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摘要：针对“钢结构设计”课程的性质和特点，对课程手段和教学方法进行了改革。引进了实际工程案例教学、多媒体和传统手段相结合、专业钢结构设计软件介绍以及现场观摩教学等，使学生从实际工程设计层面进一步熟悉专业知识，提高专业水平和实践能力，为更好地适应工作岗位奠定了基础。在实施教学改革几年来，通过课堂教学检查和学生及用人单位的反馈分析，都证明取得了良好的效果。
关键词：实践能力；钢结构设计；观摩教学
作者简介：李昆（1973-），男，湖北宜昌人，三峡大学土木与建筑学院，副教授。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系三峡大学教学研究项目“基于实践能力培养的钢结构课程体系教学内容及教学方法改革研究”（项目编号：J2009026）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）16-0122-02
钢结构用于多高层建筑在国外已有100多年的历史，我国于20世纪90年代才积极采用钢结构作为多高层建筑的结构形式。近十多年来，钢结构建筑以其建造速度快、施工效率高、节能环保以及丰富多变的空间造型越来越受到我国建筑界的重视。随着我国经济建设的高速发展和城市规模的不断扩大，相继建设了越来越多的大型钢结构公共建筑，如鸟巢、中央电视台新大楼、国家大剧院等。“钢结构设计”课程是土木工程专业重要的专业课程之一，是“钢结构原理”的后续课程。[1，2]该课程旨在讲解典型钢结构建筑的构造及设计，使学生掌握建筑钢结构的设计方法和手段，把“钢结构原理”中学到的各部分知识结合起来，并熟悉当前钢结构建筑领域的最新结构形式及其发展。
经调查，目前该课程的教学内容多以传统钢结构建筑为主，教学方法也多是书本知识讲授配以课后习题的方式。在学生学完“钢结构原理”后，这样的教学方法无法使学生在知识迁移、能力提升上获得有效的帮助。而目前实际工程中需要毕业生能够在校门和工作岗位间进行无缝对接，这就需要学生在设计类课程的课堂教学中能够有效、全面地接触实际工程案例，掌握目前新型空间钢结构工程的设计理念和方法。因此，实践能力的培养显得尤为重要。目前在该课程的教学中，如何将实践能力培养很好地融入课堂教学之中，目前还未见到有效的实施方法。
本研究正是在这样的背景下，通过对该课程教学内容和教学方法的改革，达到将实践能力有效贯穿到课堂教学中的目的。
一、“钢结构设计”课程的性质和教学特点
目前，“钢结构设计”是三峡大学（以下简称“我校”）土木工程专业本科生的一门专业基础必修课。课程任务和目的是：使学生熟悉各种类型建筑钢结构体系的基本形式和结构布置、结构体系的受力分析以及设计中的主要问题，同时还了解钢结构的制作、安装、防火及防腐蚀等；初步掌握建筑钢结构的设计过程和设计计算的主要方法，熟悉相关的规范条文；了解目前新型空间钢结构的结构体系及其发展趋势，熟悉常用钢结构设计软件并能初步使用；培养学生做到能够应用钢结构原理和设计的基本知识，分析和解决实际工程中的问题。
本课程作为土木工程专业的重要基础课，内容较多，涉及轻钢门式刚架结构、重型钢结构厂房结构、多高层钢结构建筑、大跨度屋盖结构、网架和网壳结构大跨度。设计方法中既包括了力学理论推导，又包括大量的构造要求，同时又与相关规范及工程实际联系密切，公式、图表、规范条文多，具有综合性、技术性以及应用性等特点。[3]
由于目前学生所见到的建筑物大部分还是钢筋混凝土结构，导致学生对钢结构建筑很陌生，从而觉得“钢结构设计”这门课程很难，产生了畏惧心理。加之学生们没有实际工程经验，在本门课程学习中对工程设计也很陌生，因此，“钢结构设计”课程在教学中和其他课程相比，需要有所突破。除了采用传统的教学手段之外，更需要通过丰富的方法来培养学生的实践能力。通过有效的教学方法培养学生的理论分析能力和实际工程设计能力。
二、教学手段和方法的改革
1.工程实际案例教学法引入课堂
实际工程是工科类课程教学最具有活力的资源，把实际工程引入课堂实施案例教学，不仅可以丰富教学内容，还可以做到理论联系实际，使书本中枯燥的理论活起来。大量工程实例的融入使课堂生动丰富，第一堂课的绪论中即通过海量的钢结构实际工程图片介绍目前最新的各类钢结构建筑，让学生在感叹中步入钢结构领域，激发他们浓厚的学习兴趣。[4]
在接下来的教学中，工程实例贯穿整个理论教学。虽然建筑物的外形变化万千，但都是由一个个基本体系组成的，因此，设计原理的讲解决不能脱离工程实际。在讲解每一种受力体系前，先找来代表性的工程实例，抽象、简化成力学模型，分析相关构件的受力性质、破坏机理，从而引出基本概念、设计原理和相关知识点。案例教学中注重时效性并跟踪前沿发展，如2008年北京举办的奥运会，在课堂上着重引入奥运场馆作为案例教学，如国家体育场——鸟巢、国家游泳中心——水立方等著名钢结构建筑；在2010年上海世博会期间，课堂上着重引入世博会中的典型钢结构场馆作为案例教学，如中国馆、澳大利亚馆、西班牙馆等，使学生能够了解最新的钢结构进展和发展方向，有助于学生在今后的学习工作中养成实时跟踪专业领域最新发展的良好习惯。
除了介绍成功的工程实例外，典型工程事故分析也必不可少。事故分析是理论研究的有力佐证材料，事故的发生是对设计理论的验证。把典型事故发生的原因从力学的角度加以分析，把所得到的结果引入课堂教学，有助于加深学生的印象。
2.多媒体授课方法和传统授课方法的综合采用
现代教学手段是利用现代科学技术制作、储存和传递教学信息。它的应用可以实现教学过程的最优化和教学信息传递的标准化，是目前高校教师普遍采用的教学手段，但是要注意合理地利用。这是因为“钢结构设计”以力学结构计算为主，力学分析以传统的板书形式教学效果更好，对于构件的设计过程等用多媒体演示较好。
课程中，钢结构的发展简介等用多媒体手段就较好，这部分教学采用多媒体进行授课。由于在简介部分需要向学生传送大量的信息，因此，直观的图片和工程录像是最好的方法。对于桁架的设计，这部分教学内容比较抽象，应合理运用现代教育技术和手段，利用多媒体进行授课。对于构件分析和施工焊接流程采用大量的工程图片、动画演示以及录像资料，演示如临其境，清晰明了，达到了非常好的效果。同时，现代教学手段所提供的感性材料使教学活动更加生动有趣。通过视觉和听觉的刺激加深感知度，提高教学效率和学习质量。
课程中，对构件的力学分析采用传统法进行板书讲解，一笔一画地板书带领学生逐步了解、熟悉和掌握教师所讲授的知识，使学生能够看到基础构件的受力情况，由外力到内力，然后决定结构的稳定性。这一环环相扣的结构设计基本方法的板书演示，能够让学生通过教师逐步深入的讲解，了解得更加透彻，这种讲解加深了学生的印象，取得了良好的效果。[5]
3.钢结构专业设计软件引入教学
目前的钢结构行业已经广泛采用专业软件进行全程的设计和绘图，学生在校园里如果不能提前接触和了解这类软件的使用方法并初步掌握其技巧，则会在走上工作岗位后一下子手足无措，无法在短时间内适应钢结构设计软件，对工作带来不利影响。钢结构设计计算机化程度比较高，而企业对大学生的要求是上手快，但大多数高校本科阶段并不教授最常用的钢结构设计软件的使用方法和一般技巧，学生一旦进入钢结构设计领域难免会觉得无所适从。将国内目前最常用的钢结构设计软件引入教学，使学生在校期间就能掌握必要的设计技能，可以有效地增强学生在就业市场上的竞争力，同时这种做法也会受到企业欢迎。
关键词：实践能力；钢结构设计；观摩教学
作者简介：李昆（1973-），男，湖北宜昌人，三峡大学土木与建筑学院，副教授。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系三峡大学教学研究项目“基于实践能力培养的钢结构课程体系教学内容及教学方法改革研究”（项目编号：J2009026）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）16-0122-02
钢结构用于多高层建筑在国外已有100多年的历史，我国于20世纪90年代才积极采用钢结构作为多高层建筑的结构形式。近十多年来，钢结构建筑以其建造速度快、施工效率高、节能环保以及丰富多变的空间造型越来越受到我国建筑界的重视。随着我国经济建设的高速发展和城市规模的不断扩大，相继建设了越来越多的大型钢结构公共建筑，如鸟巢、中央电视台新大楼、国家大剧院等。“钢结构设计”课程是土木工程专业重要的专业课程之一，是“钢结构原理”的后续课程。[1，2]该课程旨在讲解典型钢结构建筑的构造及设计，使学生掌握建筑钢结构的设计方法和手段，把“钢结构原理”中学到的各部分知识结合起来，并熟悉当前钢结构建筑领域的最新结构形式及其发展。
经调查，目前该课程的教学内容多以传统钢结构建筑为主，教学方法也多是书本知识讲授配以课后习题的方式。在学生学完“钢结构原理”后，这样的教学方法无法使学生在知识迁移、能力提升上获得有效的帮助。而目前实际工程中需要毕业生能够在校门和工作岗位间进行无缝对接，这就需要学生在设计类课程的课堂教学中能够有效、全面地接触实际工程案例，掌握目前新型空间钢结构工程的设计理念和方法。因此，实践能力的培养显得尤为重要。目前在该课程的教学中，如何将实践能力培养很好地融入课堂教学之中，目前还未见到有效的实施方法。
本研究正是在这样的背景下，通过对该课程教学内容和教学方法的改革，达到将实践能力有效贯穿到课堂教学中的目的。
一、“钢结构设计”课程的性质和教学特点
目前，“钢结构设计”是三峡大学（以下简称“我校”）土木工程专业本科生的一门专业基础必修课。课程任务和目的是：使学生熟悉各种类型建筑钢结构体系的基本形式和结构布置、结构体系的受力分析以及设计中的主要问题，同时还了解钢结构的制作、安装、防火及防腐蚀等；初步掌握建筑钢结构的设计过程和设计计算的主要方法，熟悉相关的规范条文；了解目前新型空间钢结构的结构体系及其发展趋势，熟悉常用钢结构设计软件并能初步使用；培养学生做到能够应用钢结构原理和设计的基本知识，分析和解决实际工程中的问题。
本课程作为土木工程专业的重要基础课，内容较多，涉及轻钢门式刚架结构、重型钢结构厂房结构、多高层钢结构建筑、大跨度屋盖结构、网架和网壳结构大跨度。设计方法中既包括了力学理论推导，又包括大量的构造要求，同时又与相关规范及工程实际联系密切，公式、图表、规范条文多，具有综合性、技术性以及应用性等特点。[3]
由于目前学生所见到的建筑物大部分还是钢筋混凝土结构，导致学生对钢结构建筑很陌生，从而觉得“钢结构设计”这门课程很难，产生了畏惧心理。加之学生们没有实际工程经验，在本门课程学习中对工程设计也很陌生，因此，“钢结构设计”课程在教学中和其他课程相比，需要有所突破。除了采用传统的教学手段之外，更需要通过丰富的方法来培养学生的实践能力。通过有效的教学方法培养学生的理论分析能力和实际工程设计能力。
二、教学手段和方法的改革
1.工程实际案例教学法引入课堂
实际工程是工科类课程教学最具有活力的资源，把实际工程引入课堂实施案例教学，不仅可以丰富教学内容，还可以做到理论联系实际，使书本中枯燥的理论活起来。大量工程实例的融入使课堂生动丰富，第一堂课的绪论中即通过海量的钢结构实际工程图片介绍目前最新的各类钢结构建筑，让学生在感叹中步入钢结构领域，激发他们浓厚的学习兴趣。[4]
在接下来的教学中，工程实例贯穿整个理论教学。虽然建筑物的外形变化万千，但都是由一个个基本体系组成的，因此，设计原理的讲解决不能脱离工程实际。在讲解每一种受力体系前，先找来代表性的工程实例，抽象、简化成力学模型，分析相关构件的受力性质、破坏机理，从而引出基本概念、设计原理和相关知识点。案例教学中注重时效性并跟踪前沿发展，如2008年北京举办的奥运会，在课堂上着重引入奥运场馆作为案例教学，如国家体育场——鸟巢、国家游泳中心——水立方等著名钢结构建筑；在2010年上海世博会期间，课堂上着重引入世博会中的典型钢结构场馆作为案例教学，如中国馆、澳大利亚馆、西班牙馆等，使学生能够了解最新的钢结构进展和发展方向，有助于学生在今后的学习工作中养成实时跟踪专业领域最新发展的良好习惯。
除了介绍成功的工程实例外，典型工程事故分析也必不可少。事故分析是理论研究的有力佐证材料，事故的发生是对设计理论的验证。把典型事故发生的原因从力学的角度加以分析，把所得到的结果引入课堂教学，有助于加深学生的印象。
2.多媒体授课方法和传统授课方法的综合采用
现代教学手段是利用现代科学技术制作、储存和传递教学信息。它的应用可以实现教学过程的最优化和教学信息传递的标准化，是目前高校教师普遍采用的教学手段，但是要注意合理地利用。这是因为“钢结构设计”以力学结构计算为主，力学分析以传统的板书形式教学效果更好，对于构件的设计过程等用多媒体演示较好。
课程中，钢结构的发展简介等用多媒体手段就较好，这部分教学采用多媒体进行授课。由于在简介部分需要向学生传送大量的信息，因此，直观的图片和工程录像是最好的方法。对于桁架的设计，这部分教学内容比较抽象，应合理运用现代教育技术和手段，利用多媒体进行授课。对于构件分析和施工焊接流程采用大量的工程图片、动画演示以及录像资料，演示如临其境，清晰明了，达到了非常好的效果。同时，现代教学手段所提供的感性材料使教学活动更加生动有趣。通过视觉和听觉的刺激加深感知度，提高教学效率和学习质量。
课程中，对构件的力学分析采用传统法进行板书讲解，一笔一画地板书带领学生逐步了解、熟悉和掌握教师所讲授的知识，使学生能够看到基础构件的受力情况，由外力到内力，然后决定结构的稳定性。这一环环相扣的结构设计基本方法的板书演示，能够让学生通过教师逐步深入的讲解，了解得更加透彻，这种讲解加深了学生的印象，取得了良好的效果。[5]
3.钢结构专业设计软件引入教学
目前的钢结构行业已经广泛采用专业软件进行全程的设计和绘图，学生在校园里如果不能提前接触和了解这类软件的使用方法并初步掌握其技巧，则会在走上工作岗位后一下子手足无措，无法在短时间内适应钢结构设计软件，对工作带来不利影响。钢结构设计计算机化程度比较高，而企业对大学生的要求是上手快，但大多数高校本科阶段并不教授最常用的钢结构设计软件的使用方法和一般技巧，学生一旦进入钢结构设计领域难免会觉得无所适从。将国内目前最常用的钢结构设计软件引入教学，使学生在校期间就能掌握必要的设计技能，可以有效地增强学生在就业市场上的竞争力，同时这种做法也会受到企业欢迎。