注重过程管理与质量的钢结构课程设计的改革与实践

熊瑞生

（信阳师范学院 土木工程学院，河南 信阳 464000）

如何有效地提高教育教学质量，是教育行业的一个永恒的话题；特别是在大众化教育背景下，这一问题显得更为必要和迫切。采取可行的方法和措施，加强对整个教学过程的管理，督促学生重视学习的过程，使学生在学习的过程中养成认真、规范和负责的态度与习惯，是提高教育教学质量，培养学生的科学精神、责任意识和独立思考地分析、解决问题能力的有效途径。笔者在教学实践中，通过改革期中考试的形式和内容［1］，改革课程设计的方案和方法，达到了以上的目的。

钢结构课程是土木工程专业的重要专业技术课，钢结构课程设计是与之配套的、必不可少的实践训练环节。在精英教育的年代，学生人数少，每个设计小组4~6人，每个小组配一名指导教师，指导教师可以全过程地对每个学生进行对应的指导。但在大众化教育的今天，由于学校的软硬件建设，跟不上招生人数增长的步伐，再加上使用“宽口径”的培养模式，使得专业课的教学学时数明显减少，再加上制定的教学计划不尽合理，使得钢结构课程的学时数远不能满足培养市场需要的钢结构工程技术人才的要求。这主要是教师和学生在认识上有误区，一般认为混凝土结构是土木工程的主要结构形式，而钢结构不是主要的结构形式，所以制定教学计划时分配给了混凝土课程较多的课时，而钢结构的课时却很少，这在学生心目中也造成了钢结构不重要的假象。事实上，我国已于1998年由建设部发文将钢结构技术列为重点推广的新技术，随后于1999年成立了国家建筑用钢领导小组，由专家组专门研究钢结构在建筑领域中的应用问题，2001年建设部又召开了两次专题会议，制订了钢结构住宅产业化技术导则，通过了19个包括钢结构住宅建筑体系及其关键和试点工程的立项，从而加大了钢结构在我国的应用范围，促进了钢结构的蓬勃发展。但直到现在，在许多二本院校中，钢结构设计原理和建筑钢结构设计（含课程设计）总共分配的教学时数约64~68学时，这显然远少于《高等学校土木工程本科指导性专业规范》推荐的学时数［2］。同时，高校大规模扩招之后，生源质量有明显的下降，学生的学习积极性不高，学习目的不明确，价值取向也出现了偏差。例如，在一次问卷调查中，对同学间抄袭作业持“无所谓，习惯了”或“可以理解”态度的高达86.0%，对考试作弊表示“可以理解”态度的占39.6%［3］。因此，在一般院校中，逃课、迟到，抄袭作业、抄袭设计，甚至考试作弊，已不是个别现象了。那么在这种背景下，如何保证教学质量、保证设计质量、提高学生的培养质量，是每一个教育工作者都要思考的问题，特别是任课教师更要找出应对的方案和方法。笔者结合教学实际对钢结构课程设计进行了如下的改革和实践，并取得了良好的效果。

一、分析建筑行业现状及发展趋势，纠正学生思想上的片面认识

现在有很多学生片面地认为建筑物的主要结构形式是砖混结构和混凝土结构，因而认为钢结构课程是副课而不重视，再加上现在研究生考试课程设置的弊端，使得考研统考课程中没有结构课程，所以许多计划考研的学生就轻视结构课程，特别是钢结构课程的学习，而把主要的精力都放在了应对考研要考的少数几门课程上了（这实际上是真正的应试学习）。故他们没有完整的知识体系（更不用说能力了），即使硕士毕业，也不能很快适应实际工作。针对这种现状，首先给他们分析了建筑行业的现状及发展趋势，特别是建筑领域内各行业对人才的能力和素质的要求，使他们清楚建筑领域内不同结构形式的适用范围、发展趋势和前景，使他们能够认识到作为一个能干事的土木人应具备的知识结构、能力结构和综合素质，从而纠正自己思想上的片面认识。

二、改革设计方案，注重过程管理，保证设计质量

1.细化设计任务书，使学生明确目的、任务和要求。

图1屋架形式

为配合普通钢结构厂房一章的教学，安排了一次课程设计，题目为设计某单层工业厂房的钢屋盖。随着教学时数、教学任务的变动，以及声源数量和质量的变化，对课程设计任务书进行了第四次修订，对设计目的、任务、内容和要求，都作出了详尽的规定和说明，并给出评价方法和标准，同时给出了完成各部分内容需要的时间，使学生对本课程设计有一个总体的、明晰的认识，以便合理分配自己的时间。为既能让学生受到基本的结构设计的训练，掌握结构设计的内容、步骤、方法、特点和注意事项，又能让学生感到计算工作量不是太大，同时又能实现难度相同的“一生一题”的改革方案，采用有檩体系屋盖，屋面材料选用彩色复合压型钢板，屋架形式如图1所示。为让学生对课程设计有充分的认识和准备，提前4周将设计任务书发给学生。

2.增加设计题目，做到一生一题，杜绝相互抄袭。

如前所述，现在总有一些学生的学习主动性很差，他们不愿自己花心思去完成课程设计，总想抄袭别人的。针对这种现象，从2007级的学生开始，增加设计题目，做到一生一题，每个学生必须按照学号，选择设计条件 （如表1所示。为节省篇幅，该表只显示了一部分），否则不评定成绩。这样一来，每个学生的设计条件都不相同（但难度相同），他们必须自己完成，从而杜绝了抄袭现象的发生。由表1可以看出，这些条件可以有192种不同的组合，可以保证一生一题。

3.分阶段进行，注重过程管理，保证每一阶段的正确性。

为保证课程设计的有效和顺利进行，将课程设计分5个阶段进行，第1阶段：方案选择和结构布置；第2阶段：杆件长度和内力系数计算；第3阶段：荷载组合和最不利内力计算；第4阶段：杆件和节点设计；第5阶段：施工图绘制。

对第1阶段的内容，结合课堂教学，先讲解方案选择和结构布置的一般原则和要考虑的因素，然后结合课程设计讲解、讨论具体的方案（主要是檩条布置和支撑布置），这样结合具体项目讲解，符合建构主义学习理论的特点［4］，有利于学生理解和接受。对第2、第3阶段的内容在讲解了一般原则、方法，并给出示例后，要求每个同学根据自己的设计条件，计算出具体结果，并将结果填入为他们设计的规范化的表格内（分别如表2和表3所示。两表都只显示了一部分），在规定的时间内上交。及时批改和评分后再发给学生，让学生知道自己的计算结果是否正确；对不正确的，要求学生重新计算后再交回批改。这样可以保证每个学生前三个阶段的正确性，为后两阶段能有正确的结果打下基础。

表1《钢结构课程设计》题目分配表

表2《钢结构课程设计》杆件长度及杆力系数计算表

表3《钢结构课程设计》荷载组合及杆件内力设计值计算表

为了能够进行“一生一题”的批改，笔者利用Excel的计算和逻辑判断功能，针对第2、第3阶段的计算要求，编了两个计算程序，每个计算程序都具有输入已知条件就能计算出每一步的结果和进行逻辑判断的功能，而且每个计算程序的计算内容和步骤与上面提到的规范化的计算表格是对应的，因此教师可以利用这两个程序对第2、第3阶段的结果进行“一生一题”地批改和评分。当然，在批改的过程中，教师的工作量是巨大的（因每个学生都有200多个数据需要核对）。

在具体实施时，每个学生只有在前一个阶段的结果正确的情况下，才能进行下一阶段的设计工作。为使学生对课程设计有足够的重视，将其第2、第3阶段的评分作为钢结构课程设计总评成绩的一部分，并且将课程设计单独进行考核，课程设计成绩不合格，则不能毕业。

4.强化过程指导，保证各环节的设计质量。

学生在学习和进行各阶段特别是后两阶段内容的设计时，会遇到许多问题，对有些不易理解的构造问题，通过展示照片和制作多媒体课件的方法展示结点构造及其“生成过程”；对其他问题，采用集中指导、电话答疑和短信回复等形式进行解答和指导。在指导和答疑的过程中，不仅告诉他们该怎么做，而且告诉他们为什么要这样做，以及这样做在工程实际中的目的和意义，使他们在各阶段的问题都能得到及时解决，不至于造成问题的积累，影响设计质量。强化过程管理与指导，是提高教育质量的重要措施［5-6］。

5.保证设计的有效时间，确保设计的质量。

由于笔者所在学校是把钢结构课程安排在大三的下学期（即春季），而春季的时间一般较短，再加上传统节日放假和春运会，使得课时很紧。要保证课程设计的质量，首先要保证有足够的时间。为此，要求学生在停课前完成前三个阶段的内容和第4个阶段中杆件设计的内容，在期末考试结束后，利用4天时间完成其余的设计任务。这样以来学生就有充足的时间进行设计计算和绘制施工图，从而保证设计的质量。实践证明，绝大部分学生并不反对这样做，因为他们能理解到认真进行课程设计是对他们能力锻炼的帮助。

三、改革经验和效果

本课程设计改革，已在我校土木工程专业2007级~2009级3届学生（6个班级共463人）中连续实施了3年，取得了如下的经验和效果：（1）将整个课程设计分阶段进行，每个阶段都提出明确的要求和完成时限，对不能按时完成的学生，要扣减阶段成绩或不评定成绩。避免他们养成工作拖拉和不按期完工的坏习惯，从而可以培养学生的“工期”和工程意识。（2）对每个阶段的完成质量进行及时评价和反馈，使每个学生明白自己在各阶段的结果的正确程度，避免上一个阶段的错误带入下一阶段，从而影响整个设计的质量。在这个过程中，学生的粗心或不认真造成的错误，将被及时发现和纠正，并且他要为此错误付出一定的代价（将得到较低的评分）。从而可以培养他们科学严谨的精神和认真负责的态度。这一点对于工科的学生来说，尤为重要，因为工程事故，人命关天。（3）对每个阶段要完成的任务，都提出规范化的要求，并要求他们按照规范化的程序、步骤进行各阶段的设计。这样，一方面可以方便教师批改，另一方面也方便学生查对和进行下一阶段的设计；更重要的是使学生掌握规范化的方法，并养成规范化做工程的习惯。（4）通过这样的改革实践，绝大多数学生掌握了结构设计的内容和基本步骤，熟悉了进行结构设计的方法，掌握了一些规范的设计计算方法，这些方法可以成为他们走向工作岗位后的经验。

四、结语

由于种种原因，总有一些学生不能正确认识上大学的目的和意义；更有甚者，有些学生甚至把大学校园作为休闲娱乐和谈情说爱的场所。另外，考研对本科教学产生了很大的负面影响，使得很多教学计划不能真正落实，这对工科学生的影响是很严重的。因为，他们没有完整的知识结构和能力结构，他们无法适应实际工作。针对目前的现状，任课教师所能做的就是加大时间和精力的投入，钻研业务，提高水平；掌握现代教育理论，特别是现代教育技术；克服困难，寻找办法。用自己的教学艺术和教学水平吸引学生［7］，用自己的责任心和真诚感染学生和督促指导学生，注重学习过程的管理，使学生在有限的大学阶段的学习时间内，多学一些知识，多掌握一些技能。

教学管理人员和教学管理部门，也要强化过程管理，特别是学籍管理，对于那些思想教育基本不起作用的学生，该退学的退学，该开除的开除，不应因为那一点学费收入而不愿处理。只有这样才能起到警示和激励作用，才能体现办学的宗旨和公平性。高校的办学重点应该从扩大规模转变到提高质量上来了［8］。

［1］ 熊瑞生.期中考试的形式与内容的改革与实践［J］.宜春学院学报，2012，34（8）：136-138.

［2］ 高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范［M］.北京：中国工业建筑出版社，2012.

［3］ 吕海江，计东.“一人一题”作业方式初探［J］.黄山学院学报，2011，13（5）：115-118.

［4］ 李建楠，熊瑞生.建构主义学习理论在土木工程专业教学中的应用［J］.吉林工程技术师范学院学报（教研版），2004，20（7）：75-77.

［5］ 熊瑞生.论重视课堂教学的“过程性”［J］.科技信息（学术版），2005，（10）：13-14.

［6］ 熊瑞生.建构新的教学理念 提高课堂教学质量［J］.高等建筑教育，2008，17（2）.

［7］ 孙羡，于君.专业教师教学能力要素驱动教学效果的有效性研究——基于学生视角的实证分析［J］.长春工业大学学报（高教研究版），2012，33（3）：90-93.

［8］ 刘虹，张邦成.提升高校教学质量的方法与措施探析［J］.长春工业大学学报（高教研究版），2012，33（4）：93-94.