試論結(jié)合創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理
試論結(jié)合創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理
試論結(jié)合創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)研究
論文摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是高校土木工程專業(yè)一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)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(jié)合了創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式，對教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)節(jié)和工程設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容進行了探索。首先融合發(fā)現(xiàn)教學(xué)法和問題教學(xué)法，提高了學(xué)生創(chuàng)新思維；結(jié)合“大學(xué)生創(chuàng)新性試驗項目”的開展，加強了學(xué)生動手試驗?zāi)芰Γ焕霉こ淘O(shè)計實踐，為學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的形成打下了堅實的基礎(chǔ)。
論文關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；實踐教學(xué)；創(chuàng)新性試驗；工程設(shè)計
在土木與建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展日新月異的今天，混凝土結(jié)構(gòu)依然是各種工程結(jié)構(gòu)的主體。結(jié)構(gòu)設(shè)計原理這門課程主要討論各種工程結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件受力性能、計算方法和構(gòu)造設(shè)計原理，是學(xué)習(xí)、掌握橋梁工程和其他道路人工構(gòu)造物設(shè)計的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)設(shè)計原理也是高校土木工程專業(yè)一門主要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，包括了理論分析和試驗研究，還有各種設(shè)計規(guī)范和具體工程實踐，信息量大、綜合性強、教學(xué)難度大。經(jīng)過數(shù)年教學(xué)實踐，筆者在啟發(fā)學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新思維、具有熟練的結(jié)構(gòu)設(shè)計能力方向進行了一些探索，取得了較好的效果。
一、改革教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)方法的改革實驗蓬勃興起，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(xiàn)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(nèi)外一些學(xué)者在教學(xué)改革的實踐中創(chuàng)造了發(fā)現(xiàn)教學(xué)法、問題教學(xué)法、研討教學(xué)法、微型教學(xué)法、掌握學(xué)習(xí)法等多種教學(xué)方法。筆者根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教學(xué)改革實踐的經(jīng)驗和素質(zhì)教育的要求，將發(fā)現(xiàn)教學(xué)法和問題教學(xué)法相結(jié)合，積極培養(yǎng)學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程學(xué)習(xí)中的創(chuàng)新思維。
發(fā)現(xiàn)教學(xué)法也稱探索教學(xué)法，是由美國結(jié)構(gòu)主義心理學(xué)家和教育家布魯納在《教育過程》中提出來的，他主張學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理一樣，通過自己的探索發(fā)現(xiàn)事物的起因和事物的內(nèi)在聯(lián)系，從中找到規(guī)律，形成自己的概念。而問題教學(xué)法是20世紀(jì)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，即通過教師在課堂上形成一種問題情境，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(xí)積極性。這兩種方法都重視對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，可以有機地結(jié)合起來，按照“提出問題→發(fā)現(xiàn)、討論和鉆研→新問題”的循環(huán)流程進行課程教學(xué)。其具體教學(xué)步驟為：確立和說明對學(xué)生有興趣的問題（引導(dǎo)部分）；把這些問題分成若干有聯(lián)系的提問（關(guān)鍵點）；提出可能的答案；搜集和組織有關(guān)資料（調(diào)研部分）；鉆研和討論這些資料、概況出結(jié)論（具體教學(xué)內(nèi)容）；證實結(jié)論（歸納總結(jié)要點）；提出新問題（下次課的引申）。在上述基礎(chǔ)上，教師再把學(xué)生引導(dǎo)到需要在下一次課中解決的新問題上。在結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)中，由于筆者在承擔(dān)多項國家級和省部級科研課題研究過程中大量收集了國內(nèi)外土木工程方面的技術(shù)資料，探討了本學(xué)科前沿知識，掌握了本專業(yè)范圍的許多新理論、新成果和設(shè)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)研究問題與基本教學(xué)內(nèi)容相聯(lián)系，作為問題提出，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(xiàn)教學(xué)法和問題教學(xué)法的結(jié)合改變了傳統(tǒng)教學(xué)中單向傳授的局面，把教師的講授和同學(xué)的積極思維活動結(jié)合了起來，加強了教學(xué)中的啟發(fā)性、探索性和研究性。
二、設(shè)計創(chuàng)新性試驗，充實教學(xué)環(huán)節(jié)
結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程與學(xué)生以前學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)材料性能的離散性使混凝土結(jié)構(gòu)基本理論須由鋼筋和混凝土材料性能以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能的試驗研究來驗證。因此它是實踐性很強的課程，和試驗研究密切相關(guān)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)過程中，實踐性試驗教學(xué)既是課程教學(xué)的重要內(nèi)容，又是確保教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此，在具體教學(xué)實踐中要及時、準(zhǔn)確而又有機地結(jié)合實際試驗、科研和工程實例，理論緊密聯(lián)系實際，學(xué)以致用。
筆者所在學(xué)校每年定期開展了大量“大學(xué)生創(chuàng)新性試驗項目”研究活動，教師可以結(jié)合自己所研究的內(nèi)容設(shè)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(jié)構(gòu)相關(guān)部分的試驗也可以讓同學(xué)們積極參與和觀摩，并且在條件允許的情況下，學(xué)生還可以進行新建代表性工程上部主體施工過程實例觀摩，利用試驗課和課余時間到實驗室、預(yù)制廠和工程現(xiàn)場，讓學(xué)生動手制作或觀摩實習(xí)。他們才能更透徹地掌握構(gòu)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)等先進的輔助手段，把試驗原理、試驗方法和試驗過程清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前，形象直觀，易被學(xué)生接受。
三、結(jié)合工程設(shè)計實踐，提高學(xué)生應(yīng)用能力
結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程既具有理論性和科學(xué)性特點，又具有實踐性和工程性特點。工程實踐教學(xué)可以鞏固和深入理解已學(xué)的理論知識，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)積累感性知識。結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)與工程實踐教學(xué)也是相輔相成的。因此課程教學(xué)必須針對實際工程需要，面向工程，重視實踐性環(huán)節(jié)，這樣才能有利于培養(yǎng)更多土木工程領(lǐng)域的高素質(zhì)專業(yè)人才。結(jié)合工程設(shè)計實踐包括兩個方面：掌握專業(yè)規(guī)范的應(yīng)用和熟悉工程設(shè)計過程。
在土木工程領(lǐng)域，各種國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)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)，進行實際橋涵設(shè)計就必須遵守《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》，并且結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程也是結(jié)合相關(guān)規(guī)范進行編寫的。掌握現(xiàn)行規(guī)范應(yīng)用是學(xué)生進入土木行業(yè)的敲門磚。教師在課程教學(xué)中，可以積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)范條款。規(guī)范條款系統(tǒng)性強，內(nèi)容全面，可以豐富學(xué)生的知識面。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中拓寬了自身的視野，同時也為學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的形成打下堅實的基礎(chǔ)。
另一方面，在結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)過程中，教師可以適當(dāng)結(jié)合實際土木工程項目的設(shè)計，讓學(xué)生初步熟悉實際工程設(shè)計過程，增加他們對課程學(xué)習(xí)的興趣。課程教學(xué)時教師提供給學(xué)生實際工程的設(shè)計圖紙，在正常課堂教學(xué)的前提下，結(jié)合各章節(jié)的主要內(nèi)容，及時解釋實際工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工圖，讓學(xué)生進行初步識讀。例如：教師在講授鋼筋混凝土材料物理力學(xué)性能指標(biāo)以及設(shè)計強度指標(biāo)和荷載效應(yīng)組合時，可以結(jié)合實際橋梁施工圖設(shè)計中設(shè)計說明部分，對各項指標(biāo)應(yīng)用進行詳細講解。
工程設(shè)計實踐教學(xué)是結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程中的重要環(huán)節(jié)，對課程教學(xué)的促進作用非常明顯，所以，重視工程設(shè)計實踐教學(xué)的效果對學(xué)生理論知識的提高和實踐經(jīng)驗的獲取是非常重要的。同時，建立靈活的課程教學(xué)機制，給學(xué)生提供一邊學(xué)習(xí)一邊工程設(shè)計實踐的機會，讓學(xué)生帶著課堂上的問題到工程設(shè)計實踐中去驗證，也可以帶著實際工程設(shè)計中的問題在課堂上找根據(jù)。理論和實際相結(jié)合，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深學(xué)生對理論知識的理解，同時也增加了學(xué)生的工程實踐經(jīng)驗。
四、結(jié)語
經(jīng)過數(shù)年對結(jié)構(gòu)設(shè)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(xiàn)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(xiàn)教學(xué)法和問題教學(xué)法結(jié)合，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中單向傳授的局面，加強了結(jié)構(gòu)設(shè)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?zāi)芰Φ玫郊訌姡柟塘死碚搶W(xué)習(xí)效果。教師結(jié)合“大學(xué)生創(chuàng)新性試驗項目”的開展，組織學(xué)生完成了多項混凝土結(jié)構(gòu)方面的科學(xué)研究，提高了學(xué)生動手試驗?zāi)芰Γ龠M了學(xué)生對結(jié)構(gòu)設(shè)計原理知識的深入理解和掌握。
三是學(xué)生解決實際工程設(shè)計問題的能力得到提升。理論和工程設(shè)計實踐相結(jié)合，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深了學(xué)生對理論知識的理解，同時也增加了學(xué)生的工程實踐設(shè)計經(jīng)驗。學(xué)生拓寬了自身的視野，也為其專業(yè)素質(zhì)的形成打下了堅實的基礎(chǔ)。
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