结构工程师论文10篇

结构工程师论文篇1

论文摘要:计算机的滥用日益威胁着公众的安全,有意改变这种现状的人只是极少数,有能力改变这种现状的人也只是极少数. 在工程界不少人迷信:计算机是知识的源泉,计算机是解决工程问题的源泉,计算机具有令人信赖的“智慧”。这些迷信都大大背离了事实,不可以简单地信赖计算机。有些人自称是结构工程师,但他们把计算机作为知识、经验、思维的替代品,而把自己对结构工程的无知隐藏在计算机的黑匣子里。有责任感的工程师必须保护公众免受这些人滥用计算机所带来后果的影响。他们必须认真地想一想,有没有什么办法,使人们免受这些迷信的影响。 论文关键词:结构计算 设计软件 设计制*** 计算机是知识、经验和思维的替代品。纵观当今世界,这种非常令人不安的观点正在结构工程师中逐渐蔓延。人们似乎越来越愿意相信计算机使他们能对工程作出正确的判断,而根本不去想一想,如果没有计算机同样的工作需要哪些必要的知识和经验。按百分比计迅速增加的工程师相信,解决工程问题的专业知识就是怎样使用计算机以及计算机本身的专业知识。在结构工程界,把使用计算机的能力当成能胜任工作的证明,作为一种观点正在象传染病一样到处蔓延。大量的结构工程师确实相信,他们仅仅简单地依靠计算机就可以“解决”工程问题了,而没有认识到高质量的工程只能是渊博的工程理论知识,大量的经验,以及艰辛的脑力劳动相结合的产物。 问题是过分强调自动化技术是以削弱实际知识为代价的,过分强调也演变成了不学习实际知识的借口。从教育和实践两方面来看,如此过分强调计算机带给朝气蓬勃的年轻工程师们一个错误的信息,工程学习和工程实践就是轻松地使用菜单和用计算机生成五颜六色的***画。 在工程设计环境中利用信息自动化技术有很严重的负面影响,信息自动化技术象***一样能轻易地诱使大脑相信其虚幻的安全性,知识性和能力。在这些自动化技术实现其真正的价值以前,设计工程师必须不依赖计算机,而用学识和经验去解决工程问题。非常不幸,我们变得如此依赖于计算机,以至于正在迅速丧失不依赖计算机进行计算工作的技能。 与那些只有依赖计算机才能“解决”工程问题的人讨论问题时,一个称职的结构工程师什么样的痛苦和挫折没有经历过?这些人(不要把他们跟真正的工程师混为一谈)已不再有能力,或者从来没学过,不依赖计算机解决工程问题。从根上他们不懂得,计算机不可能记录有关模型、分析和设计的一些技巧。可以这样认为,除了具有快捷的计算速度以外,计算机程序只是一些离散的知识。这些人没有认识到,知识已经远远超过了有限的计算机指令所能编程的界限。真正的工程知识是经验,直觉,灵感,领悟力,创造力,想象力和“认知”的巨大综合体,它超越了任何计算机程序和程序员对结构工程的“理解”。恰恰相反,这些人认定世界是一个巨大的有限元模型,而计算机能够并且也应该自动地建立模型,进行分析,完成设计,打印出最终结果。“工程师”能做的,仅仅是区分规格和需求,给顾客开发票,牟取利润,并且迅速找到新项目。 今后,只有越来越少的工程师能***地(即不依赖计算机)找出结构工程问题的正确解答,这种对计算机的依赖性将会带来巨大的麻烦。随着对计算机的依赖程度的不断上升,谁来解决工程问题?是那些没有或只有很少的结构工程知识和实践经验的程序员,或是有其他专业学位而不是结构工程学位的程序员来做?计算机现在不是,也永远不会是解决工程问题的源泉。只有合格的工程师才能正确地解决工程问题。如果结构工程师们继续制造这样的氛围,在结构工程实践中,首先靠计算机,而不是靠有学识、有创新和有丰富经验的结构工程师本身,就能够解决大部分结构工程问题,那他们就是自欺欺人,也欺骗了他们的服务对象。 在今天的现实生活中,结构工程师发现了一种既非常有效又方便的方式去为顾客服务,它不需要花费大量的时间和金钱去学习或理解结构工程模型,分析和设计的细节。这种“方式”就是计算机。工程师们现在的行为方式符合宇宙的自然规律,即用最低的能量消耗前进。现在,越来越多的结构工程师对

结构工程师论文篇2

论文摘要:在工程结构计算中,应该合理的利用计算机的验算速度的快捷,但不能让计算机替代结构工程师的对专业知识的钻研、工程设计经验的积累、工程设计思想的思考、工程结构计算过程的理解。

从20世纪八十年代开始,在水利、水电、建筑、公路等各种工程建设的勘察设计工程中,就开始引入了计算机替代人工进行计算的计算机应用技术的应用,但是现在很多刚离校就业的大学生们,完全依赖着计算机,以计算机的计算数据为准,进行工程设计,这对工程建设的安全是极大的威胁。对工程勘察设计工程师进行正确应用计算机技术进行工程勘察设计工作的教育和提醒,是当前应该注意的比较突出的一个问题。

1结构工程中计算机技术应用现状

随着计算机硬件技术、软件技术的高速发展。各种计算机应用程序的开发形成了这一批结构工程师从走出校门,就在计算机上进行结构工程计算、设计。他们不再经历老一代结构工程师们通过手工计算的过程。甚至迷信计算机,以为计算机是解决工程问题的源泉,简单地信赖计算机。随着大量的计算机软件的开发,但又缺乏对计算机软件的质量的保证,包括对软件开发者和其技术支持的技术资质证明;软件开发商的质量保证、质量控制过程的严格评价,软件中所用技术的理论依据的严格评价;简单和复杂例题测试结果的严格评价及其与其他***求解结果的比较;等等很多威胁到工程结构安全的问题,被计算机软件应用的发展所掩盖了。

在当今世界,计算机的滥用开始日益威胁着公众的安全,计算机被抬高到了是知识、经验、思维的替代品。人们越来越愿意相信计算机使他们能对工程作出正确的判断,而很少有人在想,特别是年轻的结构工程们更很少去想,如果没有计算机,结构设计工程中需要哪些必要的知识和经验。大家都相信,解决工程问题的专业知识就是怎样使用计算机以及计算机本身的专业知识。甚至把使用计算机的能力当成能胜任工作的能力。大量的结构工程师们相信,他们仅仅依靠计算机就可以“解决”工程问题。没有人认识到高质量的工程只能是渊博的工程理论知识、丰富的工程实践经验、以及艰辛的脑力劳动、高质量的设计思想相结合的产物。

在工程结构设计计算中利用计算机自动化技术已有了很严重的负面影响,它使年轻的一代结构设计工程师们相信计算机的安全性、知识性和能力。他们变得如此依赖计算机,以至于丧失了不依赖计算机进行计算工作的能力。他们不懂得,计算机不可能记录有关模型、分析和设计的一些技巧。在现实工程实践经验中,工程结构,特别是水利水电工程结构的模型是千差万别的,计算机不可能识别上千万种工程设计思想,除了具有快捷的计算速度以外,计算机程序只是一些离散的知识。而真正的工程知识是经验、直觉、灵感、领悟力、创造力、想象力和“认知”的巨大综合体,它超越了任何计算机程序和程序员对结构工程的“理解”。

现代工程具有复杂的理论依据、集体的设计思想,依靠计算机是不可能让人们学习有意义的经验的。越来越多的工程师们都期盼计算机软件能将结构工程设计程序完全自动化。希望在解决工程问题时他们只需要区化类型和条件,让程序自动生成必要的数学模型,完成复杂而重复的分析和设计过程。最后由制***工具完成设计***纸。这样,结构工程唯一的责任就是明确所要解决的问题,然后评价最后的设计“成果”。而对于是否能可靠的检测特征值,在进行分析时是否用了足够的模型、状态,或计算机建立数学模型的理论是否正确,是否符合工程实际的特征,分析结果对工程结构敏感部位是否敏感,计算结果是否在条件允许范围之内,是否能根据实际的工程结构模型对某些边界条件进行调整。这些在年轻一代的结构工程师们心中,都变得模糊不清。

很多软件开发商,在对计算机知识的精通之外,毕竟不是结构工程师,专业技术知识肯定有着各种方面的欠缺。计算机是一种工具,不可能替代人的脑力劳动、人的知识、经验的积累,计算机能处理大量的信息,但计算机程序是没有多少工程实际工作经验的程序员编制的,程序对工程建立的数学模型也不会很完善,在计算中,即使是错误的信息,计算机也不可能识别,同样的都在计算机上显示给专业技术工程师们。这就要求专业技术工程师们自己能通过专业技术知识的掌握,来控制设计计算中的偏差。

在软件的实际应用方面,那些只有极少经验、极少学识、年轻的结构工程师依靠计算机软件来解决极度复杂的结构分析和设计问题。他们对结构力学基本原理和设计规范的背景知识了解很少。无法判断程序算法所蕴含的假设和步骤,也无法判断计算机运算结果的质量。宁愿相信计算机程序产生的任何结果都是正确的,无法怀疑计算机作出的所有结果,以及用***的例题校验结果。

2在工程结构设计计算中正确合理的应用计算机技术

首先,在年轻一代的结构工程师中,应让他们对工程设计的危险性、对公众安全的威胁、对工程建筑设计的责任感有一定的认识,结构工程师应该知道,工程结构特性是由结构工程设计的质量决定的。真正的结构工程师,应该不用计算机就能工作,计算机应用技术本身并不是坏事,问题的核心是在结构工程计算中计算机的使用方法,不能滥用计算机。要强调工程实践中知识、专业技术以及经验的重要性,了解“为什么”这样设计才是关键。专业的结构工程师应在参加工作的最初一段时间内,对结构工程设计计算进行手工求解,了解手工求解的原理、基本原则和提炼模型、识别计算结果中的错误,解决问题的其他方法,判断计算结果的有效性。对计算机的计算结果应持批评态度,尊重工程实践经验,通过工程实践学习工程设计,强调从那些资深的或有经验的结构工程师那里学习结构工程设计。不依赖计算机解决工程问题,经常怀疑计算机,在没有深入的谁以前不使用计算机的结果。在被工程师证实正确之前,假设计算机提供的结果是错误的。在用计算机求解之前,必须先知道答案。不崇拜计算机,而崇尚知识和经验,提倡全面了解工程理论和实践中的所有经验。

结构工程师论文篇3

关键词:结构力学 卓越工程师 教学改革 教学效果 教学质量

中***分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)05(c)-0111-02

“卓越工程师培养计划”(简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务,对促进高等教育面向社会需求培养人才,全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。目前“卓越计划”已经在全国的大多数工科院校部分专业陆续的开展落实,安徽工程大学(以下简称“我校”)土木工程专业于2012年入选省级卓越计划培养专业。卓越计划的特点有三:一是企业深度参与培养过程;二是学校按照通用的标准和行业标准培养工程人才;三是强化培养学生的工程实践能力和创新能力。在卓越计划背景下,作为土木工程专业主干核心课程的结构力学如何与卓越工程师联系起来?课程体系应进行怎样的改革?该文基于上述问题,分析结构力学教学现状,并提出教学改革措施。

1 结构力学教学现状

我校现有土木工程、工程管理、给排水工程三个专业开设结构力学课程,其中工程管理和给排水工程专业实行少学时教学,即开课48学时。土木工程专业实行多学时教学,静力学部分和动力学部分学时分配为80+32共计112学时。针对土木工程专业目前存在的主要问题有以下三个方面。

1.1 教学手段单一,缺乏创新性

结构力学课程理论性较强,讲授内容繁多,教学方法以传统的理论教学为主,通过黑板书面授。一个问题通常反复讲解直至学生弄懂为止。教师很少指导学生自学、让学生自己论证某个问题,久而久之,学生只知道被动的接受,对老师的讲课产生依懒性。教师注重教学内容的重点和难点,忽视了不同教学方法能给学生带来兴趣。教和学都变得极为枯燥。教学手段的单一,缺乏创新,学生一味的依赖教师的课堂讲解,而不主动的思考,这样就难以达到对学生实践创新的素质培养的要求。

1.2 实践经验较少,实际动手能力较差

结构力学课程归根结底是为工程实践服务的,传统的教学模式中,实践性学时太少,学生真正将理论知识与实践结合起来的机会更少。导致培养出来的学生,不能称之为真正意义上的专门性应用型人才。更不能言之为卓越工程师了。

1.3 考核方式单一,传统试卷类型阻碍创新思考

传统的考试模式,仍然是对课程内容中的重点、难点进行归纳总结,采用典型的试题来考核学生对知识的理解和掌握情况。尤其是目前大多数院校土木工程相关专业的研究生入学考试都会选择结构力学作为专业课程进行考核。一方面教师突出重点难点,力求使学生成为结构力学计算高手;另一方面,部分学生为了应付考试过关不惜强记典型例题的求解步骤。这些从一定程度上讲都阻碍了学生发散思维和创新能力的发展。

2 结构力学教学改革的相应措施

2.1 探讨不同的教学方法

针对传统教学方法存在的不足,卓越计划下的结构力学教学方法可以灵活多样。教师应采取启发式教学,培养学生***思考和创新的能力。授课方式可以加入现代多媒体技术,对工程实例模拟,以动画等形式在课堂上为学生展示,同时授课也不局限于实际的课堂教学,应努力创造条件,通过下车间、下工地的实地讲解等方式调动学生学习的兴趣和热情。亦可以采取教学互换的模式(即对一些重要知识点提前布置任务,可以让学生作为讲解老师,到讲台上为大家讲解)来提高学生对知识点的掌握和理解,从而提高教学质量。

2.2 加强学生的实践教学环节及动手能力

结构力学知识不仅解答书本上的力学问题,而且和建筑结构设计与分析、建筑结构施工、建筑结构加固与改造等工程实践是密切联系的。因此,学校必需努力为学生创造条件,搭建实践教学平台[3]。教师在教学过程中尽可能将理论教学与工程实践联系起来,提高学生的学习兴趣,不断的增强他们工程意识。例如在讲解到多跨连续梁的内力计算时,可列举实际工程中的桥梁和屋架结构进行比照;在讲解到桁架结构时,可以带领学生到桁架结构的工厂或公共建筑进行参观;在讲解到超静定的刚架结构时,可以与实际的框架结构工程对比等。另外还可以请行业企业的工程技术人员为学生做一些相关工程实践知识的讲解。通过工程实例教学,使学生能学以致用,从而提高其学习主动性和自主创新能力。使学生真正意义上成为一名卓越工程师。

2.3 改革考核制度,实行考核方式多样化

结构力学考核方式也是影响学生学习积极性和创新能力的因素之一。为此,安徽工程大学建工学院对土木工程专业学生改变以往的“一卷定成绩”方式,采取多样化的考核措施。例如;每学期举办一次土木工程专业学生全员参与的校结构力学知识应用竞赛,学生以小组的形式利用学过的力学知识进行创新设计,比赛结果可以作为学生学习结构力学课程考核的一部分;对结构力学考试的试卷形式进行改革,区别于以往的以典型题目计算为主要题型的形式,试卷类型应以一些学生自主设计型题目为主,不必规定统一固定的答案,只要符合结构力学理论原理,且论据充分,都可视为正确答案。通过灵活的考核方式,来提高学生的学习兴趣和创新意识。

3 结语

“卓越工程师培养计划”背景下的结构力学教学应采用多样化的教学手段来提高学生的学习积极性、主动性;通过行业企业的深度参与实现理论与工程实践的紧密结合,以不断提高学生的实践能力;灵活多样的考核方式降低学生考试的心理负担,同时在一定程度上激发学生的自主创新意识。通过结构力学教学改革为培养工程应用型人才打下坚实基础!

参考文献

[1] 李廉锟.结构力学[M].5版.北京:高等教育出版社,2010.

结构工程师论文篇4

关键词:土木工程专业;结构概念;创新设计;课程教学

中***分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)06-0199-02

一直以来,我国土木工程专业本科培养的学生具有一定的理论水平,但应用实际工程的能力较差,***和创新的工程意识较低。原因是以往的教学中,教师单纯地讲授理论知识,学生实践能力训练不足,缺乏理论与实际工程相结合的锻炼,教学与实践无法有效衔接。目前,土木行业越来越多的地方用到了概念设计,这种理念在很多实际的建筑方案中得以应用,对土木工程影响巨大[1]。因此,概念设计在土木建筑工程专业教学环节中应当加以体现、反映。针对这样的现状,土木工程专业进行《结构概念与创新设计》课程教学研究就十分有意义。这对改革工程教育的教学模式有利,又能检验学生对所学理论知识的掌握,并且锻炼他们提出问题、分析问题、解决问题的能力,激发其建立工程意识和培养创新能力[2]。

一、《结构概念与创新设计》课程教学内涵和意义

土木工程结构概念设计是工程当中结构设计的灵魂,是利用设计概念并以自身为主线贯穿全部设计过程的一种设计方法。概念设计是完整和全面的设计过程,它将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计[3]。社会经济的飞速发展,人们的生活水平日益提高,对建筑结构设计也有了一个更高的要求。如何打破土木工程结构设计过于墨守成规,能将结构工程师的创新能力充分发挥出来,对于现代社会是迫切需要的。因为他们才是结构设计***的推动者和执行者[4]。

《结构概念与创新设计》课程是在原《结构创新设计》课、《结构概念与体系》课及《事故分析与结构原理》等土木工程专业课程基础之上,发展整合及改造后新设立的课程。该课主要是以学生创新性设计制作实验为主线,训练学生工程意识、动手能力、创新能力、实践能力等。它体现了工程教育的特色,以结构设计制作实验项目为载体,探索在干中学、理论与实践紧密结合的教学模式。把工程培养所必要的基础知识、工程设计思想和方法、自学和终身自学的能力和兴趣的培养等内容放在第一位。《结构概念与创新设计》课提出建筑结构概念设计的概念和原则,并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。概念与体系部分介绍结构概念设计的背景、思路、基本做法、设计过程中经常用到的结构概念。

该研究的理论意义和实际意义在于探索通过该课程的教学设计,教学内容和教学方法的改革研究,适应新的教育理念和人才培养模式。培养学生的创新和实践能力,掌握善于主动学习的方法,形成良好的学习和工作习惯。

二、我校的教学改革研究的基础和环境

1.专业建设基础好。河北工程大学土木工程学院以开设创新性结构设计大赛10年。完成了校教研项目《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项。学院已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程。

2.师资力量强。上述这些课程由多位建筑工程系的老师担任,职称结构合理,形成了相对稳定的老中青队伍结构。因此,对于结构概念与创新设计教学改革研究的可持续性提供了保证。

3.实验室基地条件良好。本专业下设的结构实验室是河北省结构实验教学示范中心,为学生建立模型实验提供了科学的、可靠的硬件条件。

三、《结构概念与创新设计》课程教学方案设计

1.教学目标。初步形成《结构概念与创新设计》课的教学理念和教学思想,完成《结构概念与创新设计》课的教学大纲制定,确定教学内容,初步形成教学方法和教学模式,为指导其他工程设计课程教学改革探索经验。

2.教学内容。《结构概念与创新设计》课程教学内容包括教学设计、教学内容和教学方法研究。

教学内容:创新性设计制作实验项目的设计,项目要包含若干个结构和力学的概念的运用,如拉、压、弯、剪、扭、稳定、倾覆等,使用材料应宜于制作,实验的方法要直观。项目的要求应是概括性的,应用较少的约束,以使学生开阔思路。给出的条件应尽量少,要学生自己寻找所需的条件。布置结构设计制作实验项目,首先让学生以小组形式讨论分析项目,提出问题。学生分析问题并寻找解决问题的方法,通过自学、讨论、查阅相关资料等方法解决问题。学生应经过结构方案设计、一定的计算分析、绘制施工***、施工制作结构模型、进行结构实验、实验分析、总结等过程。

教学方法:本课程的教学手段主要以讲课、学生设计、模型制作和模型实验相结合的方式,从不同的角度和理念启发学生将所掌握的基本结构概念有机地结合起来,培养学生的创造力。在模型实验之前教师上课以引导为主,主要由学生自学、讨论和分析计算设计制作出结构模型。教师引导学生将自己的设计与所学内容联系起来,甚至产生出学生还未学到的问题,让学生自己思考分析。

教师的教学主要以指导为主,如结构概念设计的原则、路线、方法,基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念等,并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。

基本教学过程:布置题目――学生以小组讨论学习――提出问题――教师指导学生分析问题解决问题(教师重点要起到启发、督促、指导、控制进度的作用)――学生形成方案――教师根据方案指导学生改进方案――学生制作模型――学生实验――教师点评总结(重点是设计思路和设计方法及学生学习方法的总结)――学生总结(学习过程总结)

3.存在的问题。(1)如何将“培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力,培养学生自学和终身学习的能力等”教学理念落实到教学实践中,是本教学课程首要解决的关键问题。(2)研究创新性设计制作实验题目。研究题目的内涵、题目的难易程度、题目的适用性、题目的趣味性、题目对学生学习的引导性等。(3)研究课程的教学内容和教学方法,形成即稳定又灵活的教学内容和方法。稳定是要教学理念要坚持不懈,总结提高,教学模式要稳定形成套路和程序,便于教师掌握和控制教学进度。灵活是具体的教学内容,比如涉及的结构概念很多不可能在课堂上全讲,需教师具有灵活性和启发性的教学方法指导学生学习。(4)初步形成课程所需的教学文件。如教学大纲、教学设计、教学教案、教学讲义、题目库、教学录像等内容。

四、《结构概念与创新设计》课程的实施

我校土木工程专业开设《创新性结构设计》等一系列课程以来,我们在不断探究和改进教学方法,对于启发式教学、案例教学、项目教学法均有了一定程度的研究,并取得了阶段性成果。我们已经完成了《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项校级的研究,并开设了相应的课程。相关教师在工程教育方面有长期的思考和教学实践探索,并且已成功组织土木工程结构大赛10年。已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程,相关教师教学水平高,有丰富的教学经验。具体实施如下:

1.修订《结构概念与创新设计》课程教学大纲,包括课程目标、内容安排及学时安排。

2.选择土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第二学期开始该课程教学。

3.自土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第一学期期末,研究确定题目及相应的教学安排。

4.将大学三年级专业学生按班级分给不同的教师,教师则分头实施教学,定期讨论交流改进教学。在教学实践中,将教师授课、学生设计、模型制作和模型实验相结合,启发学生将理论知识与工程实际相结合,培养学生工程概念设计与创新能力、自学能力。

5.在大学三年级专业学生的第二学期期末,教师对课程实践进行总结,提出改进措施和方法。

五、总结和探讨

本文方案结合新的科研成果开设出新的课程以及课程标准化建设。探索建立新课程的教学理念、教学内容和教学方法。本方案突出土木工程专业特色,加强了实践教学环节的创新研究与实践。将工程项目、创新能力培养融入课程体系建设中,进行课程计划和实践内容的一体化设计,培养学生的工程创新意识。本方案突出启发式教学和指导式教学,培养学生的学习兴趣、善问求知和动手实践能力。

参考文献:

[1]张海峰,乔安宇.论建筑结构设计中的概念设计及其措施[J].黑龙江科技信息,2012,(12):36-39.

[2]刘彦艳.浅谈建筑结构概念设计[J].科技风,2009,(13):52-55.

结构工程师论文篇5

关键词:卓越工程师:应用型人才:教学改革

G642;TU-4

引言

《混凝土结构设计原理》是土木工程专业必修的专业基础课,是一门理论和实践结合紧密的课程,具有逻辑性强和工程性强的特点。内容包括:混凝土结构材料性能、混凝土结构设计原则、受弯构件正截面受弯承载力计算、受弯构件斜截面受弯承载力计算、受压构件承载力计算、受扭构件扭曲截面受扭承载力计算、钢筋混凝土构件的变形、裂缝验算、预应力混凝土构件的设计原理[1]。

为推进***提出“卓越工程师教育培养计划”,加强工程实践教育,培养适应行业企业需求的工程人才,本文基于土木工程卓越工程师培养要求,就土木工程专业《混凝土结构设计原理》教学改革进行探讨。

一、课程特点及教学现状

1、课程内容覆盖面广,分模块

本课程包括材料性能、设计原理、各类构件的受力性能、破坏特征及配筋计算。主要计算模块包括拉、压、弯、剪、扭五大部、绕度和裂缝的耐久性验算及预应力计算。教学内容繁多,复杂,学生难以全面掌握各个模块。

2、需要以扎实的材料知识和力学知识为基础

学习本课程需要学生教好的掌握建筑材料及材料力学两门基础课程。混凝土结构设计原理研究的对象就是混凝土和钢筋两种材料的结合体,计算的理论推导大部分是基于材料力学公式,这就要求学生必须掌握好@两种材料的基本性能,也要熟练掌握材料力学的基本公式。

3、半理论半经验的计算公式

本课程涉及到的计算方法是以试验为基础,建立半理论半经验计算公式,计算也要符合相关的基本假设。公式多,公式复杂,符号多,计算结果的不唯一性等等原因,导致学生一时难以接受,学习提不起兴趣,抽象难懂,积极性很低,往往导致最终的考试成绩很不理想。

4、规范规定的构造要求多

对于复杂、不便计算的内容,本课程采取按照规范条文取值,构件截面形式、尺寸、钢筋直径、间距、布置要求都有所不同。这部分内容具有零散、系统性差、逻辑性不强的特点,学生容易混淆概念、难以记忆。

5、理论与实际结合紧密

在学习本课程过程中,要时时考虑安全和经济两者之间的平衡,不仅要掌握如何通过计算来保证结构的安全可靠,同时也要综合考虑材料、施工、构造要求等方面,以此来取得施工最方便快捷,经济利益最大化。学生在学习过程中往往只注重如何保证计算的安全与否,未能中和考虑安全和经济两个方面。

二、课程改革思路探讨

基于本课程具有以上特点,以及教师教学和学生学习过程中存在各种问题。为了激发学生学习兴趣、引导学生自主思考、深刻理解计算理论及设计方法,我们认为可以从教学内容、教学方法及考核方式三个方面入手进行改革。

1、教学内容改革

混凝土结构设计原理课程内容多、范围广,教师应找出各章节前后联系,形成一个骨架,使各章节知识融会贯通,这样不仅学习起来有脉络和层次,也容易使分模块的课程内容串成一串,加深印象,提高学习效率;对构造要求部分,教师要做到少而精讲解,不能过多罗列,这样容易使学生失去学习兴趣;在课程中引入工程实际教育,应利用已有资源或者创造资源为学生增设实验课程,比如可以进入企业或者试验室参与一段梁的制作过程,并利用已学知识对其进行计算,验算实际承载力与理论值的偏差,让学生对所学知识有一个直观的认识[2]。

2、教学方法改革

启发式教学。该课程的特点决定了其上课内容枯燥乏味,所以在教学过程中,如何来提高学生听课积极性就显得尤为重要,启发式教学的引入能有效的解决这一个问题。按照提出问题、分析问题、解决问题、讨论总结的模式在课初就提出问题,让学生带着问题听课,启发和引导学生主动思考。例如,在进行一个梁截面受弯设计时,想学学生提出如何来保证梁本身的承载能力、如何使施工更为方便,并且达到经济最省的效果[3]。启发式的教学方式能够引起学生的听课兴趣,还能提高教学质量。

网络教学。引入微课和翻转课堂,微课教学视频课时十分钟以内,针对个知识点进行教学具有目标明确、针对性强和教学时间短的特点,学生在较短时间内能够将某一个知识点学透,理解深刻[4]。比较符合结构设计原理课程内容分模块特点。翻转课堂让教师和学生互换角色,学生在课上变被动接受知识为主动讨论,学生自主学习能力能得到提升,课堂氛围和学生听课兴趣都能大幅提升。

实践性教学。

卓越工程师人才培养可聘请企业教师进行混凝土结构设计原理课程上课,提高学生的工程实践认识。施工企业教师可将构造要求讲的丰富透彻,设计院教师能从全方位综合考虑来进行梁柱板的设计。此外,学校可以为学生提供场所做有针对性的开放性试验,让学生根据所学原理来进行试验设计,试验总结。

3、考核方式

混凝土结构设计原理是一门跟国家规范联系非常紧密的课程,在工程应用中经常要查阅相关规范进行计算设计,而且本课程中的公式的记忆量又相当大,所以传统的考核方式并不适合,可采取开卷和闭卷相结合的方式。对于概念性较强的内容可采取闭卷方式考核,题目类型为选择、填空、简答为主;计算部分采取开卷考核,用工程实际例子改成合适的计算题对学生进行综合考核,提高了学生的工程实践认知,也锻炼了学生职业资格考试能力。采用平时考核(占课程成绩的10%)、实验考核(占课程成绩的20%)和期末有限开卷考试(占课程成绩的70%)相结合的考核方式。

三、结语

《混凝土结构设计原理》是一门理论和实际联系紧密的课程,工程概念强,应以力学知识为基础,结合设计规范,加强理论和实践的联系。学校根据***文件制定“卓越工程师教育培养计划”培养计划,我们通过在教学内容、教学方法和考核方式进行研究探讨,在混凝土结构设计原理课程教学实践中,紧紧围绕学校培养目标,积极探索新的教学方法,提高教学效果,培养学生的分析思考能力和创新意识,使学生真正掌握这一课程,使之成为名符其实的卓越工程师。

参考文献:

[1] 曹海,叶恭宝.混凝土结构设计原理课程教学改革探索.《黄山学院学报》.2014年05期

[2] 郭锐娥. 《混凝土结构设计原理》课程的教学改革探索[J]. 科学与财富, 2015, 7(16): 9-9.

[3] 沈浦生, 梁兴文. 混凝土结构设计原理[J]. 2005.

结构工程师论文篇6

关键词:工程能力;培养;教学改革;课程

Reform and practice on course of building structure design facing engineering ability training

Liu Jianping, Jia Zhirong, Shi Jun

Shandong university of technology, Zibo, 255049, China

Abstract: College students' engineering capacity cultivation of higher engineering education is the important part. Articles combining CDIO engineering education concept, to building structure design course students' engineering capabilities in the process of teaching and improving students' creativity as a starting point, from reforming course system, optimization of teaching contents, improving teaching methods, strengthening practice teaching, attention to teacher training for project explores ways and means of building structure design course construction.

Key words: engineering capacity; training; teaching reform; course

重视学生工程能力的培养已成为世界各国高等工程教育的共识和趋势。CDIO是国际上先进的教育教学理念,也是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[1]。随着现代科学技术的学科交叉、渗透与综合,现代工程的社会性、复杂性、实践性、创新性等特点更加突出。土木行业的发展对人才的素质和创造能力提出了越来越高的要求。在这样的环境下,如何以工程能力培养为主线,进行教学改革,调动学生学习的积极性、主动性,重视学生的个性发展,提高学生的创新意识和探索精神,是值得我们深入研究的课题[2]。

房屋结构设计是土木工程专业建筑工程方向的专业课,是混凝土结构基本原理的后续课程,在土木工程本科培养计划中有着举足轻重的地位。该课程内容包括绪论、梁板结构、单层厂房结构、多层框架结构和砌体结构等五部分,内容丰富,理论性、实践性和综合性强,从改革课程体系、优化教学内容、改进教学方法、加强实践教学、重视教师工程能力的培养,尤其是注重学生工程能力的培养等方面探索了房屋结构设计课程建设的途径和方法。

1 面向工程实际,改革课程体系

基于CDIO培养大纲要求,以强化学生工程素质和创新能力培养为主线,按照房屋结构设计课程知识的内在逻辑结构,将房屋结构设计课程的教学分为结构概念设计、结构分析、结构设计和新结构新技术四大模块,对其知识模块进行优化组合。将土木工程传统知识与最新技术进展相结合,将专业知识与现代信息技术相结合,将书本知识与教师的科研成果相结合,将基本概念与工程案例教学相结合。同时,对课程设计、生产实习、毕业设计和课外实践教学等环节,按“分阶段、递进式”模式进行了研究和改革,形成了“多模块、多类型协同发展”的课程体系。

2 优化教学内容,增强工程意识

CDIO教育模式重视培养学生的工程能力,因此知识的连贯性、承接性和互补性变得非常重要,在教学中要紧贴工程实际,优化教学内容,适时、适量地补充新技术、新方法、新规范、新标准等,充分体现教学内容的适应性和时效性。

2.1 整合教学内容,优化知识结构

在教学中以“结构布置―计算简***―截面设计―构造处理―施工***绘制”为主线,避免重复,重讲概念、讲思路、讲动向,剔除或减少与力学、高层房屋结构设计等课程内容重复或相近的成分。如框架结构的内力计算方法(分层法、反弯点法、D值法)、肋梁楼盖结构连续梁按弹性理论的内力计算方法、单层厂房排架结构的内力计算方法,其基本的计算方法在结构力学中已经学习,再将理想状态下的力学方法引入具体的结构中来,需要一个过渡和熟练应用的训练。因此,将此内容安排在房屋结构设计课程中,只讲计算要点,过程不重复,遇到建筑抗震设计、高层房屋结构设计等此类问题,就可略去不讲。

2.2 教学内容与现行规范相结合,注重知识的融会贯通

作为一个土木工程师,必须掌握国家的有关规范、规程。本课程的教学涉及了混凝土结构设计规范、建筑结构荷载规范、建筑地基基础设计规范等,学生学习本课程的基本原理有助于理解这些规范。因此,教学中既要对结构设计方法进行重点讲解,又要介绍规范条文,引导学生对规范条文在理解的基础上灵活运用,培养学生正确运用规范的能力。

2.3 加强概念设计内容,注重学生概念设计能力培养

结构概念设计不是某种具体方法[3],它贯穿在结构设计的整个过程中,包括结构方案的选定和布置、荷载传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判断和加强以及承载力和结构刚度沿高度的均匀分布等,它是结构工程师的基本功。一个合理的结构设计往往是结构概念设计、结构计算分析、构造措施三部分内容的有机结合,概念设计是结构设计的灵魂。因此,教学中应重视概念设计,引导学生从整体上把握结构布置和细部构造的关系。

2.4 增设新结构、新技术模块,拓宽学生的工程视野

从CDIO的角度上改造房屋结构设计课程的教学内容和体系设置,除了要大力加强课程间的横向联系和交叉综合外,还要考虑根据房屋结构设计课程的工程应用背景,增设新结构、新技术教学模块作为该课程的延续和深入,如增加了现浇混凝土空心楼盖、混凝土叠合箱网梁楼盖、新时代下的办公建筑、商业建筑、多功能综合建筑的概念设计等新技术专题,并给出相应典型实例,既提高了学生的学习兴趣,又拓宽学生的工程视野。

3 改进教学方法,培养工程思维能力

3.1 基于工程实际的案例教学

在教学中将大量的工程***纸、***片和资料引入课堂,在教学中增加工程因素、工程内容,使理论知识具体化、实体化,培养学生工程意识和工程思维方式。同时,介绍国内外典型的建筑结构设计实例,开展课堂讨论,引导学生积极参与,主动学习,通过多方案比较解决问题,提高学生主动学习能力、交流能力和创新能力。

3.2 基于项目的“做中学”教学方法

在课程教学过程中,全面探索基于项目的教学方法,采取以问题为导向,以大作业、课程论文、文献综述报告等为载体的探索式学习模式,培养学生从工程全局出发,综合运用多学科知识和工具解决工程实际问题的能力,培养学生的自学能力、创新能力、动手能力、协作能力和探索未知的能力。

3.3 基于问题的启发式、讨论式和讲评式教学

积极实践启发式、讨论式和讲评式的教学方法,注重发挥学生在教学中的主体地位,调动学生学习积极性、主动性和创造性,按照“提出问题、分析问题、解决问题、结论和讨论”的思路,组织课堂教学[4]。

4 加强实践教学,强化工程能力培养

4.1 将CAD/CAE软件引入实践教学中,提高学生计算机软件应用能力

实践教学环节是培养学生综合素质和工程实践能力的重要阶段,在课程设计、毕业设计阶段,开展专项训练和引导,培养学生综合运用专业基本理论和基本技能,使学生受到结构工程师所必需的综合训练,如查资料、结构方案布置、结构分析、结构施工***绘制等,并将PKPM,天正建筑CAD,ANSYS等CAD/CAE软件引入课程设计、毕业设计、课外科技活动中,提高学生工程素质和计算机软件应用能力。

4.2 搭建结构设计大赛平台,提升学生工程实践能力与创新精神

积极引导学生参加学科前沿讲座和学术交流活动,不断开阔视野,激发学习兴趣,增强活力;鼓励学生积极参加结构设计大赛、大学生创新立项等第二课堂活动,培养学生的工程意识、科学思维、合作精神、实践能力、创新能力。

4.3 通过参与教师的科研项目,提高学生研究问题的能力

学生参与教师科研项目,是我们培养学生应用能力和创新意识的另一有效途径。通过把在课内实践性教学环节中表现出研究兴趣和潜质的学生组织起来,有针对性地指导他们参与教师科研课题的研究,进一步培养他们研究问题的能力,提高他们的创新意识。

5 重视教师工程能力的培养

教师工程素质的高低是工程教育成败的关键因素之一。课程组每个青年教师都制定了相应的培养计划,实行指导教师责任制,青年教师通过组织、指导学生的设计竞赛、课外科研及其他实践性环节,使自身的知识面得以扩大,并提高了工程实践能力;积极鼓励专业教师取得相关的执业资格证书,在理论知识达标的基础上,检验教师工程实践能力是否达标;鼓励教师到国内相关行(企)业参加工程实践、科技开发或兼职,在搞好技术服务的同时使得自身的工程实践能力得到提高。

6 基于注册考试制度的试题改革

土木工程行业已实行注册师执业制度,结合国家一级注册结构工程师专业考试大纲要求[5],本课程考试中,试题题型、覆盖率接近注册工程师考试试题,且大幅度增加连锁计算题、综合概念题的比例。比如混凝土结构的设计,涉及计算简***、内力计算、内力调整、内力组合、正截面承载力计算、斜截面承载力计算、钢筋直径、间距、根数等构造要求的确定等方面,每个题目涉及内容广泛,需要综合知识和技能,注重对学生综合能力的考察。

7 结束语

房屋结构设计课程在土木工程专业本科生工程能力的培养中起着至关重要的作用,通过以上各种途径的教学改革,激发了学生的学习兴趣,使学生在理论知识、综合应用、工程能力等方面得到了很好的训练,提高了教学效果。

参考文献

[1] 郝智秀,季林红,冯涓.基于CDIO的低年级学生工程能力培养探索―机械基础实践教学案例[J].高等工程教育研究,2009,5:36-40.

[2] 吴鸣,熊光晶.以工程能力培养为导向的桥梁工程教学改革[J].广东交通职业技术学院学报,2010,4:83-86.

[3] 谢群,胡伟.将概念设计融入高层建筑结构教学的必要性与方法[J].高等建筑教育,2008,3:70-73.

结构工程师论文篇7

关键词:交互式教学;桥梁工程;实施方案;师生互动

中***分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2016)05-0109-04

桥梁工程课程是高等学校土木工程专业一门重要的专业主干课程。作为一门实践性较强的专业课程,需将理论知识与不断发展的工程实践很好地融合,为我国桥梁工程建设培养合格的人才,以适应现代桥梁工程科技与实践持续发展的需要。基于此,国内外高等学校的相关教师和学者[1-3]在总结自身教学实践的基础上,给出了许多有参考价值的教学改革措施及建议,为新时代改进桥梁工程课程教学方法提供了重要思路。

为了增强学生的学习积极性,提升教学活动的预期效果,美国教育心理学者Brown和Palincsar提出交互式教学的新型教学模式[4]。交互式教学是在宏观教学情景下,基于多元化的教学平台,师生围绕某一个问题或课题进行平等交流和自主互动的一种教学方法[4-5]。交互式教学的特点在于培养学生特定的用以促进理解的策略。

文章结合南京理工大学桥梁工程课程的教学实践,对交互式教学模式与桥梁工程课程的结合展开研究,以增加学生的教学参与度,提高桥梁工程的课堂教学效率,使学生在较少的学时内获得相对更多的专业知识和应用技能。同时,交互式教学模式在桥梁工程课程的应用探索也可为土木工程专业其他课程的教学改革提供参考与借鉴。

一、当前桥梁工程课程教学存在的主要问题

(一)教学过程师生互动不足

目前,国内高等学校桥梁工程课程主要采用 “教师为主体”的传统单向信息灌输式教学方式,而较少采用“学生为主体,教师为主导”的新型教学方式[6]。

“教师为主体”的桥梁工程课程教学方式以教师课堂教学为主,学生通常较为被动地接收专业知识。这种方式虽然能较好地保证课程教学工作的进度及完整性,但是由于学生的参与度不够,师生间缺少课内交流互动,使学生逐渐丧失主动学习的积极性,课程教学往往转向“教师口若悬河,学生埋头苦记”的局面,从而影响实际的教学效果[7-8]。

(二)课时较少与内容较多的矛盾

土木工程本科专业一般按“大土木”方式培养,分配到桥梁工程课程的课时相对较少[6]。但是,桥梁工程课程所涵盖的内容相对较多(包括桥梁结构的力学原理、组成材料、设计以及施工等多个方面),以往教师讲解教材+学生记笔记的教学方式已很难满足学生学习的要求。因此,如何调动学生学习的积极主动性,使其在较短的学时内理解掌握相对较多的内容,以及采用怎样的方式将部分专业知识的课堂学习延伸到课外学习,都是本课程教学需要探讨的问题。

(三)课程考核不能有效激励学生参与教学过程

桥梁工程课程考核主要包括学生平时学习情况和期末考试成绩两大方面。学生平时学习表现主要包括考勤和作业练习,考勤只表明学生走进了课堂,无法体现其参与课堂教学的积极性,而平时作业在课后完成,可能会存在抄袭现象,这增大了教师把握学生学习效果的难度。期末考试成绩主要强调理论知识的考查,学生在考试前进行短时间的“突击”复习也可能获得较好的卷面成绩,但不能激励学生积极参与整个教学过程,导致学生将课程学习的主要目的等同于获得学分。因此,如何改进桥梁工程课程考核方式,使其真实反映学生在教学过程中的参与度,并提升学生主动参与讨论或实践环节的积极性,还有待深入探讨。

(四)学生评教缺乏客观性和实时性

现行的学生评教通常采用课程结束后学生网上评教的模式,学生根据设定好的问题选择不同评价等级。这种评价模式虽然简单易行,操作方便,但存在两方面的缺陷:一是缺乏客观性,有些学生在网上评教时随意勾选选项,可能导致最后的评价结果没有针对性;二是缺乏实时性,课程结束后学生再评教,教师虽然可根据学生的评价在下一届教学中进行改进,但针对该届学生的教学不能进行有效调整,而且每届学生的整体需求不同,这可能影响课程教学改进的效果。

二、桥梁工程交互式教学模式的构建

针对当前桥梁工程课程教学存在的主要问题,对在校土木工程专业学生和毕业生就业单位的需求进行调研,获得来自不同方面的反馈资料,进而初步形成全方位考虑学生及用人单位需求的桥梁工程教学计划与方案。

结合多元化教学方法,如:结合学科竞赛、将理论知识形象化、构建网络互动平台等,实施以学生为中心的桥梁工程交互式教学工作。在试验性教学工作开展过程中及结束后,基于网络平台反馈学生对教学的评价。若评价结果不好,则调整或重新制定教学方案,再进行课程教学;若获得好评,则综合总结前期成果,形成桥梁工程课程交互式教学模式。三、桥梁工程交互式教学模式的具体措施

(一)引导学生主动学习

基于《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4](以下简称《规范》),对桥梁工程课程知识体系进行梳理。在满足《规范》基本要求的前提下,为提高学生参与度,提高桥梁工程课程效果,引入启发式、互动式的教学方法。教师在授课过程中,从实际桥梁工程的相关问题出发,以提问的形式引导学生主动思考桥梁工程理论问题,基于学生之间相互讨论及反馈,教师可掌握学生的学习效果和薄弱环节,有针对性地进行重点讲解。

例如,在讲解梁式桥结构设计时,可引入桥梁实例:“2012年8月,哈尔滨阳明滩大桥引桥发生事故,距阳明滩大桥3.5公里的上桥分离式匝道侧翻。坍塌主梁(钢混叠合梁)长约130 m,属于整体垮塌”[5]。然后提出问题:“哈尔滨阳明滩大桥引桥为何垮塌?是主梁或桥墩设计不合理导致,还是超载车辆使结构偏心受力过大导致?”引导学生基于课程知识自主思考,并相互讨论激发学习积极性。

(二)课程知识的形象化

桥梁工程实践性较强的部分内容,采用传统的书本教学方式讲解,对于初学者来说,不仅比较难以理解和接受,而且会使学习枯燥乏味,不利于教学过程中的师生交流互动。例如,桥梁施工方法部分,对于一些施工方法(如平衡悬臂施工法、逐跨顶推施工法)专业名词,采用常规的语言文字描述来讲解不易理解。在这种情况下,可结合多媒体技术(制作相应的施工方法教学动画视频,或者收集国内外实际桥梁建造过程动画视频)来讲解,使理论知识更加形象、立体,这不仅使学生更易于掌握相应知识点,还可提升学习兴趣,大幅度提高课堂知识传授效率,缓解少课时与多内容的矛盾。

对于桥梁工程部分理论性较强的章节,如荷载横向分布计算,可增设学生建模实践环节。利用计算机有限元结构分析软件,在教师的指导下,学生自主建立感兴趣的桥梁结构形式,并进行结构模型计算和结果分析。通过立体的桥梁结构受力分析,使学生在计算机有限元模型中掌握桥梁结构基本力学原理、理解桥梁荷载的传力路径等重要理论难点,在有条件的情况下还可以开展学生桥梁结构建模比赛,增加学习乐趣。

(三)教学结合学科竞赛

桥梁工程作为一门实践性较强的工程学科,在教学过程中需强化学生的实践能力。以南京理工大学为例,我校每年均举办“南京理工大学桥梁结构设计竞赛”,并将此类桥梁结构设计竞赛与桥梁工程课程紧密结合(竞赛作为桥梁工程课程考核的一项指标)。学生将学到的理论结构转化为实物模型,产生对桥梁工程课程的学习兴趣,从而提高动手实践能力。

***2所示为学生桥梁结构设计竞赛中进行加载测试。在竞赛中,学生分组自主设计制作感兴趣的小比例桥梁结构模型(如***2所示的桁架式梁桥、拱桥等),然后施加荷载至结构破坏,加载过程中测量结构变形(刚度评价)和最终承载力(强度评价)。桥梁工程课程任课教师对不同的桥梁模型进行点评,引导学生分析自己设计桥梁的内在力学原理。通过桥梁结构制作、加载和互动讨论,学生切实感受到不同桥型的传力途径和失效模式,强度和刚度特征,以及每种桥型的优势和缺陷。由于此类活动采用竞赛激励的方式,每组学生会努力提高本组的桥梁承载能力,使其自主加强桥梁工程课程学习,从而达到激发学生学习兴趣的目的。

(四)基于网络平台的师生互动及学生***实时评教

如前所述,目前国内高校桥梁工程课程的课时数相对较少。若仅局限于课堂教学,学生则无法扎实掌握本课程的丰富知识。为了应对此问题,可建立课程网络共享平台(如基于校园网的***课程),及时更新所涉及课程的延伸文献和资料,供学生课外***学习,扩展其知识面。学生也可将桥梁工程相关的优秀网站、实际桥梁工程施工动画等资料上传共享,并相互交流探讨。

此外,可根据需要建设网络交流平台(如微信平台),作为该课程师生交流互动的重要平台,使学生灵感或疑问得到高效表达,并及时反馈课堂教学效果。通过网络能更自由、客观评价教学效果,站在学生的角度提出课程教学的不足之处,帮助教师提高教学水平,从而真正实现“教学相长”。

四、结语

我国桥梁工程建设水平不断提高,正在由桥梁工程大国向桥梁工程强国迈进,这要求高校培养具有主观能动性且全面发展的高级工程技术人才。为适应这种需要,改进、完善桥梁工程课程的教学模式显得尤为必要。基于此,文章首先论述了当前桥梁工程课程教学存在的主要问题,然后针对这些问题,提出了桥梁工程交互式教学模式及其实施方案,并从提高学生主观能动性、理论知识形象化、教学与学科竞赛的结合和学生实时评教等方面阐述了该课程交互式教学模式的具体措施。交互式教学模式在桥梁工程课程中的运用有望改变传统的单向信息灌输式教学模式,提升学生主动学习的积极性,提高学生的学生实效和工程实用技能,为桥梁工程建设输送合格的工程技术人才。

参考文献:

[1]曾勇,谭红梅. 桥梁工程教学中若干能力培养的探索[J]. 高等建筑教育, 2014, 23(2): 66-69.

[2]Cheryl J D, Karlson C H. Surveying the state of higher education in energy efficiency, in Australian engineering curriculum [J]. Journal of Cleaner Production, 2010, 18(7): 652-658.

[3]Tomas U J, Abdulaziz S A. Cultural learning environment in structural engineering courses of architecture and civil engineering students in Qassim University[C]∥ 6th International Forum on Engineering Education 2012, Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2013: 300-310.

[4]刘珍芳. 从教学媒体的变化看课堂交互式教学的发展[J]. 电化教育研究, 2009(7): 103-105.

[5]郝怀芳.语文交互式教学的理论及应用[D]. 济南:山东师范大学,2007.

[6]张新***,彭卫兵. 桥梁工程课程教学改革的探讨与实践[J]. 高等建筑教育, 2008, 17(6): 72-75.

[7] Fatin A P, Khairiyah M Y. Taking the “guess-work” out of engineering education: establishing the virtuous cycle of research [C]∥ 6th International Forum on Engineering Education 2012, Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2013: 212 - 220.

[8]高燕梅,刘东. 桥梁工程课程讨论式教学实践方法研究[J]. 高等建筑教育, 2015, 24(2):86-88.

结构工程师论文篇8

【关键词】结构工程 综合改革 整合实践

本科教学中的理论部分都是多年延续的知识,学生在学习的过程中不知道如何将书本上的知识合理的应用到现代建筑结构中,因此,多数毕业生反映工作后还要重新学习,导致学生学习兴趣差,理论学习不扎实[1];同时设计和施工部门也反映学生在实践和理论的结合方面领悟性差,培养起来时间长。因此,本文对结构工程的系列专业课进行了综合改革与整合实践的初探,希望使毕业生能够尽快进入实战的工作环境中,达到入手快、实践能力强的目的。

1. 结构工程设计类课程现状分析

(1)学生从大学一年级和二年级进行基础课的学习,从大学三年级开始进行专业课学习,结构工程设计类专业课安排见***1,专业理论课和设计课彼此*** [2]。而进行一个具体结构工程其包含的设计理论知识是多方面的,首先甲方下达设计任务,建筑和结构设计人员按照场地情况(水文地质条件、周边环境等)和设计要求,初步确定建筑方案和结构选型,方案通过后进行建筑设计,然后由结构设计人员开始结构设计。内容主要包括荷载计算――构件主要内力计算――梁、板、柱等主要结构构件的选择和计算――节点、附属构件、围护结构的构造和计算――基础的设计和构造。

(2)一个结构工程设计中所涉及到的专业课有:房屋建筑学、结构选型、结构力学、钢筋混凝土、基础工程、土力学、土质工程学等各门专业课程,在一个工程中各环节彼此衔接的非常紧密合理。而在教学任务中则拆开授课,各自完成独自的教学任务,学生学完专业课后,所掌握的专业知识是孤立的,缺少完整性。

(3)以钢筋混凝土结构为例,见***2,理论部分讲解的是在各种受力状态下,钢筋混凝土结构的计算方法,包括各种主要构件的计算;设计部分讲解的是在各种结构体系中主要构件梁、板、柱以及剪力墙等部件的计算。授课方式也仍然是基础课的教学方式,学生通过学习也只是了解混凝土结构构件怎么设计计算。当在实际工程中,遇到各部件的衔接部分时,就不知道如何下手。因此,这样的传统教学模式(各门专业课课程内容相对***),导致了理论与实践的严重脱节。

2. 结构工程专业课程整改措施

在现有理论教材和课时的基础上进行整合,合理的布局,进行整合优化现有课程,使学生学习达到事半功倍的效果。

2.1课程改革与整合。

(1)从大一到大三的基础课内容和授课方式保持传统授课模式,需要学生牢固的掌握专业基础知识,从大四开始,进行专业设计部分,首先,教师通过基础课对学生的了解选择由浅入深的设计方案,再根据设计方案选择需要的教师,不要采用一个方案一个老师讲到底的传统教学方式,这样教师各自发挥各自的长处,同时与现代结构形式相联系。但是需要教师之间彼此沟通,集体备课,共同讲解一个设计方案的整个设计过程,防止知识的漏讲和重复讲解,每个教师在讲解每个阶段的设计时,要尽量让学生联想专业基础部分的知识。这种授课方式是设计任务不变,设计人员不变(即学生),而老师在变,每个设计阶段都是由对该设计方法最为熟悉的教师去讲解,充分保证教学质量。

(2)设计内容不再是纯粹的砌体设计、钢结构设计或混凝土设计,按照设计院的要求布置任务,模拟真实的设计工作流程,按照工程招标要求和工程地质条件,进行结构选型以确定合理的结构形式,结构形式的确定要突破传统的结构体系,与当代建筑的发展需求相结合,由此得到的结构设计方案可能不再拘泥于一种材料,可能是:钢材、混凝土或砌体,或者是某两种或三种材料的结合,根据教师的教学领域选择不同的专业教师进行深入讲解。在整个专业课设计过程中,学生随着教师的讲解,需要进行一榀框架的手算和整体结构的电算,将结构从基础到主体部分的设计全部完成。

2.2整改方案的优势。

(1)学生尽快进入实战状态按照设计流程进行教学。

(2)教学质量容易保证,因为每个环节都由最熟悉该部分的教师讲解。

(3)避免教师讲授的永远是自己熟悉的方案,讲来讲去十几年不变,严重与社会脱节,对学生的发展不利于。

(4)增加学生的学习兴趣,由于明确了学习目标,增强了学生学习的兴奋点,学生对下一设计环节充满期盼。

3. 结束语

结构工程设计类课程是结构工程学科专业基础课的总结,具有非常重要的作用,是学生进入工作岗位之前的专业准备阶段。对于这一重要的教学阶段,教师应很好的运用,真正要学生从理论升华到实践,培养出更有特色的学生,使其更能适应建筑业的快速发展。

参考文献

[1]马其君,张万波.试析课程设计的基本问题[J].成都教育学院学报.2006(8):17~19.

结构工程师论文篇9

关键词:钢结构设计原理;双语教学;极限状态设计

中***分类号:TU391;G6420 文献标志码:A 文章编号:10052909(2015)05009805

随着“高铁走出去”战略的提出,我国土木工程专业国际型人才培养越来越紧迫[1-3]。土木工程专业主干课程开展双语教学,传授土木工程设计基本概念、原理与设计分析方法的同时,培养学生的专业英语应用能力,使学生熟悉国外规范和设计程序,为学生毕业后的涉外工作奠定基础,培养具有高水平专业知识和良好专业英语交际与应用能力的高素质人才。

一、课程改革必要性

双语教学作为一种新教学模式,如何立足现有教学大纲,采用何种教学模式和评价方法才能更好地开展教学,各方面研究有待进一步完善,还需要更多理论研究和教学案例的支持。目前的主要矛盾是课程定位不明,在教学内容、教学方式和教学质量评价等方面存在的问题如下所述。

(一)教学内容多和学时少的矛盾

课程内容主要包括钢结构材料性能,连接构造、受力构件(轴心受压,受弯和弯压)的基本原理、设计计算,公式繁琐难解,双语教学又增加了语言学习内容,教材还没完全成型,而相应分配的课时为32学时(2学分),于是教师每节课都在赶进度,学生每节课都感觉内容太多吃不消。

(二)学生难学和教师难教的矛盾

通过英语教学对大部分内容的理解并不难,但要想学生熟练运用国外工程师的思维方式学习新专业知识,还有一定难度。学生存在畏难情绪,学习兴趣不高。教师在考虑授课效果的同时还要考虑课程进度和课程内容,而在大班(50―80人)教学条件下,课堂氛围和授课效果很难保证,教师的讲解不能面面俱到。

(三)教学质量评价与反馈难

教学相长,及时在教学过程中评价教学质量以改进教学方式。钢结构设计原理课程教学内容难度差异大,学生英语水平参差不齐,学时少,教学质量很难评价。

西南交通大学茅以升学院于2011年开始在土木工程专业课程开展双语教学,并在多方面进行了探索。文章针对专业基础课钢结构设计原理课程特点,结合3年双语教学实践,分析和探索适合国内土木工程专业基础课程双语教学方式,总结并提出了适合大班授课,以极限状态设计为主线的多种教法组合的授课模式。

二、 课程定位

钢结构设计原理属于土木工程专业“结构设计原理”系列课程很重要的一部分,是在完成力学课程,已经熟悉基本力学原理的情况下,开设的结构设计入门专业基础课。教学大纲要求培养学生运用钢结构的基本理论知识进行研究与设计的能力,这一点对双语教学和汉语教学都是一样的,只是双语教学是在此基本目标上朝国际化迈进了一步。钢结构设计原理双语教学应根据整个土木工程专业课程体系和钢结构设计的特点,基于学生的语言水平,在专业知识和语言之间找到一个合理可行的切入点和平衡点,明确课程定位,纲举目张,剪裁教学内容,选取教学方式,进行教学质量评价。

其一,明确专业知识的学习是双语课程学习的最终目的。语言和专业知识的关系往往困扰着双语教学,其关系应区分表里,互相呼应。专业知识学习应为“里”,语言作为工具应为“表”。让学生在深刻理解基本原理的基础上,掌握其专业化、国际化的英文表述,理解国外工程师的思维方式,具备与中外专业人士沟通的基础。

其二,衔接好钢结构基本原理与力学理论和力学概念脉络关系。钢结构基本原理课程的理论性强,难点和重点多,与力学理论和力学概念联系紧密,如疲劳与断裂力学,压杆稳定与欧拉稳定理论,局部稳定与弹性波板稳定理论,梁的稳定与开口薄壁杆件约束扭转等。在前置力学课程的基础上,为解决钢结构基本原理的难点和重点,就要理清其与力学理论和力学概念脉络关系,使学生有清晰的力学概念,顺利完成从力学到工程结构的过渡。

其三,明确基本原理的教授包括结构行为的学习和极限状态设计理念的灌输。钢结构原理课程内容复杂,设计与构造并举,中外相关规范规定差异较大,会使学生顾此失彼,抓不住关键,教师教学过程中也感觉教时不够,关键概念讲不透。所以教学应立足于极限状态设计理念,对钢结构的强度、稳定和疲劳等基本原理和关键公式,多举例,多练习,多提问,而对其他内容和具体构造规定等可让学生自学。

三、极限状态设计为主线的教学内容

(一)以极限状态衔接力学和钢结构设计课程

为解决钢结构基本原理的重难点,就要理清其与力学理论和力学概念脉络关系,使学生有清晰的力学概念,顺利完成从力学到工程结构的过渡[4]。

在前置材料力学、结构力学课程的基础上,可以简明扼要地介绍断裂力学和薄板理论等,然后从极限状态的角度,将力学基本理论应用于钢结构设计中,建立理论与实践的有机联系,让学生从基本力学原理和工程结构实际两个角度进行结构设计学习,如表1所示。

(二)以结构行为为“经”,以极限状态为“维”,归纳整合,抓住主线

钢结构设计原理教学内容多而繁,理论推导与构造要求的内容比较枯燥,学习有一定难度。教学大纲一般按结构行为归纳为三大层次或部分,即材料―连接―构件,让学生将知识点归入这三大块知识中便于理解和记忆。但是这样就割裂了各部分之间的有机联系,毕竟最后学生将面对的是整个结构设计,而不仅仅是材料或构件。

钢结构设计原理课程教学目标是能熟练运用基本原理进行钢结构设计,基本原理包括结构行为和结构设计方法,两者不可分割,缺乏前者,后者没有载体,只有前者,即为照猫画虎。以极限状态设计为主流的设计方法可以将上述三大块知识有机结合,如表2所示,根据不同结构行为层次的不同破坏模式,以关键性关系联结,逻辑性强,形象生动。表2中的重要关系是极限状态变化的基础和载体,极限状态则是推导各个公式的前提条件,而关键概念是设计的重要参数,也是学生必须掌握的基本概念和相应的英语单词。

(三)处理好教材和规范的关系

结构设计原理主要任务是让学生掌握土木工程中钢结构设计方法。一方面,实际结构设计需要结合相应规范规定开展教学,包括材料性能要求,构造规定、计算分析方法和流程等,基本原理的教学必须与实际设计的需要紧密结合。另一方面,钢材性能的提高和技术水平的进步,使规范的修订和完善成为一种常态,因此,双语教学中需要重视不基于特定规范的基本原理、知识与方法的传授,以增强学生的知识应用适应能力[5]。

西南交通大学茅以升学院土木工程专业钢结构设计原理课程曾计划采用国外高等院校土木工程专业原版教材,考虑到虽然结构设计原理不分国外国内,但不同国家在工程设计中所依据的规范不同,其教材针对的教学大纲也有差别,也就是说原版教材必然是建立在所属国家相应规范基础之上,学生学习过程中不仅会感受到专业知识的难度,还会产生语言困扰,因此,直接采用原版教材不完全适合国内需要。基于上述原因,宜先采用英文版讲义与中文教材相结合的教材体系,并指定相关英文参考资料,英文讲义经教学检验后可以形成适合本校的英文教材。

四、多种方法组合的教学模式

(一)案例分析辅助教学引入和总结教学内容

案例教学[6]是具体的实例,印象深刻,易于学习和理解。开始教学内容前,可引入相关的国内外有代表性的工程实例,激发学生学习兴趣,提高知识运用的真实性,教学内容完成后对案例进行分析,提高解决具体工程问题的能力。通过工程事故案例教学,还可以警醒学生,在专业学习过程中严格要求自己,培养一丝不苟的工作态度和严谨的职业素养。

组织的案例最好能具备学科前沿性,并与教学内容相关,能突出重难点。学生一般对钢结构实践中成功的案例司空见惯,但对垮塌的案例记忆深刻。表3为根据教学内容中的结构层次,分别给出了对应破坏极限状态的工程垮塌事故案例,让学生学习专业知识的同时,体验工程实际中责任使命感的重要性。

(二)问答式授课模式关注重难点内容

当学生对双语教学熟悉后,问答式授课模式才能有效地展开[7]。受双语授课课程学时的限制,问答式授课模式主要有两种形式:课上教师问学生答和课下学生问教师答。

课上教师问学生答。根据每讲课的教学安排,教师将授课主要内容和关键概念以英文问题的形式在课上给出,以随机点名,让学生回答,并记录评分,然后根据学生回答的情况,以问题为主线,逐一讲解。这样学生课上不仅仅是被动听课,还是被迫积极思考,教师根据学生的回答反馈教学效果。

课下学生问教师答。根据学生的作业和上课情况,在课后可以留一些时间给教师或助教解答学生的问题。课下单独交流可以节约课堂时间,学生可以书面形式提出问题,针对共性问题下次课强调和复习。

(三)流程***法梳理设计和计算的程序

流程***法[8]作为一种从计算机程序语言衍生出的教学方法,可将课程中的复杂结构设计编制成具有逻辑关系、体系化、规范化的流程,让学生理解并掌握复杂难懂的结构设计程序和要求,开展教学的具体实施步骤如***1所示。

流程***法采用箭头和***形,根据公式和简洁的语言展示复杂的结构构件设计流程和规范规定,教学内容清晰明确,优点为符号规范,表述简洁,结构清晰,逻辑明确,容易理解。

***1 结构设计课程教学流程***

钢结构设计原理是一门理论性强、计算公式较多的课程。纷繁复杂的公式使学生容易产生混淆。在课程教学中,针对不同的教学内容,如不同构件设计、同一构件设计、构件与连接设计、焊缝连接中弯与扭的区分,可分别采用比较教学方法[9-10],帮助学生辨别同类教学内容的异同,抓住教学内容的实质,从而熟练掌握,不致混淆。

五、多通道教学质量评价

教学质量评价对教师及时调整和优化教学内容非常关键[11],可以通过以下几个通道得到教学效果的反馈意见。

(一)课堂即时提问

按照教学计划,每堂课的内容既不同又有逻辑联系,尽快课堂时间有限,仍然需要回顾已讲内容,引入新内容。在复习上一讲内容的时候,可以对重难点内容点名提问,根据学生的回答情况得到教学质量的反馈,并进行补充和强化。在新内容进行到关键点时,提出疑问,敦促学生思考,让学生不只是照本宣科,而是对内容进行思考。根据回答情况记录成绩,整个学期每人都会被提问到,课堂提问从这两个方面入手,可以即时评价教学质量,控制上课节奏,优化教学内容,提高学习效率。

(二)课后作业批改

钢结构设计原理是实践性强、计算公式和原理较多的课程,需要进行大量练习才能很好地掌握教学内容,因此课后作业必不可少。课堂教学工作完成后,布置教材上的3道左右计算题,因时间充裕,计算量比考试题目要大。学生作业的完成情况反映了该部分内容的教学效果,可针对作业批改中存在的问题在下讲课进行补充。这样可以评价每讲课的教学质量,适时调整教学内容

(三)期中阶段考试

当总教学内容进行到一半时,可以就已讲内容进行一个阶段性的考察,期中考试的题目形式宜与期末考试一致,只是考察内容侧重点不同。题目应该包括考察基本概念的客观题(选择题)和设计计算的计算题,一方面让学生对学过的内容进行总结和复习,另一方面可以考察半期教学效果,促进后半期教学质量提高。期中考试是阶段性总结和反馈,评价半期教学质量。考试试卷应为英文,学生可用中文解答,让学生熟悉英文表述,提高对题目的因素理解能力。

(四)期末考试

由于期末考试占总成绩的比例在60%以上,学生在期末考试前都会花大量时间复习。对学生来讲,期末考试是课程的指挥棒。对教师来讲,期末考试可以全面评价整学期教学质量情况,

为下次教学提供参考。考试试卷也应为英文,学生可以用中文解答,这样学生才能重视双语学习。教师通过对期末试卷进行分析,找到学生错误较多的地方,查找原因,寻求解决之道。另外可以在最后一次课上让学生匿名提出意见,如教学进度、重难点和教学方法是否得当等。

总之,应做到教学反馈及时,多通道评价教学质量,合理调整教学内容,提高教学质量。

六、 结语

面对钢结构设计原理双语教学中内容多,课时少,学生英语水平参差不齐,教学质量难于评估的现状,可以极限状态设计为主线,在教学内容、教学方式和教学质量评价三方面进行优化和调整,取得较好的教学效果。

(1)明确双语教学的定位很关键,应以专业知识和设计思想的传授为主体,语言为载体。

(2)在传统以结构层次(材料―连接―构件)为模块的教学内容基础上,让学生掌握极限状态设计的理念,衔接好力学和钢结构课程,剪裁教学内容,提升学生结构设计学习的深度和广度。

(3)针对不同的教学内容和教学过程,应综合采用不同的教学方式,以各种手段促进教学效果的提高,降低学生学习的难度。

(4)教学质量评价应贯穿整个教学过程,并进行多通道实时评价,因地制宜,从学生的接受角度来提高教学质量,不断提升教学水平。参考文献:

[1] 刘林,吕晓寅,张鸿儒. 混凝土结构设计原理课程多模式英语教学实践与体会[J]. 东南大学学报: 哲学社会科学版, 2012 (S2): 256-258.

[2] 周海涛. 双语教学在钢结构原理课程中的应用研究[J]. 教育教学论坛, 2012 (26): 206-207.

[3] 张建仁, 李传习, 杨美良, 等. 结构设计原理课程教学团队建设的改革与实践[C]//高等学校土木工程专业建设的研究与实践――第十届全国高校土木工程学院 (系) 院长 (主任) 工作研讨会论文集, 2010.

[4] 颜庆智. 钢结构基本原理教学中的力学过渡[J]. 中国冶金教育, 2012 (1): 24-26.

[5] 向南. 基于“结构设计原理”课程的全英文教学方式探索[J]. 重庆交通大学学报: 社会科学版, 2014, 14(4): 123-125.

[6] 商怀帅, 杨琳, 祝英杰. 工程案例在混凝土结构设计原理教学中的应用[J]. 中国冶金教育, 2014 (5): 34-35.

[7] 管巧艳, 闫祥梅, 谢晓鹏. 问答式授课模式在土木工程双语教学中的应用[J]. 高等建筑教育, 2012, 21(4): 56-58.

[8] 王亚***, 马亚维, 杨文伟. 流程***法在混凝土结构设计原理教学中的应用[J]. 高等建筑教育, 2013, 22(6): 100-103.

[9] 李素娟. 比较教学法在钢结构设计原理课程中的应用[J]. 高等建筑教育, 2011, 20(4): 85-88.

结构工程师论文篇10

关键词:卓越工程师;材料力学;教学改革;探索

中***分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)23-0112-02

一、引言

随着科学技术的迅速发展,人才市场需求发生极大的变化,各行各业急需具有实践经验、动手能力和创新能力的人才,因此国家提出“卓越工程师”培养计划,拟用10年时间,培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定人力资源优势。材料力学是工科重要专业基础课之一,是解决工程实际问题必不可少的一门课程,但由于多年理论与实践的脱节,导致学生空有成套的理论知识,面对工程力学问题却无从下手,束手无策。随着国家“九五”~“十二五”的建设计划,高等院校的培养计划也在逐步完善,但在“拓宽口径,培养复合型人才”的原则下,材料力学课程的学时进行大量缩减,在这种教学课时下,必须采取新的特色的教学课程体系和教学方法。因此,使学生在现有的学时下,既能把理论知识学好,又能与工程实践问题结合,符合国家提出的“卓越工程师”的培养计划,如何上好材料力学课,已经成为力学教师在教学中不断进行摸索、思考、出新、反复推敲的重要问题。因此,本文从教材、课堂教学、试验、考核及竞赛等方面进行教学改革,以“知识和能力发展”为教育思想,以“夯实基础、引导创新”为目标,理论与实践(试验)、理论与科研等方面进行相互融合、渗透,提高学生动手能力、创新能力及解决实际问题的能力。

二、进行材料力学教材改革,增加工程案列

材料力学主要研究可变形固体在基本变形、组合变形情况下,满足强度、刚度和稳定性等。现有教材根据这些方面的研究主要有两种编写形式:一种是根据变形形式进行章的编写,每节编写顺序为内力、应力-强度校核、变形-刚度校核;另一种是根据基本概念――内力、应力、变形等进行章的编写,每节根据变形形式进行编写。在编写过程中,选用的例题偏重于理论公式的应用,针对这种情况进行教材改革,增加工程案例,写明分析、解决工程问题的过程,并把工程案例分析列为每章的一节,使学生有意识、有目的的进行学习,循序渐进,提高解决工程问题能力。

三、建立“卓越工程师”课堂教学模式

三尺讲台,育人一生。课堂教学方法、手段的灵活性是优秀教师实现完美教学的模式。

1.理论与实践结合,提高解决实践问题的能力。材料力学的特点是概念多、公式多,学生感觉不容易理解、难记、枯燥无味,再加上及格胜利、会做题不用理解理论等不端正的思想,学生多对课堂上理论的学习不感兴趣。为了增加学生知识面,拓宽口径,我们对材料力学课时数进行了压缩。针对这种情况,依据教学目的及教学时数的要求,在基本理论的基础上,结合分析工程案例的内容,把理论分析思维与工程解决问题的创造思维结合起来,让理论不再是枯燥的公式、定理的推导,而是鲜活的、有生命的解决工程实践问题,培养学生解决工程问题的能力。为了提高学生的理论应用能力,根据教室现有结构进行分析。例如:分析教室横梁结构。根据现有学生人数及重量、桌椅数量及重量,把梁进行简化――简支梁,混凝土材料,梁在这些力作用下发生弯曲变形,对其进行强度校核,这种教学方式,使学生增加理论的运用能力及解决问题、分析实践的能力。

2.教学的多样性,培养学生工程责任意识。一名优秀的老师,“黑板+粉笔”的教学模式是不够的,老师能通过生动的语言把课程讲授的概念、公式、定理等教学内容完整、规范的表达出来,但她(他)无法做到将复杂的工程结构、机构以及机器展现出来,因此通过现代教学手段,从不同侧面、不同角度展示工程结构,培养工程结构设计安全意识。采用多媒体的方式,可以通过动画展现工程结构,生动形象地表现结构受力后的变形以及破坏形式,特别是那些工程师们小小结构设计的失误,导致多少家庭遭遇失去亲人的痛苦,如重庆彩虹桥倒塌、著名加拿大工程师之戒。同时通过录像看到结构破坏现象,分析工程结构破坏原因,使学生更好地建立设计安全意识。如用理论知识分析桥梁破坏、动车在铁轨上运行时脱轨的破环,使学生增强了设计安全意识,树立做一名合格的工程师的责任意识。

四、建立“卓越工程师”试验教学模式

试验不仅加强学生对所学课程关于材料力学基本理论、基本概念和研究方法的理解,同时培养学生从试验的方法去发现问题、分析问题和解决问题的能力,有效地解决许多理论尚不能解决的工程难题,为科研提供必要的理论数据。

1.夯实基础,引导创新,增加研究型、设计型试验。材料力学试验是提高学生创新能力的一个重要手段。材料力学原有试验大都是验证试验,通过试验验证理论。为了培养应用创新型人才,在原有基本实验基础上,增加研究型、设计型实验。如在原有低碳钢拉伸性能测试实验基础上,扩展为低碳钢板型试件拉伸测试弹性常数,使学生学会电测法测试弹性常数;直梁弯曲测试应力分布规律,扩展为叠梁应力分布规律等。

2.开放实验室,提高学生分析问题的能力和动手能力。为了提高学生分析问题的能力和动手能力,把工程结构与教学理论相融合,进行实验室开放。开放的内容模式有:一方面是教师给出题目,学生选择;另一方面是学生自主选择工程问题,带着问题进入实验研究,探索理论的应用。如电测法在工程中的应用。电测法是将应变转换成电信号进行测量的方法,因此,本试验让学生了解应变片的构造、原理、粘贴方法及与之配套的电阻应变仪的连接方式,掌握应变片在农业机械中的应用;夜晚城市路边的灯光璀璨,照亮回家的路,但路灯杆在风力、自重作用下发生变形,为了保证灯杆不被破环,学生对灯杆进行试验分析,首先粘贴应变片,然后通过仪器及软件进行模拟分析,获得灯杆破坏的力及位置,从而对灯杆进行设计。

3.试验与科研相融合,提高创新应用能力。科研的研究内容代表这一研究方向的前沿,因此依托学校农业机械的优势,把科研思想和方法融于试验教学,把教师的科研融入到试验中,使学生有目的的分析解决问题,不但可以把学过的理论知识融入到实践中,并且通过理论循序渐进地解决实践问题。如开沟器是播种机最重要的关键部件之一,开沟器工作的好坏影响播种机的工作质量,因此对于开沟器的设计要求其在工作时受到的阻力越小越好,因此学生在实验室模拟开沟器在田间工作状态,对开沟器进行受力分析,通过试验测出工作阻力,为开沟器的设计提供基础理论数据。

五、建立合理考核机制模式

考核学生的好坏,历来都是试卷定成败,影响学生培养工程意识的积极性。因此,改变以往的考试模式,试卷不再是简单的理论公式应用,把考核的重点放在工程问题分析上,通过工程问题,用理论知识解决。同时为了避免学生考试发挥失常,影响考试成绩,采用多种形式的考试,如平时各章节公式、概念的小测验;给出工程实例,用理论知识分析和解决问题的大作业;学生通过设计型和研究型的试验,撰写小论文以及试验报告;把作业、小论文、小测验、期末考试等按照一定比例分配,增大小论文比例,提高学生实践分析、解决问题的积极性。

六、积极组织学生参加竞赛活动

力学来源于工程实践,因此力学竞赛的题目都是解决工程问题。如全国周培源力学竞赛涵盖知识广泛,几乎涵盖了大二学过的理论力学、材料力学知识,可以锻炼学生应用理论知识解决工程问题的能力;黑龙江省结构设计大赛采用竹条或纸作为材料进行工程结构设计,竹条制作的塔吊、纸做的桥等结构设计,要求重量轻、承受载荷大。学生通过参加竞赛,增强了理论解决工程问题的能力,同时锻炼了思维意识、提高动手能力和设计、创新能力,通过近几年教师的培训,学生在竞赛中取得优异的成绩,效果较好。

七、结语

以培养“卓越工程师”为目标,利用课堂教学模式,合理安排理论课程教学内容,使学生更好地掌握理论知识,把传授理论知识为主的课堂教学,与培养工程实践能力为主的试验、科研结合起来,不仅使学生掌握了专业理论知识,而且培养了学生的动手能力,从而实现培养学生创造思维、分析问题和解决问题的能力,为材料力学课程体系的改革提供了方法。

参考文献:

[1]何谦.立足工程素质培育的《材料力学》课程教学改革[J].机械管理开发,2010,25(5):156-157,159.

[2]吴坤铭,毕守一.基于应用型人才培养的材料力学教学改革探讨[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2012,12(1):83-85.

[3]史泰冈,高丹.实施卓越工程师培养计划提高学生实践创新能力[J].实验室研究与探索,2012,31(10):316-318.

[4]季顺迎,武金瑛,金立强.“材料力学”课程中创新意识和实践能力的培养[J].高等理科教育,2008,(5):9092,108.

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