基于《建筑结构CAD》课程的SRP项目教学实践探索

左志亮，胡金洲，蔡 熠，程 政，陈永耀，詹朝敬，陈永星

（华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510641）

一、引 言

本科生研究计划 （Student Research Program，SRP）是根据学校建设高水平大学的要求，围绕培养适应21世纪现代化建设需要的、具有较强竞争意识、创新精神和实践能力的高素质科技和管理人才的育人目标，进一步推进对学生的创新教育、鼓励和提倡学生在导师的指导下，结合自己的专业领域和特长，开展初步的探索性研究工作，了解和掌握科学研究的基本思路、方法和手段[1]。实践证明，大学生科研训练计划（SRP）是培养大学生科研素养与创新能力的有效、重要途径。

另一方面，随着计算机辅助工程设计在工程设计中重要性的提高，国家土木工程委员会教育指导委员会[2]建议将《建筑结构CAD》课程列入土木工程专业必修课的范畴，以提高学生将理论知识和实际应用相结合的能力，培养适应工程建设发展趋势的应用型人才。然而，目前该门课程缺乏整合得较好的教学资源，未能形成高效的教学体系。

结合大学生科研训练计划（SRP）能培养大学生科研素养与创新能力的优点以及土木工程专业必修课程《建筑结构CAD》对学生掌握专业知识有重要意义、教学资源较少的特点，笔者建立了《结构辅助设计软件（CAD）的应用与实例分析》SRP项目，以达到提高学生对《建筑结构CAD》课程的兴趣以及丰富教学资源的目的。下面就该SRP项目教学指导过程中的选题原则、培养思想、培养方式等方面的心得体会进行探讨。

二、SRP项目的选题

SRP项目是培养学生创新精神和技术应用能力的一个重要教学环节，可弥补传统教学中只重视灌输知识和应用的不足，是培养创新型人才的有效方式[1]。SRP项目的基本特点是：①参与项目的学生年级较低，专业知识欠缺；②项目完成周期一般为1～2年，学生必须在完成常规学习任务的前提下，利用课余时间参与SRP项目的活动；③培养目的是拓宽学生的专业视野，培养动手能力、查阅资料、灵活运用专业知识、利用专业知识解决实际问题的能力；④学生自由选择感兴趣的科研课题。

基于上述特点，教师可在个人科研或教学领域内，选择合适的课题，但应掌握2个选题原则：①SRP项目的选题应具有较完整的课题内容，且难度适中；②学生在完成SRP项目

的过程中，可视各人完成课题的进度调整课题内容，因材施教，培养学生创新能力。另一方面，创新精神的培养有多种层次和途径，而较前沿的创新性研究课题对一般本科生而言难度较大，因而SRP项目对学生创新精神的培养应把重点放在培养学生的自主研究能力。因此，SRP项目的科研内容应取材于专业课教学内容，以拓展学生专业视野、培养自主研究能力为首要目标，且选题内容应可灵活调整，不宜太难或过于死板。下面以《结构辅助设计软件（CAD）的应用与实例分析》SRP项目的建立思路为例，说明所强调的SRP项目选题方式。

《建筑结构CAD》是一门基于土木工程本科专业课知识的综合性较高的专业类软件学习与应用课程。长期以来，各大院校大多将该门课定位为专业选修课，没有给予足够的重视。然而，计算机辅助工程设计在工程设计中有着十分重要的作用，也是学生做毕业设计[3]以及毕业后在工作岗位上常常会用到的专业工具。因此，国家土木工程委员会教育指导委员会[2]建议将《建筑结构CAD》课程列入土木工程专业必修课的范畴。多年来，笔者所在《建筑结构CAD》课程教学团队在教学手段上采用演示、上机、多媒体教学课件、教学论坛、学生课外科研活动等多种教学手段结合来提高教学质量，但该门课程的教学资料繁多，所要求的专业知识综合性较强，却缺乏整合得较好的教学资源，未能形成高效的教学体系。

基于上述SRP项目课题选择原则和《建筑结构CAD》课程所面临的问题，建立了《结构辅助设计软件（CAD）的应用与实例分析》SRP项目。该项目基于与时俱进，强调重点、抓难放易的原则，结合《建筑结构CAD》课程的授课内容，选取国内最流行、通用的整体结构分析软件PKPM和广厦GSCAD，以及国外具有极高知名度的ETABS、近年在中国工程设计市场占有率逐渐上升且可视化程度高的MIDAS BUILDING，共4个结构辅助设计软件作为重点研究对象。以实际工程为背景，通过建立计算算例并对比不同分析软件的建模方式、思路和计算结果差异，培养学生的自主研究、查阅资料的能力，既达到提前用SRP提升部分对《建筑结构CAD》课程感兴趣的学生的积极性，也可以将学生的研究成果整理为该门课程的教学资料。

实践证明，在一般情况下，根据学生专业课内容所提炼的SRP项目课题比其他一般性科研课题更容易提高学生的学习兴趣、激发他们的自主研究意识，且难易程度更容易控制。

三、以专业理论为指导，理论联系实际的培养思想

在SRP项目的培养过程中，普遍存在以下培养难题：参与项目的学生年级较低，专业知识欠缺。参加SRP项目的学生中，由于大三学生的正常学习任务比较重，因而参与课外科研活动的积极性相对大二学生低，而大二学生虽然学习积极性较高，但其专业知识水平比大三学生低。另一方面，科研性质的课题总是以扎实的理论知识为基础。

具体到该SRP项目，首先要求掌握分析软件的使用方法和参数设置原理，然后利用专业知识判断计算结果的差异。这就要求学生必须有较扎实的专业理论知识，强调结构辅助设计软件只是工具，不仅要学会操作，更要懂得人为对计算结果进行判断。因此在该SRP项目的培养过程中，学生首先要进行计算机辅助工程分析的理论基础的学习：①对大二的学生，由于只学习了几门专业力学课程，对结构概念没足够的认识，需要从结构概念的学习出发，然后再学习理论知识；②对大三的学生，先巩固结构概念，然后学习包括计算机分析原理、结构设计软件中的参数选取、结构计算机分析与手算的共性与差异、如何判断计算机分析结果的正确性等关键性理论问题，而后才进一步学习各种软件的技术说明书及软件使用方法。在项目开展过程中，除强调结构辅助设计软件的专业性外，也强调其在工程设计方面的实用性，强调理论知识结合实际工程的学习方法。因此，要求学生以实际工程为背景，通过建立计算算例并对比不同分析软件的建模方式、思路和计算结果差异。

综合上述思想，提出“掌握理论+掌握技术”的两阶段科研思路。以该SRP项目为例，第一阶段，应以掌握理论知识为出发点，但要有针对性，且不能妄图能短时间内掌握所需要的理论知识。特别对于参与SRP项目的低年级学生而言，需要先指导他们阅读文献、查阅资料、自学部分专业知识，引导他们养成自主学习的习惯。第二阶段，应以掌握技术为出发点，利用理论知识解决科研工作中遇到的问题，包括掌握软件使用方式、了解工程设计实际情况、把握计算结果的准确度。在科研工作中，常会有一部分学生着重关注理论知识，却抓不住重点，迟迟未能开展工作；另外也有学生不注重理论知识，匆忙展开工作，但对工作的每一步骤的目标无清晰的认识。因此，上述两个阶段是相辅相成的，应互相穿插进行。这样循序渐进的开展工作，也有利于保持对工作的热情和兴趣。

四、多元化的培养模式

现阶段SRP项目教学主要是教师发放题目，学生根据题目查阅相关资料，最后根据自己查阅的资料写成相应的报告。这种培养模式主要是让学生能有针对性的对某一课题进行初步地研究，但其弊端在实践过程中不断显现。首先学生仍处于本科阶段，缺乏相应的专业知识，也没有足够的科研意识，这样的导致他们中途放弃或难以完成要求的所有任务，即便完成任务，质量也不高。其次老师在这个过程中对学生的指导较少，高估了学生的主观能动性，一味等着学生提出问题。学生的知识结构还不完整，能提出的有价值的问题很少，发现问题之后老师未必能及时给予解答。长久下去，学生觉得任务没有意义，没有完成任务的同学还有可能因此丧失信心。综上所述，传统的培养模式使学生过分依赖老师，创新意识不足；忽略了对学生潜能的挖掘和团队合作意识的培养。

针对低年级学生专业知识不足的问题，我们集中授课，讲解基本理论知识和做研究所需要的文献查阅技巧，引导学生入门。由于结构辅助设计这门课与实际工程联系紧密，我们在下发资料一段时间后请有经验的工程师讲解软件的使用方法和工程实例。这样可以让学生对辅助设计的认识从抽象变成具体形象。同时在这个阶段学生也可以对题目提出具体的问题，对于好的意见要予以接受和改正。切勿死板，忽略学生的创造力。

在完成SRP题目过程中，充分重视对学生团队意识的培养，让他们以小组为单位查询资料和完成阶段性任务，并制定定期介绍个人或小组研究成果的计划。实践证明，通过工作成果介绍，学生将一段时间内的工作做一次自我总结，既可以促进学习积极性、锻炼自我表达能力，也可以从其他同学身上学到更多的知识。以后学生不管是继续深造还是出去工作，这种学习方式对整个职业生涯的发展都将大有裨益。

五、结 语

通过对《结构辅助设计软件（CAD）的应用与实例分析》SRP项目的教学过程进行分析总结，有以下几点体会：①SRP项目的选题宜取材于专业课教学内容；②在培养思想上强调建立“掌握理论和掌握技术”的两阶段科研思路；③在培养方式上建议采用多元化的手段，并通过定期介绍个人或小组研究成果的形式，提高学生的学习积极性和表达能力。由于“工程结构CAD”相对土木工程专业而言还是一门年轻的课程，如何实现更好的教学效果还需要不断的探索和研究。

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[1]王红飞，张木青，张礼鸿，等.在指导《学生研究计划》实践活动中的思考[J].华南高等教育研究，2006（2）：56-58.

[2]何若全，等.《高等学校土木工程专业本科指导性专业规范》[R]，2011.

[3]周俐俐，张志强，苏有文.计算机辅助设计（CAD）应用于毕业设计的利与弊[J].四川建筑科学研究，2005（5）.