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土木工程高层建筑结构教学改革

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摘要:为了合理规划教学计划,激发学生的学习兴趣,提高学生的知识应用能力及解决实际工程问题的能力,文章分析了应用型高校土木工程专业高层建筑结构课程教学现状和改革措施,措施包括明确教学目标;增加实验教学课时,增强学生实操能力;精选教学内容;结合工程实例背景。

关键词:应用型本科高校;土木工程专业;高层建筑结构

高层建筑结构是土木工程专业的一门专业课程,在土木工程专业学科知识体系中,这门课程专业性强,所需要的基础知识点繁多,需要学生在掌握土木工程材料性质、建筑荷载计算传递、力学分析计算等准备知识的基础上才能学好这门课程。随着城市建设的发展,高层建筑也得到了快速发展,相比早期,近年来新建设的高层建筑体现出更加鲜明的特点[1]。针对近年来新建设的高层建筑的特点,基于应用型本科高校教学目标,笔者对现有的高层建筑结构课程教学改革浅谈几点思考。

一、高层建筑结构教学现状

(一)教学目标定位不明确应用型本科高校教学宗旨是培养应用型人才,其教学目标在于培养的人才能够在理解知识点的基础上,根据具体工程实例对专业知识进行灵活应用[2],其落脚点在于“应用”。土木工程专业服务于基础建设产业,更加强调从业者拥有对专业知识正确应用的能力,契合应用型高校的教学宗旨。但由于“应用型高校”的理念近些年才提出,广大教育从业者尚未完全理解、接受这一新的教学理念。故现有的大部分高校土木工程专业的高层建筑结构课程多存在教学目标定位不明,依然采用科研型本科高校的教学标准,教学大纲多沿袭早期材料,教学内容中多着重于理论知识的讲解,而涉及对知识的应用则甚少。

(二)实践教学不足,学生实操能力较弱现有的高层建筑结构课程教学重理论而轻实践,存在学生普遍实操能力较弱的现象。基础理论知识的教学固然有其在学科中的重要作用,但对于应用型本科高校而言,考虑到其教学目标在于对知识的应用,单纯的重视理论而轻视实践的教学不足以落实应用型本科高校的教学目标。现有的大部分高层建筑结构课程教学均对基本原理详细讲解,但对于基本原理的应用实操涉及教少,导致学生对部分知识的掌握只能停留在浅显的认识程度上,不具备相应的应用能力。

(三)教学内容繁杂高层建筑结构课程涉及的理论知识及施工技术较多,主要包括高层建筑结构体系与结构布置、概念设计与抗震设计、荷载作用与结构计算原则、构件设计、构造要求及基础设计等,涵盖了高层框架、剪力墙、框架一剪力墙、简体结构和组合结构等内容。同时,在高层建筑结构课程中,其理论计算还涉及结构力学、弹性力学、塑性力学等力学知识点。从整体上来看,教学内容繁杂,知识点冗繁,且偏重于计算,学生的掌握难度大,影响教学成效。(四)知识点缺少工程背景的结合现有的高层建筑结构课程教学中缺少对工程背景的结合。由于城市用地面积紧张,高层建筑结构在新建工程中的所占比例越来越大,高层建筑结构的工程实例越来越普遍,而在教学中所采用的工程实例依然是几个陈旧的例子,诸如“上海金茂”“台北101”“希尔斯”等,且多出现在绪论章节,而涉及具体知识点讲解时又鲜有与工程实例结合。又如现在部分城市土地出让文件中要求项目必须带有一定数量的车位,这导致大部分的楼盘均采用大底盘地下室带高层塔楼的结构形式,而现有的课程教学中缺少对这一工程背景的交代。

二、高层建筑结构课程教学改革实施策略

(一)明确教学目标针对定位为应用型本科高校的院校,教师应该深刻理解应用型高校培养能够在理解知识点的基础上,根据具体工程实例对专业知识进行灵活应用的人才的教学目标,具体到高层建筑结构课程上,即体现为培养能够正确认识高层建筑结构体系、受力特点,重点掌握结构模型建立并计算、结构计算结果设计并绘制的人才。在此前提下高标准要求学生,培养学生对高层建筑结构这门学科的学习兴趣,提高学生应用知识的能力。

(二)增加实验教学课时,增强学生实操能力现今的高层建筑结构课程以理论授课为主,可相应增加实验教学课时,同时对部分偏理论性的内容进行删减,降低相关内容的考核要求,将识记量较大的内容改为认知,同时在保证总课时不变的情况下将所减少的理论课时转为实验课时,增加实验教学课时。以某应用型高校土木工程专业为例,现有的高层建筑结构课程安排40个课时,全部以理论授课的形式进行,其中剪力墙结构、框架-剪力墙结构的近似计算这部分的内容占用了6个课时,可将这部分的理论授课减少为2个课时,另增加4个课时的上机实操课时。上课地点调整到机房实验室,课前可安排学生进行软件程序教学视频预习观看,在课堂上采用学生动手操作,教师针对性辅导的方式进行,发现问题及时反馈,增加师生互动,增强学生实操能力。

(三)精选教学内容高层建筑结构课程是一门理论性、系统性、科学性较强的专业课,鉴于行业的发展,有必要根据学生的培养层次,精选教学内容。为了符合应用型人才培养要求,在选择教学内容时,可以以《高层建筑结构》(吕西林主编,武汉工业大学出版社)这本教材为主线,加入有关常用软件应用等实践性较强的内容。在此基础上,还要引入专业领域的新知识,增加电算建模、工程实例平法施工图认知两项内容。另外,可以简化框架、结构、侧移、计算这部分的内容,确保教学内容简明扼要、通俗易懂、重点突出,以增强教学效果。

(四)结合工程实例背景现有的高层建筑结构课程教学中对工程实例的介绍主要出现在绪论部分,且以概念介绍为主,较少有涉及具体的知识点和以工程实例为背景的应用,知识点没有工程实例作为依托论述起来相对比较晦涩,故此应加强在知识点教学时结合工程实例背景。在进行结构规则性判断时,通过采用实例高层建筑柱网平面图,对其柱网进行分析,判断诸如剪力墙间距、剪力墙截面长宽比、翼缘宽度等取值是否合理,提高学生解决实际问题的能力。在进行框架结构、剪力墙结构设计时,通过采用实例框架结构或剪力墙结构,逐条阐述相应理论知识点。工程实例背景的引入,能够使学生对知识有更直观的认识,理解起来也更容易,同时在一定程度上也能相应地增加工程经验。具体而言,通过让学生上机建模实际工程项目,观察结构质心和刚心的位置并查看结构的扭转效应,验证教材中质心与刚心尽量重合的阐述是否合理可行。另外,对于工程实例中经常会出现的一些关键数据,鼓励学生熟悉记忆。再者,由于已出现多起因基础结构设计不当导致的工程事故[3],教师可选择典型事故案例,进行基础失效导致的工程事故案例分析,强调高层建筑结构基础设计的重要性。

三、结语

本文基于现今所采用的高层建筑结构课程教学方案,提出了教学方案中存在的教学目标定位不明、实践教学不足,学生实操能力较弱、教材内容更新不及时、知识点缺少工程背景的结合等问题,并针对问题提出相应的明确教学目标、增加实验教学课时,增强学生实操能力、改革教学内容、结合工程实例背景等教学改革措施,其目的在于合理规划教学计划,激发学生的学习兴趣,提高学生的知识应用能力及解决实际工程问题的能力,宗旨在于培养土木工程专业应用型人才。

参考文献:

[1]吕西林.高层建筑结构[M].武汉:武汉工业大学出版社,2001.

[2]吴晓义,唐晓鸣.应用型本科高校的发展定位、指导思想与校本特色[J].广东培正学院论丛,2008(1):16-20.

[3]张志德.高层住宅桩基础施工质量事故的分析及处理[J].有色金属设计,2010,37(4):33-38.

作者:郭金龙 单位:福建江夏学院工程学院

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