案例教学法。比如剪力墙结构设计章节中直接运用给定公式判断剪力墙类型、进行剪力墙墙肢和连梁内力及位移的计算，学生对其概念理解不够深刻，学习后依然无法独立完成剪力墙结构的设计。若以某高层剪力墙结构住宅具体工程实例为对象，引导学生从结构建模、加载、参数分析到内力计算，抓住剪力墙结构非抗震和抗震状况下的设计要点，知晓通过确定抗震调整系数进行不同抗震设防烈度下的结构抗震设计，结合相应规范条文，逐一理解并融会贯通，以此对所学知识建立整体思路、形成工程概念。这种借助工程案例，将规范条文应用于具体工程的教学模式，不但培养了学生查阅专业规范的习惯，也有利于学生对教材内容的深入理解，更有利于 学生今后更好地将所学专业知识运用于工程实际。

（三）实践环节体验式教学

体验式教学是学生在亲历过程中理解并建构知识、培养实践能力、生成意义的教学观和教学形式，体验式教学注重认知主体主观能动性的发挥和自主学习能力的培养[5]，是较为理想的教学模式。体验式教学模式起源于20世纪初，目前国内的应用研究主要局限于体育教学、外语情境教学等方面，在工程教育方面的应用探索较少，这种教学模式可以为学生创造真实的工程体验环境，让学生成为体验学习中的主体，从而提高学生学习的主动性和实效性，并有效培养学生的工程师意识和责任心。

本课程为设计类课程，教学目标为要求学生掌握高层建筑相关设计基本理论和基本手算方法，但在实际工程结构中，采用手算方法工作量巨大、难以实现，因此，实际工程设计一般借助于计算机完成设计工作。基于以上分析，本课程拟采用“基本理论过程实例讲解+设计软件实操演示”的授课方式。教师先理论讲解手算过程，并采用小作业形式让学生初步理解并掌握相关理论知识，然后结合目前国内常用的结构设计软件如PKPM、盈建科、广厦结构CAD等，详细介绍模型的建立、各项设计参数的取值、电算结果分析、施工图出图读图等，让学生熟悉软件设计程序的操作流程和操作要点，最后以作业形式让学生进行课外电算训练，从而进一步掌握多高层建筑结构设计相关的计算原理，熟悉如何应用结构设计软件进行高层结构设计，提高了学生熟练运用电算的水平，拓展了学生的专业知识面。

针对多高层建筑结构设计方面已学内容开展翻转式教学，检验学生对前期知识的掌握程度，督促学生对所学知识自我归纳总结，调动学生的积极性。

此外，将课内教学和课外实训实践活动相结合，引导、鼓励学生参加相关设计类竞赛如结构设计大赛、结构信息建模大赛等，培养学生的实战能力，锻炼学生的工程思维，开阔学生的学术眼界，培养学生的创新能力。最后通过毕业设计环节，培养学生的综合设计能力 ，使其初步具备结构工程师的基本素质。

四、课程教学效果

通过上述应用型人才培养教学实践改革，教学环节互动有所增加，充分激发了学生对工程设计的热情和兴趣，学生学习积极性明显提高。近三年学生卷面成绩平均分分别为65.04、65.99和68.15，学生的学习成绩呈上升趋势，卷面成绩不及格率从最初的28.67%下降至15.20%，不及格情况明显得到控制。通过相关设计类竞赛实战实训，学生对工程设计的热情和兴趣明显提高，在全国大学生结构设计信息技术大赛中获奖多项。通过对所培养的毕业生进行跟踪调查，从事科研学习或设计施工岗位的学生，均反映能应对工作和学习中涉及的工程设计问题，说明上述教学改革对提高学习效率和培养应用型人才具有明显的效果。

五、结语

土木工程应用型人才重在培养学生将所学专业知识应用于解决工程实际问题的能力。针对本课程特点，教师基于实际工程资源及自身专业特长，在教学过程中借助工程案例、工程图片和视频教学等方式，将晦涩难懂的基础知识具体化、形象化，提高学生的学习效率。教师有针对性地对工程规范进行梳理和讲解，引导学生通过设计软件实操、参加学科竞赛等实践训练，培养学生的实践创新能力。近三年的教学成果显示，上述教学方法和教学实践改革有助于提高学生学习效率、调动学生的学习积极性、提升应用型人才培养成效。

参考文献：

［1］ 蔡云梅， 赵成， 吴英. 关于土木工程专业设计类课程实践教学方法的探讨[J]. 黑龙江教育（理论与实践），2021（5）：74-75.

［2］ 张军锋， 黄亮， 郭院成. 培养创新能力的“结构力学”课程教学改革探索[J]. 教育教学论坛，2021（5）：77-80.

［3］ 陈辉， 阮长锋， 黄嫦燕. 基于应用型实践教育的高层建筑结构设计教学改革探讨[J]. 城市建筑，2021，18（17）：94-96.

［4］ 赵必大， 刘成清， 袁伟斌. 提升工程实践能力的高层建筑结构设计课程教改探讨[J]. 高等建筑教育，2017，26（3）：51-54.

［5］ 陶清林， 尹万云， 于峰. 结构设计原理课程体验式教学模式研究[J]. 安徽工业大学学报（社会科学版），2019，36（4）：76-77.