(精品)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精品基于CDIO的“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)改革與探討(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì))

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文：基于CDIO的“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)改革與探討摘要：“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)學(xué)生的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，本文基于CDIO的人才培養(yǎng)模式理念，根據(jù)目前“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)中存在的問題，提出了關(guān)于“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的一些改革措施，為提高“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的專業(yè)競爭力，培養(yǎng)適應(yīng)市場需求的土木工程專業(yè)人才提供了一定參考。 關(guān)鍵詞：工程教育；CDIO；鋼結(jié)構(gòu)；課程設(shè)計(jì) 266510）青島作者簡介：戴素娟（1963-），女，江蘇南通人，山東科技大學(xué)土建學(xué)院，教授；李亞楠（1987-），女，山東聊城人，山東科技大學(xué)土建學(xué)院碩士研究生。（山東 基金項(xiàng)目：本文系2010年山東科技大學(xué)群星計(jì)劃教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：qx102019）的研究成果。 文章編號：1007-0079（2011）01- 0095-02文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A中圖分類號：G642.0 CDIO（構(gòu)思設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行）工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO的理念總體上要求學(xué)生必須具備一定的專業(yè)核心知識和基礎(chǔ)知識、職業(yè)技能與職業(yè)道德、人際交往技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流能力，成為終身學(xué)習(xí)者和對專業(yè)發(fā)展有貢獻(xiàn)的人。 “鋼結(jié)構(gòu)”是土木工程專業(yè)的主干專業(yè)課程，它重點(diǎn)介紹了鋼結(jié)構(gòu)基本原理和設(shè)計(jì)方法，其內(nèi)容涉及理論、計(jì)算和應(yīng)用等方面。伴隨著鋼結(jié)構(gòu)市場的日益增大，急需基礎(chǔ)理論扎實(shí)、動手能力強(qiáng)、有豐富經(jīng)驗(yàn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)人才，但目前優(yōu)秀的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人才卻十分缺乏。為了與國際建筑市場接軌，我國開始施行注冊結(jié)構(gòu)工程師制度。結(jié)構(gòu)工程師除必須具備較強(qiáng)的科學(xué)技術(shù)理論基礎(chǔ)和較寬的知識面外，還應(yīng)具備土木工程所必需的各方面能力，如設(shè)計(jì)、實(shí)施、開發(fā)和評價(jià)能力等。這些都對鋼結(jié)構(gòu)工程人才培養(yǎng)提出了新要求。針對目前“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)模式中存在的重概念、輕能力培養(yǎng)等問題，探討面向CDIO工程教育模式的“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐，對培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和工程能力具有重要意義。 一、“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)中存在的問題 “鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是課程內(nèi)容的延伸和培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)鋼結(jié)構(gòu)理論到實(shí)踐的良好機(jī)會。學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)應(yīng)鞏固和完善課堂教學(xué)內(nèi)容，提高理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決工程實(shí)際問題的能力，為今后的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，目前“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)中普遍存在下列問題。 1.學(xué)生工程專業(yè)素質(zhì)較低，課程設(shè)計(jì)中規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化意識淡薄 由于“鋼結(jié)構(gòu)”學(xué)時(shí)緊張，在課程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生接觸的設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較少，動手查閱工具書的能力較差。其次，由于對鋼結(jié)構(gòu)施工圖繪制了解較少，在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化意識淡薄，繪制的施工圖粗糙，大部分達(dá)不到專業(yè)施工圖的要求。 2.重理論、輕實(shí)踐，面向工程不夠 用人單位不僅要求畢業(yè)生具備扎實(shí)的專業(yè)知識，還要求具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力?？赡壳暗膶W(xué)生實(shí)習(xí)經(jīng)常受到實(shí)習(xí)基地、經(jīng)費(fèi)和地域等的限制，實(shí)習(xí)往往不能根據(jù)課程的需要進(jìn)行，只能在現(xiàn)有的條件下選擇部分工程實(shí)習(xí)，對大型鋼結(jié)構(gòu)工程的實(shí)習(xí)機(jī)會較少。同時(shí)在課程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)題目單一?！颁摻Y(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)一般安排在大三下學(xué)期末，設(shè)計(jì)題目主要有鋼屋架設(shè)計(jì)或工業(yè)廠房的工作平臺梁設(shè)計(jì)，要求學(xué)生提交計(jì)算書和施工圖，其內(nèi)容包括屋架形式和尺寸的確定、鋼材種類的選擇、屋架桿件截面選擇及其驗(yàn)算、計(jì)算節(jié)點(diǎn)荷載、桿件內(nèi)力計(jì)算組合、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，次梁設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，主梁設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，柱、柱頭和柱腳設(shè)計(jì)等。1設(shè)計(jì)題目虛擬化。課程設(shè)計(jì)題目常擬定在虛擬條件下，與工程實(shí)際相差較大，未與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，只是讓學(xué)生泛泛地針對題目計(jì)算，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。 3.“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)時(shí)間緊 因課程設(shè)計(jì)時(shí)間較緊，指導(dǎo)老師常給出具體的結(jié)構(gòu)模型、條件甚至荷載值。這不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、解決問題的能力，不利于開發(fā)其創(chuàng)新能力。 4.學(xué)生知識面窄，創(chuàng)新能力不強(qiáng)，完成設(shè)計(jì)的技術(shù)性和獨(dú)立性差 大部分學(xué)生創(chuàng)新意識淡薄，缺乏創(chuàng)新思維，動手能力較差，不會應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。在目前傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，各門課程內(nèi)容之間相互獨(dú)立，每個(gè)課程設(shè)計(jì)僅僅是為滿足本課程的學(xué)習(xí)要求和學(xué)習(xí)目的，較少考慮與其他課程設(shè)計(jì)之間的連續(xù)和互補(bǔ)，缺乏全局系統(tǒng)性和整體性，導(dǎo)致學(xué)生大學(xué)階段得不到系統(tǒng)性和整體性訓(xùn)練，工程設(shè)計(jì)整體觀模糊。2課程設(shè)計(jì)題目單一且脫離實(shí)際，學(xué)生往往照抄照搬課本上的例題進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算而不求甚解，有的甚至抄襲其他同學(xué)的設(shè)計(jì)成果，造成課程設(shè)計(jì)獨(dú)立完成性較差。 5.學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力不強(qiáng) “鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)學(xué)生采用手算，只在設(shè)計(jì)后期運(yùn)用Auto CAD繪制施工圖，未能有效培養(yǎng)學(xué)生手算與電算相結(jié)合的能力。目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)化程度很高，企業(yè)需要畢業(yè)生工作上手快，但大部分學(xué)校本科階段對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件使用方法介紹較少，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域很被動，短時(shí)間內(nèi)不能適應(yīng)工作。 根據(jù)目前的現(xiàn)狀，有必要在“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)中引入CDIO理念，面向CDIO進(jìn)行“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革實(shí)踐，提高學(xué)生的專業(yè)綜合能力，培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展要求和就業(yè)市場需要的土木工程專業(yè)人才。 二、“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的改革設(shè)想 1.面向?qū)嵺`優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的工程素質(zhì) 課堂教學(xué)中強(qiáng)化新規(guī)范、新知識，傳達(dá)新規(guī)范精神。結(jié)合課程教學(xué)，建立工程實(shí)例圖庫，將工程案例貫穿于教學(xué)中，通過常見工程實(shí)際問題的實(shí)例，使學(xué)生開闊眼界，提高學(xué)習(xí)興趣，豐富教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容，與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合。將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件引入教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，使課程體系更具工程系統(tǒng)性和綜合性。充分了解各大設(shè)計(jì)院或企業(yè)正在進(jìn)行或?qū)⒁M(jìn)行的工程類型和項(xiàng)目，結(jié)合工程實(shí)踐及老師的科研課題講授課程內(nèi)容、擬定課程設(shè)計(jì)題目，增強(qiáng)教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，從而提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。 2.建立課程實(shí)習(xí)基地，提高學(xué)生的工程概念 通過參觀鋼結(jié)構(gòu)加工廠，全面了解鋼結(jié)構(gòu)的加工工藝流程；參觀典型的鋼結(jié)構(gòu)工程，使學(xué)生將書本知識轉(zhuǎn)化為感性思維；建立課程實(shí)習(xí)基地，鼓勵學(xué)生到建筑設(shè)計(jì)研究院、施工現(xiàn)場等教學(xué)實(shí)踐基地進(jìn)行社會實(shí)踐。通過這些措施，使學(xué)生將實(shí)際工程問題和理論知識密切聯(lián)系，增強(qiáng)感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程的能力。 3.合理安排課程設(shè)計(jì)時(shí)間，提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量 “鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的時(shí)間較緊，指導(dǎo)教師在時(shí)間安排上要周密計(jì)劃、劃分階段，充分利用有限的設(shè)計(jì)時(shí)間，讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有計(jì)劃地完成規(guī)定的任務(wù)，進(jìn)而高效地完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。 4.改革課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力 （1）設(shè)計(jì)題目多樣化。指導(dǎo)老師嚴(yán)格把關(guān)課程設(shè)計(jì)的選題，力求面向工程實(shí)際，設(shè)計(jì)題目多樣化。通過調(diào)研了解當(dāng)前設(shè)計(jì)和施工的主要工程類型、施工方法、采用的計(jì)算手段和計(jì)算軟件，掌握最新信息。指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)時(shí)密切結(jié)合實(shí)際工程，因材施教，把最新的知識和技術(shù)方法傳授給學(xué)生。避免全班學(xué)生按鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書做同一設(shè)計(jì)題目，可提供多種題目供學(xué)生選擇，如鋼屋架的設(shè)計(jì)，可提出三角形屋架、人字形屋架、輕型屋架、吊車梁等多種不同設(shè)計(jì)方案，也可給出不同的荷載、跨度、截面形式等，做到人手一題，各不相同，以便開拓學(xué)生的思維、調(diào)動學(xué)生的積極性，保證設(shè)計(jì)完成的獨(dú)立性。3 （2）題目力求工程化。指導(dǎo)教師結(jié)合實(shí)際工程或科研項(xiàng)目選題，提高學(xué)生的興趣，使其全身心地投入到設(shè)計(jì)中。學(xué)生針對實(shí)際工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，需全面考慮更多的問題（如結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置、計(jì)算簡圖、內(nèi)力分析、內(nèi)力組合、截面設(shè)計(jì)、構(gòu)造要求等）。學(xué)生得到這些方面的訓(xùn)練，為今后從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。 （3）全面推廣計(jì)算機(jī)的使用。在課程設(shè)計(jì)中加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)和實(shí)踐，使學(xué)生能利用電算和手算結(jié)果互相復(fù)核、比較，將兩者有機(jī)結(jié)合；增強(qiáng)學(xué)生對設(shè)計(jì)中的有關(guān)荷載組合、內(nèi)力組合、抗震驗(yàn)算、構(gòu)造要求等的認(rèn)識；通過利用PKPM、3D3S等鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，使學(xué)生在學(xué)習(xí)軟件過程中將所學(xué)理論知識與實(shí)際工程相結(jié)合，加深學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)理論知識的理解和掌握，提高學(xué)生解決實(shí)際工程的能力，使其畢業(yè)后能較快融入工作。 （4）培養(yǎng)學(xué)生使用各種規(guī)范、查閱手冊和資料的能力。課程設(shè)計(jì)不能僅局限于教科書的內(nèi)容，設(shè)計(jì)時(shí)需運(yùn)用各種手冊、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖集、工具書等，指導(dǎo)老師應(yīng)在任務(wù)書中列出主要參考資料，引導(dǎo)學(xué)生查閱各種資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識的能力。嚴(yán)格要求學(xué)生按照國家建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和其他有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化繪制施工圖，提高其實(shí)際動手能力，盡早與行業(yè)接軌。4 （5）培養(yǎng)概念設(shè)計(jì)能力。培養(yǎng)結(jié)構(gòu)工程師的目的，即要求他們在特定的建筑空間中用整體概念來設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的總體方案，并有意識地利用總結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學(xué)關(guān)系，而不僅僅是能精確地計(jì)算和分析一個(gè)給定的分體系或構(gòu)件?！颁摻Y(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)中要注重培養(yǎng)學(xué)生概念設(shè)計(jì)的思想，使學(xué)生借助概念簡化計(jì)算，懂得雖有一定誤差，但只要結(jié)構(gòu)概念清楚、定性準(zhǔn)確，就能很快選擇和確定最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、判斷施工圖設(shè)計(jì)階段計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果是否可靠。 （6）培養(yǎng)學(xué)生圖紙表達(dá)能力。學(xué)生做課程設(shè)計(jì)時(shí)往往重計(jì)算、輕構(gòu)造，畫圖時(shí)表達(dá)不清；有些學(xué)生空間想象力較差，搞不清各構(gòu)件到底如何放置，不能準(zhǔn)確表達(dá)結(jié)構(gòu)構(gòu)造。因此應(yīng)鼓勵學(xué)生查閱構(gòu)造手冊，對規(guī)范中規(guī)定的各種構(gòu)造措施在圖紙中應(yīng)有明確表示。使學(xué)生認(rèn)識到：繪制的圖紙必須正確體現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算思想，圖上每根線條都要有根據(jù)，要讓別人看明白，要便于審核人員審核、施工人員理解。 5.理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力 引導(dǎo)學(xué)生帶著問題學(xué)是增強(qiáng)教學(xué)效果的一種有效手段，也是理論聯(lián)系實(shí)際的有效途徑。作為課堂教學(xué)的輔助環(huán)節(jié)，支持和鼓勵學(xué)生參與“大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽”及“軟件建模大賽”等活動，在學(xué)習(xí)過程中組織學(xué)生動手制作節(jié)點(diǎn)模型，或引導(dǎo)學(xué)生利用三維繪圖軟件制作鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)三維電子模型。通過這些創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，讓學(xué)生早日將所學(xué)的理論知識用到解決實(shí)際問題上，早日與社會接軌。 6.充分調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)調(diào)能力和人際交往能力 指導(dǎo)老師應(yīng)調(diào)動學(xué)生的積極性，對課程設(shè)計(jì)中具體的設(shè)計(jì)計(jì)算及構(gòu)造不做過細(xì)的示范，注重提高學(xué)生自己動手的能力和獨(dú)立獲取知識的能力。設(shè)計(jì)中有針對性地讓學(xué)生在小組或班級里介紹自己的方案和設(shè)計(jì)思想，相互討論、分析各方案的優(yōu)劣，在老師的指導(dǎo)下確定最終方案。通過課程設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力和人際交往能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。 7.科學(xué)全面地考核課程設(shè)計(jì)成績，提高學(xué)生的綜合能力 全面、科學(xué)地評價(jià)課程設(shè)計(jì)，考核應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行：第一，平時(shí)成績，主要由出勤情況、完成進(jìn)度情況、學(xué)習(xí)的主動性以及是否獨(dú)立完成設(shè)計(jì)等組成；第二，設(shè)計(jì)說明書，主要由思路是否清晰、概念是否清楚、計(jì)算是否正確、說明書是否完整、層次是否分明、文字表達(dá)是否流暢、字跡是否工整等組成；第三，施工圖，主要由內(nèi)容是否全面、構(gòu)造是否準(zhǔn)確、布局是否合理、圖面是否整潔等組成；第四，答辯，主要由自我表述情況、回答問題情況等組成，同時(shí)可以判斷是否有抄襲嫌疑。綜合這幾方面的情況可以使考核達(dá)到預(yù)想的效果。 三、結(jié)語 “鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)質(zhì)量對提高土木工程人才質(zhì)量意義重大。本文借鑒CDIO教學(xué)理念，提出了“鋼結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì)的一些改革措施。它們對提高鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)質(zhì)量