工程结构抗震课程教学改革初探

刘平+张雯雯+王婷+张爱娟

摘要：根据独立学院应用型人才培养模式，结合人才培养方案，针对工程结构抗震课程教学的现状和问题，提出了在教学改革中的一些有益的设想与建议，对指导今后的工作有一定的借鉴作用。

关键词：结构抗震；教学改革；概念设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）15-0072-02

一、引言

中国是地震多发的国家之一，许多地区都位于地震区。因此，为了满足工程建设的需要，工程技术人员除了应熟悉专业知识外，还必须具有地震学与地震工程学方面的知识，这样才能设计出抗震性能良好，经济合理的建筑结构。工程结构抗震课程是土木工程专业、港口与航道工程专业本科生必修的专业课。近些年随着科学技术的发展，地震工程学的研究方法与理论有了全面的进步，对于理论与实际的结合，科学与技术的结合，都提出了更高的要求。以培养应用型人才为目标的独立学院，要求厚基础的同时强调实践能力的培养，这就要求学生既要理解工程结构抗震的相关理论，又要掌握工程抗震的相关技术。而想要满足新时期社会对人才的要求，独立院校必须对该课程的教学进行改进，通过课程教学的规范化和系统化，达到提高教学质量的目的。

二、本门课程的特点及目前存在的问题

本课程教学内容主要包括抗震设计理论与抗震设计应用两大部分，内容涉及到结构力学、土力学、混凝土结构、砌体结构、钢结构等多门专业基础课与专业课。该课程所涉及的知识面广，学时有限，一些知识点抽象难懂，导致学生容易产生一定的消极怠学情绪。经过几年的教学实践发现，学生对于工程结构如何简化为计算模型，计算模型与实际工程结构的差异，以及模型计算到底要算什么不清楚。学生只重视知识的死记硬背和计算能力的提高，能够熟练地解答纯粹的数学题，却忽视了结构抗震的概念设计和构造的要求，对于应用问题无从下手，学而不能致用，这些问题在毕业设计中都有所体现。

三、教学改革的具体措施

本课程教学改革的目的是在有限的学时内选择最优的教学方法，从而提高教学质量，为学生今后应用抗震知识解决工程结构方面的实际问题奠定基础。在教学中，教学方法的选择对于学生接受知识、锻炼能力都起着非常重要的作用。因此工程结构抗震课程教学方法的改革探索具有十分重要的意义。按照夯实基础，拓宽专业面，加强实践环节的思路，该课程在教学理念、教学内容、教学手段和实践教学上进行了一系列的改革和完善，具体改进措施如下。

1.夯实基础，拓宽知识面。应用型创新人才需要具备扎实的专业基础，合理的知识结构体系和较强的学习能力。本门课程的基础部分为“工程抗震设计原理”，该部分主要包括地震基本知识，地震危险性分析及地震烈度区划，工程结构抗震的基本思想与对策，工程结构抗震概念设计，场地、地基和基础，地震作用与结构抗震验算等工程专业基础知识内容[1]。此部分的内容是学生进一步学习的基础，对于解决实际工程问题有重要影响，因此要加强对学生的学习要求，做到“厚基础”[2]。

不仅如此，在夯实基础的同时也要注重能力的培养，本门课程的应用部分为“工程抗震设计应用”，包括钢筋混凝土房屋抗震设计，多层砌体结构房屋和底部框架-抗震墙房屋抗震设计，钢结构房屋抗震设计，单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计，桥梁抗震设计，结构隔震、减震设计等工程专业知识[1]。在讲授课程的同时，紧密结合建筑抗震设计规范（GB50011—2010），建筑工程抗震性态设计通则（CECS160：2004）（简称通则）以及公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008），对于某些重要的规范条文，辅以工程实例进行分析，从而帮助学生透彻了解条文的用意，达到灵活应用的目的。虽然《通则》不在大纲要求的范围之内，但是这是结构抗震设计理论和设计方法的发展方向[3]。基于结构性态的地震工程包括与设计和建造有关的所有工程任务，其目的是使所设计的建筑结构在未来地震中具备预期的功能[4]。在授课过程中，适时地引导学生了解该通则的计算原则和方法，并对《通则》中的抗震设计方法与教材中的方法进行对比和讨论，以加深对本课程的认识和理解。

2.重视抗震概念设计思想的培养。概念设计的目的是力求使设计方案更加经济、合理，它不仅可以保证设计原则的正确性，同时也可以通过它来解决设计中出现的问题，从而提高设计水平[5]。不仅如此，其还可以借助概念性简化计算来完成，虽然有一定误差，但概念清楚，定性准确，手算简便、快捷，能很快地选择和确定最佳方案，同时也是施工图设计阶段判断计算机计算结果可靠与否的主要依据[6]。

概念设计是一个优秀工程师必备的能力，需要在学习阶段有意识地加以培养，达到促进学生了解和掌握建筑方案的结构特性与空间形式性能之间整体关系的目的。这就要求教师把概念设计的思想渗透到课程教学过程中。一方面通过多媒体教学展示震害实例，以此来说明、强化一些重要的设计概念；另一方面要指导学生能在提出结构的总体系之前做到概念化的方案选择，并且能够对主要结构分体系的设计方案进行比较选择[9]。

3.提高教师专业素质，培养双师型人才。教师是教学过程中的主导因素，其知识结构和业务水平直接影响学生的知识结构和业务能力。本门课程涉及结构动力学的许多相关知识，数学表达式较复杂，这就要求教师能够将一些抽象的关键知识点尽可能用形象的比喻讲清楚，同时要让学生明白。理论若不能用数学表达式来描述，就如同没有牙齿的老虎。而数学表达式能够将理论进行拓展，使之如虎添翼。在注重启蒙学生的同时更要点燃其智慧，培养高层次的应用型人才，教师必须从事过工程实践工作，具有丰富的实践经验。只有教师贴近社会，学生才能贴近社会，才能更快地进入角色。因此，应采取各种形式，分期分批地派青年教师到设计或者施工单位工作一段时间，参加一些设计和施工项目，从而达到全面提高自身素质的目的。

4.采用先进的教学方式，建设网络教学平台。学生由于不能看到实际的工程结构，在进行模型简化时会存在一定的困难，若在授课过程中采用一些工程结构模型并结合震灾事例，则有助于解决此问题，也有助于学生克服“见木不见林”的弊端；对于较抽象概念的理解以及震害的现象，采用多媒体教学方法，有助于加深学生的理解和记忆。本课程中多媒体主要应用于：地震基础知识，地震作用下建筑物倒塌的动态模拟，场地液化造成建筑物倾倒的震害以及其他震害现象等，实现将抽象的教学内容尽量具体化展现。在授课过程中同时采用板书的教学方式，板书教学主要应用于：加速度反应谱原理及应用，振型分解反应谱法与底部剪力法的算例讲解。教学是一个复杂的过程，要多种形式相结合，各展所长，充分发挥各自不可取代的优势，以达到更好的教学效果。

建设网络教学平台，制作网络课件，并将教学大纲、教案、习题等同时在网上开放，激发学生的学习兴趣，鼓励学生自主学习，同时可以缓解课程信息量增加与压缩授课学时之间的矛盾；通过布置内容丰富、形式多样的习题作业，以方便学生理解和掌握所学知识；教师根据学生的具体情况，引导学生按照正确的思路与解题步骤完成习题和作业，从而提高教学效率；建立丰富完备的试题库及合理有效的考试形式，准确了解学生的学习情况，提升学生的学习兴趣，同时也减轻了教师的工作负担。这些措施调动了学生的学习积极性和主动性，增强了学习效果，提高了学生处理实际工程的能力。

5.课程教学与实践教学紧密结合。结合实际工程进行实践教学，使学生逐步建立工程抗震意识。不仅如此，要结合工程结构抗震的教学内容，组织学生参观实际工程的施工现场，了解整个工程结构抗震设防的要点，使学生建立起工程结构抗震的概念。考虑到多数教材及毕业设计参考书中的图例大都是示意图，无标准的结构施工图，教师应向学生展示真实的结构施工图，通过解读工程图纸，使学生了解工程结构抗震设防措施要点，缩短从理论到实践的过程，同时对学生在毕业设计过程中绘制高质量的施工图也有一定的帮助。

在学习专业知识的同时，要注重对学生的动手能力的培养，组织学生进行“抗震结构模型设计与制作”活动，旨在提高学生防灾减灾的意识，培养学生的动手能力和创新思维，让学生能够将所学的力学知识、抗震思想与实际应用相结合。在实践过程中，一些同学设计的模型巧妙地采用力学知识减轻了结构总质量，体现了强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件的抗震思想，设计新颖，想法独到；在平面布置上能够做到简单规整，竖向布置上均匀连续，刚度中心和质量中心尽可能一致，复杂体型的建筑物采取了加强措施，概念设计在模型设计中均有体现。还有一些同学对所建抗震模型进行了有限元软件分析。通过动手制作模型使学生的学习能力与动手能力均得到了提高，对所学的专业课也有了更为深刻的理解，达到了夯实基础，明确概念的目的。

四、结束语

工程结构抗震是土木工程专业一门重要的专业课程，也是土木工程领域研究成果不断推陈出新的前沿学科。课程必须根据社会发展和科学技术的进步与时俱进，不断赋予新的内涵。随着目前就业竞争的日益激烈，社会对人才的要求也越来越高。为了适应社会发展的需要，在教学活动中应当及时发现问题，并进行教学改革，努力提高教学质量，加强实践教学环节，从而培养出社会所需要的应用型人才。

参考文献：

[1]柳炳康，沈小璞.工程结构抗震设计[M].武汉理工大学出版社，2012.

[2]尚守平，李峥.工程结构抗震课程教学改革研究[J].中国建设教育，2006，（8）：46-48.

[3]张耀军，周翠玲，王新元.提高《建筑结构抗震设计》课程教学质量的教学改革探索[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2012，（14）：199-121.

[4]谢礼立，马玉宏，翟长海.基于性态的抗震设防与设计地震动[M].北京：科学出版社，2009.

[5]朱慈勉，尹小明.概念设计的意义和应用分析[J].建筑技术，2005，（8）：626-628.

[6]林同炎，S·D·斯多台斯伯利.结构概念和体系[M].第二版.北京：中国建筑工业出版社，1999.