試論結合創(chuàng )新性實(shí)踐教學(xué)模式的結構設計原理
試論結合創(chuàng )新性實(shí)踐教學(xué)模式的結構設計原理
試論結合創(chuàng )新性實(shí)踐教學(xué)模式的結構設計原理課程教學(xué)研究
論文摘要：結構設計原理是高校土木工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)主要的專(zhuān)業(yè)基礎課程，包括了理論分析和試驗研究。在其課程教學(xué)研究中結合了創(chuàng )新性實(shí)踐教學(xué)模式，對教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節和工程設計實(shí)踐教學(xué)內容進(jìn)行了探索。首先融合發(fā)現教學(xué)法和問(wèn)題教學(xué)法，提高了學(xué)生創(chuàng )新思維；結合“大學(xué)生創(chuàng )新性試驗項目”的開(kāi)展，加強了學(xué)生動(dòng)手試驗能力；利用工程設計實(shí)踐，為學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的形成打下了堅實(shí)的基礎。
論文關(guān)鍵詞：結構設計原理；實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng )新性試驗；工程設計
在土木與建筑結構發(fā)展日新月異的今天，混凝土結構依然是各種工程結構的主體。結構設計原理這門(mén)課程主要討論各種工程結構的基本構件受力性能、計算方法和構造設計原理，是學(xué)習、掌握橋梁工程和其他道路人工構造物設計的基礎。結構設計原理也是高校土木工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)主要的專(zhuān)業(yè)基礎課程，包括了理論分析和試驗研究，還有各種設計規范和具體工程實(shí)踐，信息量大、綜合性強、教學(xué)難度大。經(jīng)過(guò)數年教學(xué)實(shí)踐，筆者在啟發(fā)學(xué)生培養創(chuàng )新思維、具有熟練的結構設計能力方向進(jìn)行了一些探索，取得了較好的效果。
一、改革教學(xué)方法，培養學(xué)生的創(chuàng )新思維
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)方法的改革實(shí)驗蓬勃興起，教學(xué)方法有了較大的革新與變化，特別是生理學(xué)、心理學(xué)的新成就以及現代化教學(xué)手段的運用，為方法的革新提供了重要條件。國內外一些學(xué)者在教學(xué)改革的實(shí)踐中創(chuàng )造了發(fā)現教學(xué)法、問(wèn)題教學(xué)法、研討教學(xué)法、微型教學(xué)法、掌握學(xué)習法等多種教學(xué)方法。筆者根據結構設計原理教學(xué)改革實(shí)踐的經(jīng)驗和素質(zhì)教育的要求，將發(fā)現教學(xué)法和問(wèn)題教學(xué)法相結合，積極培養學(xué)生在結構設計原理課程學(xué)習中的創(chuàng )新思維。
發(fā)現教學(xué)法也稱(chēng)探索教學(xué)法，是由美國結構主義心理學(xué)家和教育家布魯納在《教育過(guò)程》中提出來(lái)的，他主張學(xué)生在教師的指導下，像科學(xué)家發(fā)現真理一樣，通過(guò)自己的探索發(fā)現事物的起因和事物的內在聯(lián)系，從中找到規律，形成自己的概念。而問(wèn)題教學(xué)法是20世紀60年代末70年代初由前蘇聯(lián)教育家M.A.洛尼洛夫等人研究提出的，即通過(guò)教師在課堂上形成一種問(wèn)題情境，啟發(fā)學(xué)生自己去探索、尋找答案，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性。這兩種方法都重視對學(xué)生創(chuàng )新思維的培養，可以有機地結合起來(lái)，按照“提出問(wèn)題→發(fā)現、討論和鉆研→新問(wèn)題”的循環(huán)流程進(jìn)行課程教學(xué)。其具體教學(xué)步驟為：確立和說(shuō)明對學(xué)生有興趣的問(wèn)題（引導部分）；把這些問(wèn)題分成若干有聯(lián)系的提問(wèn)（關(guān)鍵點(diǎn)）；提出可能的答案；搜集和組織有關(guān)資料（調研部分）；鉆研和討論這些資料、概況出結論（具體教學(xué)內容）；證實(shí)結論（歸納總結要點(diǎn)）；提出新問(wèn)題（下次課的引申）。在上述基礎上，教師再把學(xué)生引導到需要在下一次課中解決的新問(wèn)題上。在結構設計原理課程教學(xué)中，由于筆者在承擔多項國家級和省部級科研課題研究過(guò)程中大量收集了國內外土木工程方面的技術(shù)資料，探討了本學(xué)科前沿知識，掌握了本專(zhuān)業(yè)范圍的許多新理論、新成果和設計、施工的新方法、新工藝，因此在課堂教學(xué)中可以將新穎的科學(xué)研究問(wèn)題與基本教學(xué)內容相聯(lián)系，作為問(wèn)題提出，激發(fā)同學(xué)們的興趣，引入到課程的教學(xué)中，啟發(fā)學(xué)生思考。
發(fā)現教學(xué)法和問(wèn)題教學(xué)法的結合改變了傳統教學(xué)中單向傳授的局面，把教師的講授和同學(xué)的積極思維活動(dòng)結合了起來(lái)，加強了教學(xué)中的啟發(fā)性、探索性和研究性。
二、設計創(chuàng )新性試驗，充實(shí)教學(xué)環(huán)節
結構設計原理課程與學(xué)生以前學(xué)習的基礎課程有所不同。由于混凝土材料本身的不均勻，使得有些計算理論還不夠成熟，處于半理論半經(jīng)驗狀態(tài)，混凝土結構材料性能的離散性使混凝土結構基本理論須由鋼筋和混凝土材料性能以及結構構件的受力性能的試驗研究來(lái)驗證。因此它是實(shí)踐性很強的課程，和試驗研究密切相關(guān)。在結構設計原理課程教學(xué)過(guò)程中，實(shí)踐性試驗教學(xué)既是課程教學(xué)的重要內容，又是確保教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節。為此，在具體教學(xué)實(shí)踐中要及時(shí)、準確而又有機地結合實(shí)際試驗、科研和工程實(shí)例，理論緊密聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用。
筆者所在學(xué)校每年定期開(kāi)展了大量“大學(xué)生創(chuàng )新性試驗項目”研究活動(dòng)，教師可以結合自己所研究的內容設計申報相關(guān)科研項目，組織學(xué)生參與。教師參與的有關(guān)科研課題中與混凝土結構相關(guān)部分的試驗也可以讓同學(xué)們積極參與和觀(guān)摩，并且在條件允許的情況下，學(xué)生還可以進(jìn)行新建代表性工程上部主體施工過(guò)程實(shí)例觀(guān)摩，利用試驗課和課余時(shí)間到實(shí)驗室、預制廠(chǎng)和工程現場(chǎng)，讓學(xué)生動(dòng)手制作或觀(guān)摩實(shí)習。他們才能更透徹地掌握構件的受力性能以及理解鋼筋和混凝土的材料特性。試驗研究有利于促進(jìn)學(xué)生對知識的深入理解和掌握。
此外，教師在試驗教學(xué)手段上可采用CAI課件、仿真計算軟件、網(wǎng)絡(luò )等先進(jìn)的輔助手段，把試驗原理、試驗方法和試驗過(guò)程清晰地展現在學(xué)生面前，形象直觀(guān)，易被學(xué)生接受。
三、結合工程設計實(shí)踐，提高學(xué)生應用能力
結構設計原理課程既具有理論性和科學(xué)性特點(diǎn)，又具有實(shí)踐性和工程性特點(diǎn)。工程實(shí)踐教學(xué)可以鞏固和深入理解已學(xué)的理論知識，并為后續課程的學(xué)習積累感性知識。結構設計課程的教學(xué)與工程實(shí)踐教學(xué)也是相輔相成的。因此課程教學(xué)必須針對實(shí)際工程需要，面向工程，重視實(shí)踐性環(huán)節，這樣才能有利于培養更多土木工程領(lǐng)域的高素質(zhì)專(zhuān)業(yè)人才。結合工程設計實(shí)踐包括兩個(gè)方面：掌握專(zhuān)業(yè)規范的應用和熟悉工程設計過(guò)程。
在土木工程領(lǐng)域，各種國家標準和行業(yè)規范的作用極其重要，它們覆蓋了工程領(lǐng)域的方方面面。例如在公路行業(yè)，進(jìn)行實(shí)際橋涵設計就必須遵守《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》，并且結構設計原理課程也是結合相關(guān)規范進(jìn)行編寫(xiě)的。掌握現行規范應用是學(xué)生進(jìn)入土木行業(yè)的敲門(mén)磚。教師在課程教學(xué)中，可以積極引導學(xué)生學(xué)習相關(guān)規范條款。規范條款系統性強，內容全面，可以豐富學(xué)生的知識面。學(xué)生在學(xué)習的過(guò)程中拓寬了自身的視野，同時(shí)也為學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的形成打下堅實(shí)的基礎。
另一方面，在結構設計原理課程教學(xué)過(guò)程中，教師可以適當結合實(shí)際土木工程項目的設計，讓學(xué)生初步熟悉實(shí)際工程設計過(guò)程，增加他們對課程學(xué)習的興趣。課程教學(xué)時(shí)教師提供給學(xué)生實(shí)際工程的設計圖紙，在正常課堂教學(xué)的前提下，結合各章節的主要內容，及時(shí)解釋實(shí)際工程結構的設計施工圖，讓學(xué)生進(jìn)行初步識讀。例如：教師在講授鋼筋混凝土材料物理力學(xué)性能指標以及設計強度指標和荷載效應組合時(shí)，可以結合實(shí)際橋梁施工圖設計中設計說(shuō)明部分，對各項指標應用進(jìn)行詳細講解。
工程設計實(shí)踐教學(xué)是結構設計原理課程中的重要環(huán)節，對課程教學(xué)的促進(jìn)作用非常明顯，所以，重視工程設計實(shí)踐教學(xué)的效果對學(xué)生理論知識的提高和實(shí)踐經(jīng)驗的獲取是非常重要的。同時(shí)，建立靈活的課程教學(xué)機制，給學(xué)生提供一邊學(xué)習一邊工程設計實(shí)踐的機會(huì )，讓學(xué)生帶著(zhù)課堂上的問(wèn)題到工程設計實(shí)踐中去驗證，也可以帶著(zhù)實(shí)際工程設計中的問(wèn)題在課堂上找根據。理論和實(shí)際相結合，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習熱情，加深學(xué)生對理論知識的理解，同時(shí)也增加了學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗。
四、結語(yǔ)
經(jīng)過(guò)數年對結構設計原理課程教學(xué)的探索，其教學(xué)改革取得了一定的成效，主要體現在以下幾方面：
一是學(xué)生的創(chuàng )新思維逐漸提高。將發(fā)現教學(xué)法和問(wèn)題教學(xué)法結合，改變了傳統教學(xué)中單向傳授的局面，加強了結構設計原理課程教學(xué)中的啟發(fā)性、探索性和研究性。
二是學(xué)生試驗能力得到加強，鞏固了理論學(xué)習效果。教師結合“大學(xué)生創(chuàng )新性試驗項目”的開(kāi)展，組織學(xué)生完成了多項混凝土結構方面的科學(xué)研究，提高了學(xué)生動(dòng)手試驗能力，促進(jìn)了學(xué)生對結構設計原理知識的深入理解和掌握。
三是學(xué)生解決實(shí)際工程設計問(wèn)題的能力得到提升。理論和工程設計實(shí)踐相結合，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習熱情，加深了學(xué)生對理論知識的理解，同時(shí)也增加了學(xué)生的工程實(shí)踐設計經(jīng)驗。學(xué)生拓寬了自身的視野，也為其專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的形成打下了堅實(shí)的基礎。
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