基于工程实践的结构设计软件课程教学探索

安 丽 媛

(南京航空航天大学金城学院，江苏 南京 211156)

基于工程实践的结构设计软件课程教学探索

安 丽 媛

(南京航空航天大学金城学院，江苏 南京 211156)

针对结构设计软件课程内容繁杂、逻辑性差、综合性强以及应用性强等特点，分析了该课程在教学过程中存在的问题，并从课程教学内容、教学方式、考核方式等方面进行了教学改革，对学生应具备的基本理论知识，实践能力和综合素质提出了更高的要求。

结构软件设计课程，教学，改革，素质

0 引言

随着计算机应用技术在建筑工程设计领域的不断发展，逐渐涌现出各类计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)系统，结构设计逐渐从手算阶段进入到电算时代。其中，PKPM软件具有适合国情、自主研发、操作简便等特点，逐渐成为国内建筑工程界应用最广，用户最多的一套计算机辅助设计系统。

本科高等院校的土木工程专业，大多开设结构设计软件课程，该课程是联系理论知识与工程实践的桥梁，具有综合性、实践性、应用性强的特点。其宗旨在于培养学生运用软件进行结构设计，使学生具备对各种错综复杂因素的综合分析能力和解决工程实际问题的能力[1]。因此，结构设计软件课程在土木工程培养计划中占有重要地位。

1 课程特点

结构设计软件课程以PKPM系列软件为研究对象，由软件操作训练、结果综合分析和施工图绘制三部分组成[2]。软件操作训练属于基本技能范畴，要求学生熟练运用PMCAD模块的各项操作命令，掌握结构建模的基本内容，强调概念设计；结果综合分析属于结构设计与优化范畴，主要介绍参数的设置、计算结果的分析与调整，着重培养学生综合运用已有知识解决实际工程问题的能力；施工图绘制属于工程素质范畴，着重培养学生读图、识图能力，正确绘制结构施工图，并重视构造措施。综上所述，结构设计软件课程作为一门理论知识与工程实践并重的课程，具有如下特点：

1)课程内容繁杂，逻辑性差。PKPM软件课程具有操作命令多、参数设置多、计算假定多、构造要求多等特点。特别是参数设置部分，其系统性、逻辑性较一般理论课程差，涉及规范条文多，需要紧紧抓住“建立模型是前提，计算分析是关键，出施工图是结果”这条主线进行教学内容的组织。

2)学科交叉融合，综合性强。PKPM软件课程基于结构设计类课程，涉及多学科知识，也是毕业设计的重要内容。该课程在提升学生的操作能力、分析能力、实践能力等方面起着重要作用，是培养工程实践人才综合素质的重要内容。

3)来源工程实践，应用性强。PKPM软件课程在教学方面侧重于专业技术教育，在应用上与行业内的先进技术、最新规范相接轨，与工程实践密不可分。无论土木工程专业学生将从事何种工作，其关键就在于掌握各种结构设计的原理和优化，具备基本的识图绘图能力。

2 主要问题

土木工程专业的理论教学，通常采用传统的讲授法，对学生进行满堂灌的单向注入式教学。在这种教学方式下，学生处于被动地位，生搬硬套，缺乏理解，教学仅停留在基本操作命令使用的初级层面上，不够深入，难以形成清晰的工程认知。

实际上，结构设计软件课程作为培养学生实践能力及综合素质的重要环节，应以学生未来职业活动为导向，基于实际工程进行课程教学。然而，由于经典教材较少，对结合工程实践的教学环节的重视程度不够，以致理论教学内容落后，针对性和适用性较差。除此之外，还存在学生自学能力较差，依赖性强，缺乏独立思考、解决问题的能力；强调基本操作训练而弱化结构概念设计；重视计算配筋而忽略结构构造措施；识图绘图能力薄弱，欠缺基本工程素养；设计过程中重视手算过程而疏于PKPM电算调整等问题。

3 改革措施

根据当代社会对高素质应用型工程实践人才的现实需要，结合结构设计软件课程，积极搭建学科交叉融合的大平台，具体改革措施如下。

3.1 多元化教学，培养自学能力

PKPM软件的课堂教学中，以提高教学效果为宗旨，传统教学方式和现代多媒体教学手段相结合，采取多元化教学方式。针对结构建模内容，通过教师演示操作，学生观摩学习并通过动手操作练习的方式；针对参数设置内容，结合规范条文，采用板书教学，通过教师演示推导相关内容，给学生时间以便理解掌握；针对施工图绘制内容，训练学生的识图读图能力，结合实际工程结构施工图进行讲解。

随着知识更新不断加快，单纯依靠有限的课堂实践难以达到教学要求，这就需要培养学生的自学能力。多元化教学方式相结合，可以激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，灵活运用所学知识，解决工程中的实际问题，避免学生思维疲劳，达到良好的教学效果。其学习效果显著加强，远非单向注入式教学所能比的。

3.2 重视概念设计与构造措施

所谓概念设计，一般不进行数值计算，而是综合运用力学关系、材料性能、施工工艺、破坏机理、地震震害、试验现象和工程经验等，形成基本的设计原则，宏观控制建筑结构的总体布置和细部构造措施[3，4]。构造措施，作为计算假定的保证，则是计算中忽略某个因素或某项内容的弥补和补充，一般是针对难以计算的内容作出强制性规定。

在PKPM软件课程的授课过程中，应充分重视概念设计与构造措施。针对结构布置、尺寸估算及参数设置等内容，根据先修专业课程，结合相关的国家现行规范、图集，增强学生对整体结构的认识，加深学生对规范条文、图集内容的理解，使学生从结构的整体层面掌握设计原则，合理进行结构布置，选取构件尺寸，优化参数设置，最终达到综合运用所学专业知识，融会贯通的教学目标。

3.3 结合实例，训练识图绘图能力

建筑工程界，图纸是工程技术人员交流沟通的语言文字，而识图绘图能力是培养工程实践人才综合素质的基本教学任务。传统理论学习中，往往存在重视计算能力而忽略绘图能力培养。尤其是工作以后，无论是从事施工、设计还是监理工作，识图能力薄弱将导致部分学生无法较快胜任本职工作。

PKPM课程通过选择难易适宜、工作量和内容覆盖面相近的实际工程的一部分作为设计题目，其主要目的和任务是掌握结构软件进行设计的基本流程，理论与实践性相结合，培养学生正确、熟练运用结构设计规范、手册、各种标准图集及参考书等资料的能力，提高学生结构施工图的识图绘图等方面的能力，建立建筑工程师责任意识，为后续的毕业设计打下基础。

3.4 侧重综合能力的考核

从传统课程考核方法来看，采用闭卷考试方法来评价学生对结构设计软件课程的掌握程度，过于主观和片面，不利于工程实践能力和综合工程素质的培养。但是单一的上机操作方式，又会使学生过于侧重命令的操作，而忽略理论知识的掌握。

随着PKPM教学改革的深入，考核方式更应注重综合能力的考查，故采取闭卷考试和上机操作相结合。其中，笔试主要考察学生对设计流程、基本理论和规范规程的掌握程度，机试主要检验学生对软件的熟练程度和基本操作技能，要求学生在规定时间内快速完成相应的结构施工图绘制，并能够进行初步优化[5]。实践证明，这种考核方式，既客观的考查了学生总体知识和技能的掌握情况，又激发了学生的学习积极性和主动性，多层次、多角度、全方位地考核学生对知识的掌握、运用能力。

4 结语

结构设计软件课程作为土木工程专业课程之一，既有很强的理论背景，又与工程实践密切相关，体现了适用性和实践性。通过结构设计软件课程教学改革的不断深入和探索，培养具有一定的理论基础、宽厚的专业知识和良好的实践能力，获得工程师的基本训练，能胜任相应工作，具有较强的责任意识、创新能力、自学能力的工程实践人才，逐步做到教学相长，共同提高，不断完善。

[1] 李文雄.PKPM软件应用课程教学目标与方式探讨[J].山西建筑,2011,37(15):249-250.

[2] 王 娜,靳元峻.PKPM结构设计软件课程教学方法的探讨[J].河北广播电视大学学报,2006,11(3):46- 47.

[3] 胡尚瑜,覃荷瑛.融合结构设计思想的建筑结构PKPM软件课程教学探索[J].高教论坛,2014,4(4):68-69.

[4] 吴晓春.结构设计中的概念设计[J].山西建筑,2006,32(15):60-61.

[5] 赵海燕,赵 军,闻玉辉.PKPM结构设计软件课程教学探讨[J].价值工程,2011,30(1):283-284.

Teaching exploration of structural design software based on engineering practice

An Liyuan

(JinchengCollege,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronaustic,Nanjing211156,China)

According to the features of the structural design software courses with complicated contents, weakness in logic, emphasis on comprehensiveness and high application, the paper analyzes some problems of the course in the teaching process, undertakes the teaching reform from the teaching contents, teaching approaches and examination approaches, and points out higher demands for students’ basic theoretic knowledge, practical capacity and comprehensive quality.

structural software design course, teaching, reform, quality

2015-06-16

安丽媛(1986- )，女，助教

1009-6825(2015)25-0254-02

G642.0

A