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土木工程專業鋼結構課程設計初探論文
作為鋼結構課程實踐教學的重要環節，鋼結構課程設計是土木工程專業本科生的一門必修課，是根據土木工程專業教學計劃要求，在教師指導下進行的階段性專業技術訓練，是對前期所學習理論教學效果的一次檢驗。它要求學生應具有較系統的前期課程基礎知識，如高等數學、理論力學、材料力學、結構力學、建筑材料、鋼結構原理、鋼結構設計及建筑制圖等，其主要任務是幫助學生深化課堂所學的設計理論和知識，培養學生理論聯系實際，運用科學的研究方法分析和解決實際問題的能力，鍛煉制圖能力，了解現行設計規范、標準及使用方法，使學生掌握鋼結構的設計方法，并能根據其設計結果繪制施工圖。
一、構建課程設計質量監控體系的必要性
隨著中國鋼產量的不斷提高，用鋼量已不再是制約鋼結構發展的主要因素，建筑鋼結構由于其材料性能優良，制作安裝工業化程度高以及結構形式新穎靈巧，受到了越來越廣泛的應用。隨之而來，鋼結構人才短缺日漸凸顯，企業急需大批鋼結構設計和施工的專門人才。鋼結構課程設計是對學生的一次較為全面的設計訓練，是鋼結構原理和鋼結構設計課程后一個重要的綜合性實踐教學環節，也是培養學生鋼結構設計能力的基礎性教學環節。它是課程基本概念、基本理論等內容的延伸，也是對所學知識的一次綜合運用，將為畢業設計以及工作以后的鋼結構工程設計奠定堅實的基礎。但是，長期以來大部分高校形成了重理論、輕實踐的教學模式，各高校實踐教學的質量監控相對薄弱。就學生而言，受傳統教學模式的影響，普遍重視基本理論的學習，忽視實踐教學環節在教學活動中的重要地位。一方面大學生習慣于傳統的“教師講，學生聽”的教學模式，而對于以學生為主的課程設計環節，自主學習的積極性不高，主動性不強，探索鉆研和創新實踐能力不足;另一方面，大學生迫于就業壓力，學習動機功利化，熱衷于考取各種資格證，從而忽視了對專業課的學習，特別是相對自由的設計環節，如果缺乏規范的實踐教學規章制度或者監控體系，設計時間、設計進度和設計質量難以保證。因此，如何構建切實可行的課程設計質量監控體系，充分調動學生的積極性和主動性，保證課程設計質量并且督促學生按時獨立認真完成課程設計，是一項緊迫而必要的工作，也是鋼結構實踐教學改革需要不斷研究和探討的課題。
二、課程設計質量監控體系的構建
筆者根據多年的教學經驗，并結合山東科技大學鋼結構省級精品課程建設工作，在鋼結構課程設計質量監控方面進行了一系列改革實踐，并取得了較理想的效果。
(一)設計題目多樣化
在2006級以前，學校鋼結課程設計通常做法是進行鋼屋架設計，設計題目單一。隨著計算機的普及，課程設計繪圖也由原來的手工繪圖變成了計算機CAD繪圖，這就不可避免地導致前一屆學生存儲的設計資料流入到下一屆學生的手中，出現跨級抄襲或者拷貝的現象。為此，課題組集中編寫了三個題目的課程設計任務書，包括鋼屋架設計、工作平臺設計、門式剛架設計。自2006級以來，三套課程設計任務書輪流使用，并根據設計過程跟蹤指導情況適時對設計內容進行添加或者修改，有效避免了跨年級拷貝現象。
(二)設計方案多樣化
對于同一個課程設計題目，在編寫任務書時，在教學要求完全一致的基礎上，給出多組設計條件和設計參數供選擇，盡量做到不同的學生完成不同的設計方案。以鋼屋架設計為例，通過給出廠房的跨度、屋面情況、積灰荷載、屋架坡度及鋼號等多組參數組合，保證每個學生選用不同的方案，具體安排見表1。例如:三班的25號學生，其相應的設計參數為24m跨度，上人屋面積灰荷載為0，屋架坡度為1/12，選用Q235的鋼材。這樣，不同的學生選擇不同的設計內容，從源頭上杜絕了課程設計抄襲或雷同現象的發生，從而能夠更好地促使學生獨立地完成課程設計，達到預期的訓練目的［1］。
(三)加強設計過程的管理和指導
下達設計任務書的同時，下發課程設計指導書，詳細說明要完成的具體內容，設計圖紙的要求以及設計計算書的內容。另外，為了便于指導教師跟蹤指導和檢查，設計指導書中還要給出設計內容的時間安排。鋼屋架設計時間具體安排見表2。課程設計集中在兩周內完成，由于課程設計是在課程結束若干天以后的期末進行，學生表現比較松散，指導教師要隨時檢查學生整體的進展情況及每個人的完成情況［2］。指導教師要對學生進行過程跟蹤指導，并分三次進行集中檢查和指導答疑。第一次安排在內力計算及內力組合完成以后，主要檢查結構的布置是否合理，荷載及內力的計算是否正確。第二次安排在構件和節點設計完成以后，主要檢查構件設計是否合理，驗算過程是否完整，計算是否正確，節點設計是否合理。第三次安排在屋架施工圖繪制完成以后，主要檢查圖面布局是否合理，尺寸標注是否正確，是否達到施工圖要求等［3］。通過過程跟蹤管理和指導，可以更好地了解學生對知識的掌握程度，以及獨立完成課程設計的能力和質量，并以此作為平時成績考核的依據。
(四)完善考核辦法
傳統的鋼結構課程設計考核主要以設計成績為主，適當考慮20%的平時成績。設計成績主要考慮設計圖紙的質量和設計計算書的內容。平時成績以考勤為主。這種考核方式往往無法兼顧到公平和合理性，不能完全體現學生的主動性和獨立工作的能力，也就無法充分調動學生的積極性。為此，我們改革了課程設計的考核方式，將原來以設計成果為主的考核方式變成多方面多指標的考核方式，主要從平時成績、設計計算書、施工圖紙和課程設計答辯四個方面綜合考核，對應到具體每一方面，給出相應的量化評價指標，見表3［4］。通過實施這種多方面多指標的量化成績評定的教學改革實踐，學生的主動性有明顯提高。自2006級實施改革實踐以來，特別是2009、2010、2011三級，完全按照上述課程設計質量監控體系進行。實踐證明:設計質量較以前有很大提高，設計計算更條理、更完整;從成績來看，2009級優良率42%，2010級優良率52%，2011級優良率47%，較過去的25%～35%有明顯提高;此外，學生也普遍認同該質量監控體系和課程設計實訓系統，普遍認為為以后的畢業設計和入職打下了良好的基礎。
三、結語
經過近幾年的課程設計教學改革的實踐，我們體會到在下達任務時，設計題目和設計方案要盡量多樣化，從根本上杜絕學生之間的抄襲現象，鍛煉學生的獨立工作能力。此外，還要加強實踐環節的過程管理和指導，進一步完善考核辦法，充分發揮學生的積極主動性，保證設計質量的真實、有效。
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