冀慧　贾冠华

摘    要：工程教育坚持以学生为中心，注重理论知识的实践运用。文章以土木工程专业“建筑结构辅助设计”课程为例，对标工程教育专业认证的毕业目标，介绍了本课程的教学目标，并就课程的教学现状及存在的问题进行了梳理，结合实践教学经验，从教学模式、教学要点等方面进行了改进及探索，以期实现课程教学目标，培养土木工程专业实践型的创新人才。

关键词：工程教育；“建筑结构辅助设计”课程；教学模式；教学要点

中图分类号：G642      文献标识码：A     文章编號：1002-4107（2023）05-0054-03

2016年6月，我国正式加入《华盛顿协议》，一方面，我国的工科教育资格与成员国之间实现了多边互认，推动了中国工程教育规范化、国际化的发展；另一方面，为更好地应对产业变革带来的挑战，工科教育要求注重人才质量的提高，培养具有国际视野的工程师，促进工科教育的改革与发展[1-2]。我国工程教育专业认证的核心理念是“成果导向，以学生为中心，持续改进”。土木工程作为传统工科专业，在专业培养模式改革、教学计划制定及课程讲授中需要注重以学生为主体，不断改进教育质量，培养能够解决复杂工程问题的土木工程创新人才。

“建筑结构辅助设计”是土木工程专业本科生的一门专业选修课程。学生通过该课程的学习，熟练掌握PKPM等结构计算软件操作技能，从而提高自身的结构设计分析能力、施工图绘制能力及综合创新能力，培养自主学习和终身学习的意识，为毕业后从事工程设计工作、解决实际问题打下良好的基础。

一、“建筑结构辅助设计”课程教学现状

“建筑结构辅助设计”课程一般安排在本科第七学期，2学分，包括16课时理论授课及16课时上机操作。前序课程包括“工程结构荷载与可靠度设计原理”“混凝土结构设计”“钢结构设计”等。课程以PKPM软件运用为主，包括结构设计软件介绍、不同结构体系的建模方法、SATWE结构计算、结构的优化设计及施工图的绘制等。

对标土木工程教育专业认证的毕业目标，本课程的课程目标与土木工程专业毕业目标对应关系如表1所示。

目前，“建筑结构辅助设计”课程存在以下问题：（1）学生在前序课程中学习了工程结构荷载、混凝土结构设计、钢结构设计及建筑结构抗震设计等专业基础知识，但是，学生缺乏对知识点的系统性整合，对结构的布置方法及结构设计要点认识不足，对课程中提到的相关知识点无法及时反馈。（2）结构计算的难点及重点在于设计参数的选取，软件学习过程中，学生更注重软件的操作及模型的建立，对计算参数的含义及确定方法掌握不扎实，普遍缺乏对结构设计规范、标准及图集的运用能力。（3）随着信息技术的快速发展及设计规范的优化，结构计算软件更新较快，任课教师对新技术、先进设计理念等更新不及时，加之自身缺乏工程设计经验，过多地依赖教材实例，无法体现实际工程问题及设计技巧，课程往往限于软件的演示及操作流程的介绍，无法调动学生的学习兴趣及热情，影响了课堂教学效果。（4）由于软件权限等问题的限制，学生对结构设计软件的使用仅限于课程本身，缺乏实践运用及操作机会。（5）评价方式单一，传统的考核方式为笔试和机试相结合，考题相对单一，无法在规定时间内真实有效地反映学生对软件的掌握情况及设计思路。

二、“建筑结构辅助设计”课程教学模式及要点

（一）教学模式

“建筑结构辅助设计”课程注重对学生实践运用能力的培养，重点是使学生掌握一种设计软件的应用、掌握混凝土结构设计流程、正确理解结构工作性质， 进而达到“能力”培养的目的[3]。学习过程中需要结合土木工程专业前期的专业基础课程的基本原理，进行系统整合梳理，这是本课程的难点之一。此外，本课程服务于实践，在授课中要注重培养学生的实践动手能力。结合专业培养计划及学生学情分析，本课程采用了“三元一体”的教学模式，基于“课堂讲授”“工程实例”及“实践训练”实现知识获取、知识内化及知识迁移，通过系统化的教学模式，锻炼并加强学生归纳总结、主动学习的能力（图1）。“课堂讲授”主要围绕施工图绘制软件模型的建立、计算参数的确定、计算结果的校验及结构优化展开，授课过程中需要密切结合工程规范及标准，方便学生掌握参数的确定方法，同时帮助学生建立专业严谨的态度，养成良好的行业习惯。“工程实例”主要结合实际工程案例，通过计算书及施工图，帮助学生强化知识要点在实践中的运用，培养学生发现问题并积极探索的能力。“实践训练”包括机试考核、课程实践、配套课设、结构大赛及毕业设计等内容，帮助学生巩固深化相关知识，提升实践能力及团队协作能力。本课程“三元一体”的教学模式注重专业知识的综合应用，强调专业实践能力的培养，突出以学生为中心的教学理念，有助于学生专业素质及工程能力的提高。

（二）教学要点

1.实例教学，突出工程运用

工程实例教学有助于让学生理解知识及其应用情境[4]。教学过程中，通过具体工程实例的引入，帮助学生掌握结构设计的过程及方法，通过实例中存在的问题，强化学生对知识的理解及软件的掌握。例如，在框架结构分析计算时，通过汶川地震中某居民楼的模型建立，输入汶川地震波，分析结构的受力及变形情况，并与实际结构破坏情况进行对比，锻炼学生的建模分析能力，同时，有效地将混凝土结构设计、结构抗震等知识系统运用于实例分析，通过与现场图片的对比，验证了结构分析的有效性，体现了结构计算的重要性。

2.规范解读，提高专业素质

规范、标准及图集对结构设计方法及表达进行了规范化统一。在授课过程中，设计参数的选定离不开规范的具体规定，根据授课内容对应知识点，结合《混凝土结构设计规范》《建筑结构可靠性设计统一标准》《建筑与市政工程抗震通用规范》及 16G 101 图集增加了规范条文的讲解，结合具体实例计算，深化学生对参数的理解，突出了工科教育的应用性，有助于学生养成严格遵守各种标准规范的习惯，使之具备良好的工程素质。

3.实践训练，培养设计能力

首先，及时对软件进行升级，通过与北京构力等专业结构软件服务公司等进行校企合作，获得软件与教学支持，新版软件对传统加密钥的方式进行了优化，采用授权码的方式，学生可自主进行软件的安装及使用，不受时间、地点的约束。其次，“建筑结构辅助设计”课程除了16学时的实践课程外，配套安排一周的“建筑结构设计软件计算”的实践课程，要求学生完成对实际工程的完整结构设计及施工图绘制，一方面，提高并强化了学生对结构计算软件的掌握，另一方面，也鼓励学生学习掌握其他结构软件，并加以对比分析，引导学生自主探索及学习。另外，通过指导学生参加专业结构设计大赛，鼓励学生将所学知识融合运用到结构设计中，引导学生正确判断计算结果的正确性和合理性，进行合理的优化。在本专业毕业设计中也进一步提高了结构计算软件的运用程度，通过手算与机算结果的对比分析，强化了对专业知识的系统性梳理，同时提高了毕业设计的质量及效率。

4.注重过程，实现全方位考核

考核采用“过程40%+总评60%”的方式，突破了传统的机试+笔试的模式，注重过程的考核，在实践课程及课堂讲授中，重点考核学生的参与度、掌握度与自主学习能力，通过课堂问答、小组讨论、翻转课堂等形式，及时掌握学生的动态，通过雨课堂，了解学生反馈，便于教师及时进行教学方法等的调整。总评主要采用机试，拟建建筑以规则结构为主 ，根据实际教学及学生的掌握情况，给定基本设计要素，以便学生在考试规定的时间内能顺利完成整个结构的建模和计算，而成绩差别主要体现在对具体细节，如参数、尺寸和材料等的掌握处理及结构优化上，从而使期末考核既能反映学生学习水平，又能帮助他们查缺补漏 ，操作能力和知识水平更上一个台阶。该考核方式主要考查学生课程学习的整体效果是否达到教学目标的要求，充分体现课程考核的全程化、多元化思想。

5.融入思政，深化职业使命感

高校教育要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治教育工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人[5]。本课程通过工程实例、行业规范标准的解读等，将思政内容与课程内容有机结合，培养理想坚定、专业扎实、勇于探索的工程专业人才。

三、教学成效

1.教学教研方面：基于过程考核，课程教学反馈及时，教师能及时、准确地掌握学生各阶段的学习状态，清楚学生在学习中遇到的困难，及时调整教学方法，解决教学中遇到的问题，教学质量不断提升，学校及学院予以肯定并提出宝贵意见，学生评教连续3年优秀。

2.课程成效：学生理论联系实际能力得到强化、学习参与度明显提高；学生到课率及课堂参与度均明显提高，对结构设计流程及要点的掌握更加扎实，能够将“建筑结构辅助设计”课程中的计算方法运用于课程设计、毕业设计等实践环节，毕业设计质量显著提高。传统的毕业设计主要进行简单结构的手算，由于结构计算量大，因此，毕业设计题目多为多层框架及框剪结构，借助PKPM等信息化的结构计算软件后，毕业设计题目的类别及要求更接近实践工程，学生借助软件可以完成高层结构的设计甚至是复杂结构的计算分析，专业能力得到了进一步提高。文章汇总了近5年土木工程专业毕业设计题目类别及软件使用率（图2）。

3.升学就业：学生对学科知识点的梳理、归纳能力明显提升，形成了专业知识网络，为更高层次的研究及学习奠定了基础，利于将专业知识服务实践工程运用，学生的考研升学率及就业率均显著提高。

4.素质拓展能力明显提升：学生积极参加土木工程专业竞赛及大学生创新创业项目，多次荣获山西省大学生结构设计大赛一等奖、二等奖、三等奖。通过实践赛事，学生巩固深化了相关结构设计知识，提升了实践能力及团队协作能力。

“建筑结构辅助设计”课程坚持以学生为中心，以知识应用于实践能力为主线，以专业基础知识及软件计算为依托，通过“课堂讲授”“工程实例”及“实践训练”的“三元一体”教学模式，教学过程注重实例讲解、规范解读、实践训练、过程考核及思政融入，实现了从理论到实践的有效结合，结合教学成效及时形成教学反馈，实现了完整的教学环节。有效激发学生自主学习的积极性，提高其自主学习、综合运用软件的能力，保证了课程目标的有效实现。

参考文献：

[1]  华尔天，计伟荣，吴向明.中国加入《华盛顿协议》背景下工程创新人才培养的探索与实践[J].中国高教研究，2017（1）：82.

[2]  韩晓云，孙庆申.从“国际工程认证”到“双万计划”：我国工科专业人才培养思路[J].黑龙江教育（理论与实践），2020，74（4）：1.

[3]  安静波，胡晓军.“高层建筑结构及辅助设计”教学体系改革与实践[J].合肥学院学报（综合版），2018，35（2）：142.

[4]  刘建平，贾致荣，师郡.基于OBE教育理念的混合课程教学改革：以混凝土与砌体结构设计课程为例[J].高等建筑教育，2018，27（6）：90.

[5]  习近平在全国高校思想政治工作会议上强调  把思想政治工作贯穿教育教学全过程  开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日報，2016-12-09（1）.

编辑 丁俊玲