土木工程专业研究生课《结构风工程》教学方法探索

柯世堂，吴 瑾

（南京航空航天大学 土木工程系，江苏 南京 210016）

土木工程专业研究生课《结构风工程》教学方法探索

柯世堂，吴 瑾

（南京航空航天大学 土木工程系，江苏 南京 210016）

根据《结构风工程》课程的特点，以及土木工程专业研究生的教学目标，从教学体系、方法、内容以及考核手段的改进等方面，进行了《结构风工程》课程的教学改革探索，旨在创新研究生培养模式、适应研究性大学的教学要求，提高研究生教学质量，使学生系统全面地认识和掌握结构抗风设计方法。

结构风工程；土木工程；研究生教学；教学改革

当今世界，科学技术突飞猛进，国际竞争日益激烈。国际间的竞争，从经济竞争到科技竞争，归根到底是教育的竞争，人才的竞争。研究生教育作为教育的高端，在培养创新人才中具有决定意义，负有为国家创新体系输送高素质创新性人才的职责。创新意识、创造精神、创业能力的培养是研究生教育的核心任务，是建设创新型社会的关键所在。因此创新适应时代要求的研究生培养模式，促进研究生教育多样化发展，培养科教兴国战略需要的复合型高级人才是研究生教育面向21世纪的一个重要课题。土木工程专业研究生教育是关系国家基础建设的重要分支，涉及知识面广、专业要求高、专业方向多，亟需探索有效科学的研究生课程教学方法。《结构风工程》属于土木工程专业的新兴交叉学科，它涉及气象学、空气动力学及气动弹性力学、结构工程学、振动工程学等多门学科[1]。其学科基础是风工程和结构工程，而南航作为国内外最早开展风工程研究的高校之一，目标就是为国家培养高水平具有创新精神的结构风工程师[2]。研究生课程是研究生学习的主要途径之一，因此《结构风工程》的教学改革势在必行。作为南航这门研究生课程的任课教师，作者结合多年来课程的教学实践经验，进行了一些改革探索，并取得了一定的效果。

一、课程的特点及其重要性

随着我国超大跨度空间结构、超高层建筑和特大跨度桥梁的频繁出现，《结构风工程》已成为土木工程专业最重要的基础专业课程之一。该课程是解决和研究建筑结构设计中的风荷载和风效应问题，具有很强的理论性和应用性，是土木工程领域的研究热点[3，4]。《结构风工程》又是一座建立风工程学者和结构工程师之间联系的桥梁，可以说它的内容在某种意义上是结构抗风设计的指南，并且实际的结构抗风设计准则也是以这些理论为依据的。因此对于研究生来说，学好这门课对于今后的工作和继续深造都有非常重要的意义。《结构风工程》研究生课程以人们从事结构设计中对“风荷载”以及“风效应”强度设计方法的认识发展过程为主线，以具体的建筑结构为背景，讲授结构抗风理论及其演变规律和相关抗风设计方法。

二、课程面临的问题

《结构风工程》作为一门研究生课程，授课对象主要是

硕士和博士研究生，面临着研究生课所共有和特有的问题。部分研究生学习缺乏主动性和自觉性，只是为了拿学分才去应付课程学习；部分研究生在本科开设过这门课或自学过相关知识，因而出现课堂疲乏缺乏学习兴趣；研究生教学区别于本科生教学，怎么能够不仅要讲述书本上的内容，而且要结合实际工程对学生有所启发，对其今后的研究工作打好基础，也成为课程教学面临的问题；作为土木工程的专业课，《结构风工程》内容涉及面广，怎样设计教学体系、选择课程内容、安排授课次序和突出土木工作专业的特点，也值得我们深入探讨。

三、课程教学改革内容

1.教学理念的革新。作为一门研究生专业课，不需再像本科生阶段，每一部分内容都详细地讲授。有些内容可以介绍自己的观点或要求学生通过自学、讨论，这样充分发挥学生主观能动性进行学习，教师只是起到引路人的作用。例如讲授“风灾危害”部分内容时，可以让每个学生介绍自己家乡所遭受过的台风及强风破坏事件，归纳出建筑结构风灾破坏的特点，然后我们再启发学生进行抗风设计的重要性，从而使得学生对风灾危害有更深的体会和认识。提倡研究生学习过程中的创新精神和思维，尊重学生的个体和特性，创造平等、民主、和谐的课堂氛围，充分调动学生参与教学活动的主动性和积极性。

2.课程体系的优化。《结构风工程》作为土木工程专业的研究生课程，目的在于结合风工程基础知识，完善学生结构设计知识构架，使其了解风工程理论在建筑结构中的应用，为其今后的学习和工作打下良好的基础。鉴于此，该课程不能像以往类似课程单一具体地讲解某一种强度设计理论，而是需要集空气动力学、随机振动理论、结构工程学和概率统计学于一门课程，并且按照结构设计中的认识过程进行排序，使学生容易接受和理解。

3.教学方法的灵活运用。在教学过程中，需要采用灵活多样的教学方式，及时了解学生对该门课程内容的掌握程度，并根据学生的接受能力，适时调整教学进度和方法，及时发现问题和解答问题，搞活课堂气氛，促进学生的学习热情，使每位学生最大程度地发挥主动性学习。具体的教学方法主要有：①多媒体与板书相结合的教学方法。多媒体教学直观清晰、容易调动学生兴趣，再加上板书对于理论公式的推导和引人入胜，两者结合便于学生做笔记和理解，紧跟老师思路。②试验与理论相结合的教学方法。培养学生的试验和动手能力，南航拥有空气动力学部门开放实验室，这对土木工程结构抗风这门课程的教学来说是非常重要的，这样就不是一味地纸上谈兵。学生对于这样的实践课非常感兴趣，可以运用课堂所学的方法和知识点，独立完成一些简单的建筑抗风试验，为他们以后继续深造从事相关的科研打下良好的基础。③开设课堂讨论课。讨论教学作为研究生教学的重要手段，能培养学生表达、应变和资料搜集能力。讨论课主要以学生讨论或ppt介绍形式为主，再结合教师的点评，给学生表现空间。④考核手段的改进。对于《结构风工程》这门课的考核方式我们采取了多种方式，总结以往的教学经验，作者认为采取开卷考核结合试验设计的方式比较合理。培养了学生动手、查找资料和解决实际问题的能力，对于学生以后的工作有针对性的帮助。

4.综合教学方法的运用。以往的结构风工程专业基础课程教学多是以观察为主，以达到理解课堂中理论的阐述和验证课程中对工程现象形态的描述。我们在新的结构风工程专业基础课程课堂教学中，一方面突出重点，精简原来过于烦琐的记忆性内容，另一方面提出一些学科发展中具有代表性的问题及相应的参考文献，通过学生自己的阅读，写出该方面学科发展综述及自己对这些问题的认识。

四、创新之处和结束语

首先，《结构风工程》课程在土木工程专业中的开设本身就具有一定的创新意义，它打破了以往将这门课内容放入到《高层建筑结构设计》中进行讲解的传统。因为对于土木工程专业研究生来说，学习这门课需要具备空气动力学和随机振动学的相关知识储备。其次，《结构风工程》课程以具体的建筑结构设计为背景，一改以往抽象的设计教学模式，把抽象“风”与实体“结构”结合，使得学生能很好地掌握该门课的理论和应用方法。随着土木工程技术的不断发展和结构设计要求的不断提高，《结构风工程》课程的教学内容和方法也应不断充实完善，如何切实跟随当前状况，设计、完善和发展该门课程，使其满足研究型、创新型人才培养要求的任务任重而道远。笔者也将与各位同仁共同探讨，一起促进《结构风工程》研究生课程的改革发展。

[1]马文勇，尉耀元，谷玉荣.本科生风工程教学方法探索[J].教育教学论坛，2012，（30）：118-121.

[2]王晓军，丘志平.航空专业研究生课《飞机结构强度》教学改革探析[J].力学与实践，2013，35（4）：60-62.

[3]吴谨.新加坡国立大学土木工程人才培养方案及其特点[J].高等建筑教育，2004，（4）：31-33.

[4]葛耀君.大跨度悬索桥抗风[M].北京：人民交通出版社，2011.

G642.0

A

1674-9324（2014）04-0048-02

江苏高校优势学科建设工程资助项目资助。

柯世堂（1982-），男，博士，主要从事结构风工程研究。