土木工程专业计算机教学改革初探

刘家友

摘要：根据土木工程专业计算机课程教学现状，对土木工程专业计算机基础教学内容、计算机程序设计教学内容和计算机辅助设计教学内容进行了分析和探讨，提出通过改革计算机课程教学方式、合理安排课程授课学期和学时、提高计算机操作熟练程度和拓展计算机应用教学范围等强化学生的计算机应用基础，提高学生利用计算机解决专业问题的能力。

关键词：土木工程专业；计算机；专业软件；改革措施

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2014)26-6113-02

Abstract：According to the situation of computer course teaching?of?civil engineering major, the teaching content of computer basis, computer program design and computer aided design is analyzed and discussed. Reforming teaching method, arranging computer courses?semester?and time reasonably, improving computer?operation proficiency and expanding scope of the?computer application teaching, etc. are put forward to strengthen?computer application foundation?of students and to?improve the students' ability to?use computers to solve?professional problems.

Key words: Civil engineering major; Computer; Professional software;?Reform measures

1 概述

随着计算机科学技术的发展，计算机以其方便性、高效性、快捷性、功能强大等优势在各领域得到广泛应用 。目前，在土木工程领域，从基本的文档处理，到工程图纸绘制、工程概预算以及大规模的数值计算等都离不开计算机，计算机已经成为土木工程专业发展不可缺少的重要工具之一。因此，在土木工程专业学习过程中，有必要强化计算机相关课程教学，拓宽计算机在专业课程中应用范围，以加强学生的计算机应用基础，提高学生利用计算机解决专业问题的能力。

2 土木工程专业计算机教学现状

2.1土木工程专业计算机教学内容设置

以山东科技大学泰安校区土木工程专业计算机相关课程教学为例，计算机课程共分为三个层次：第一层次为计算机文化基础，主要向学生了介绍计算机的基本知识和计算机操作系统，使学生能够使用应用软件进行基本的文档处理和网络操作等；第二层次为计算机技术基础，学生需要学习一门计算机程序设计语言，能够进行简单的程序设计，目前，学生学习程序设计语言为Visual C++；第三层次为计算机应用基础，分为两个部分，一部分为计算机辅助设计基础教学，要求学生掌握AutoCAD软件基本的绘图功能和编辑功能，一部分为计算机辅助设计专业教学，使学生掌握PKPM软件的基本绘图功能和计算功能。三个层次的计算机教学安排遵循循序渐进，由基础到专业的规律，有利于学生的不断提高计算机应用水平。

2.2土木工程专业计算机教学存在问题分析[1]

土木工程专业计算机课程教学中，部分课程学时（特别是上机学时）安排相对较少，学生通过上机能够掌握一些相关软件的基本操作，但熟练程度不够。教学方式上，虽然采用多媒体教学方式，但由于在课堂授课期间，学生几乎没有操作机会，课堂教学效果较差。由于课程设置学期不恰当以及在专业课程教学中对计算机应用拓展不够，学生对把所学的专业知识与计算机应用相结合的认识不足，不利于学生利用计算机作为有效工具解决专业问题。

为了适应应用型人才培养要求，提高土木工程专业学生计算机应用能力，对计算机教学改革有必要进行探索，以充分发挥计算机在土木工程专业学习中的作用。

3 土木工程专业计算机教学内容分析

3.1计算机基础教学内容分析

计算机基础教学一般在本科一年级第一学期开设。教学内容主要包括计算机基本知识、系统软件基本操作、办公软件应用及网络基本操作等内容。其中系统软件基本操作和办公软件应用内容占有较大的比例。调查显示，刚入校的大一新生绝大多数具有一定的计算机应用基础，但对相关知识的系统性把握和熟练程度不够，因此教学内容的安排上应注重加强学生对系统软件和办公软件基本操作技能的练习，以提高熟练程度。计算机基础教学内容涉及计算机基本操作技巧，提供了应用计算机解决问题的最基本的知识，也是学生进一步进行计算机课程学习和熟练应用软件处理文字、表格等的必要基础。因此，应要求学生熟练掌握一种操作系统（Windows系列系统）、一种集成办公软件（Office系列软件）及网络基本操作技巧，使他们具备计算机应用的基本技能。

3.2计算机程序设计教学内容分析

计算机程序设计教学一般设置在本科一年级第二学期。教学内容为一种程序设计语言的基本知识、基本的数据结构和简单程序设计。通过程序设计可以将复杂的问题简单化，提高解决问题的效率。目前，各高校土木工程专业计算机程序设计选择的设计语言主要为Fortran语言和C语言两种。Fortran语言具有强大的计算工程，因此在工程领域应用广泛，其最新版本也实现了与Visual C++类似的可视化编程。C语言编程灵活，在各个专业领域应用广泛，也是大多数工科专业选择学习的程序设计语言。根据土木工程专业的特点，很多专业问题的解决需要大量数值计算来实现，因此，Fortran语言具有很好的适用性，但C语言灵活编程的优点也有可取之处，特别是现在大型的数值计算软件需要采用UDF，Fortran语言和C语言都可以实现与软件的对接。因此，对于程序设计语言的选择可以根据学校实际情况确定，加之各种语言在结构上的相似性及算法上相通，学好一门程序设计语言对于自学其他程序设计语言是也是有益的。

3.3 计算机辅助设计教学内容分析

计算机辅助设计教学一般在本科三年级开设。教学内容通常为AutoCAD软件学习和PKPM软件学习。AutoCAD软件是土木工程专业领域应用最广泛的软件之一，主要用于工程制图，要求学生通过学习掌握基本的绘图功能和编辑功能。虽然该软件更新较为频繁，且各种教程相对滞后，但一些基本功能并未改变，因此不论采用哪个版本的AutoCAD软件，必须注重学生对一些基本绘图和编辑功能的掌握，强化学生操作的熟练程度，在此基础上，应适当引入天正软件Tarch的学习，以更好的提高绘图效率。PKPM系列软件在我国土木工程领域应用非常广泛，是进行土木工程结构设计的重要工具，是土木工程专业必须学习的专业软件之一，PKPM软件的教学应在AutoCAD软件和专业课程学习基础上，利用案例教学使学生熟练掌握结构设计方法和步骤[2]。

3.4 其他应用软件教学内容分析

土木工程领域还有一些其他的设计软件（如辅助道路路线设计软件Hint CAD、桥梁工程辅助设计软件桥梁博士等）和计算软件（如计价软件GBQ、数值计算软件Ansys、Flac 3D等）。这些软件教学可根据专业方向有选择地进行设置。对于数值计算软件，由于涉及到数值计算的基本知识，可根据课程设置情况有选择地进行开设，以为学生进一步学习深造奠定基础。

4 土木工程专业计算机教学改革建议

4.1改变传统教学方式

传统的计算机课程教学方式为课堂多媒体教学加学生上机练习。该方式虽然给学生提供了上机练习机会，但由于上机练习的滞后性以及课堂信息量大，大多数学生不能真正领会一些具体的操作步骤，上机效果不好，加之课堂授课学时与上机学时通常为1:1设置，很多学生在上机练习时很难完成练习内容。因此，有必要改进传统的授课方式。计算机课程授课可以采取“一人一机”的课堂授课方式加上机练习，该方式可使学生根据教学进度实时进行操作，掌握操作步骤，改善课堂教学效果。使用该方式必须注意控制授课节奏和采用适当的教学方法，以使大多数学生能够跟上课程进度。

4.2 合理安排授课学期和课程学时

计算机基础教学和计算机程序设计教学应安排在本科一年级，计算机辅助设计教学应根据培养计划安排在大部分专业基础课程已开设的学期，一般可以安排在本科三年级下学期，其他专业软件的学习应根据专业课程和计算机辅助设计教学安排贯穿于本科三年级和四年级，这样更有利于学生循序渐进地结合专业课程进行学习[3]。采用传统的课堂多媒体教学加上机的教学方式，课堂教学学时和上机学时宜按1：1.5设置，以强化学生对各种操作的熟练程度。如采用“一人一机”教学方式，课堂教学学时和上机学时可按1：1进行设置。

4.3 多举措提高计算机操作熟练程度

计算机课程教学过程中，应采取各种措施提高学生的操作熟练程度。除改变教学方式和适当增加上机学时外，在教学方法上应注重案例教学，通过一些具有代表性和具有一定操作技巧的教学实例加强对相关操作的掌握，同时注意对上机课堂的监督，一方面让学生把握好上机机会，按时完成各种练习题，另一方面及时解决学生练习过程中遇到的各种问题，促进教学相长。

4.4 拓展计算机应用教学范围

计算机与土木工程各门专业课程都有一定的联系，课堂授课时，适当说明某些问题的计算机解决方法，可以增强学生的计算

机应用意识。在合理设置计算机必修课程的前提下，适当设置一些计算机应用的选修课程，可以拓展计算机应用范围，提高学生的计算机应用能力。在一些课程设计和毕业设计过程中，可以尝试改变常规的建筑设计或结构设计内容，利用计算机解决土木工程中常见的一些问题，如通过编程解决混凝土配合比设计问题，利用数值模拟软件解决工程结构受力分析问题等等。鼓励学生利用计算机网络获取学习资源也是拓展计算机应用的一种有效方式[4]。

5 结束语

计算机作为一种有效工具在土木工程专业教学中不容忽视，课程教学中必须加强学生的计算机应用能力的培养，以使他们具备牢固的计算机基础知识，熟悉和熟练使用的各种常规软件，具有利用计算机解决实际问题的能力，以更好地为专业课程学习服务，也为学生以后的继续深造和工作奠定良好的基础。

参考文献：

[1] 肖彦昌,何灵敏,沈宁.非计算机专业生计算机应用能力培养初探[J].技术监督教育学刊,2009(1):24-28.

[2] 林彦,孙昶临,姜伟,等.土木工程专业 CAD 系列课程的教学改革研究[J].山东建筑大学学报,2012,27(6):632-636.

[3] 李飞,徐雪源,程鹏环.土木工程专业学生计算机应用能力培养探析[J].江苏广播电视大学学报,2001,12(6):66-68.

[4] 徐亚平.高校非计算机专业学生计算机应用能力培养方案[J].计算机教育,2012(6):4-7.