PKPM软件从学习到应用的教学探讨

刘方方，朱焕光，薛娜

（河南城建学院 土木与交通工程学院，河南平顶山 467000）

从国内外专业发展要求和社会需求来看，各高校积极主动参与到土木工程教育认证当中，力求不断培养学生的综合素质和能力，确保毕业学生具备解决复杂工程问题的能力，促进了本科教育培养方案的不断发展和完善[1]。 要实现上述目标，PKPM 软件是不可或缺的，能够将理论知识应用于实际工程案例当中，巩固和加强所学知识。 PKPM 是中国建筑科学研究院研发的一款集建筑、结构、设备等设计于一体的工程设计管理软件[2]。该软件包涵了结构、砌体、钢结构等多层及高层用结构设计模块。 而其中结构设计模块是土木工程专业学生在校期间学习的重点模块，也是以后工作中必备的基本技术。但结构设计模块所涉及内容多、参数多变、 理论性强等特点使部分学生在学习过程中不易熟练掌握和灵活运用[3]。 总之，社会对PKPM 的学习与应用的要求越来越高。然而，目前对于该软件的学习与应用中，出现了培养目标不达标、指导过程有待加强，授课教师与行业接触少及项目设计不成体系等问题，造成部分学生解决实际工程问题能力较差，且设计项目偏理论，部分未达到实际工程应用的标准，需引起足够重视[4]。 鉴于此，结合各高校授课的特点和行业经验及笔者对授课过程的思考，分析教师如何改进当前的现状，针对问题提出个人的看法和改善性意见，希望对当前教学改革有一些帮助。

1 高校PKPM 软件教学情况简介

目前，各高校一般将PKPM 教学工作设置在第六学期或第七学期，授课课时一般在32 课时。 PKPM 的结构概念设计、 结构体系选择及结构布置等难点不宜在短时间轻松掌握，还涉及建筑、水、电、暖通专业等。事实上，在很短的时间内学生对PKPM 软件的学习，仅能熟悉建模、SATWE 参数设置、计算结果查看、基础设计等基本操作流程，要达到教育部关于土木专业推出的工程教育认证、卓越工程师的培养计划等的要求，学生不仅要在课前熟练掌握专业理论知识，熟悉并掌握常用规范、相关条文、图集的相关应用，还需要课上课下加以熟练运用，由有设计经验的工程师为学生授课，通过PKPM 软件的学习锻炼学生发现问题，提出问题、分析问题和解决问题的能力。 学生通过实际工程设计实践，能够提升自身工程素质和创新思维。 由此可见，工程设计实践对学生能力培养十分重要。

2 PKPM 结构设计软件教学的探讨与分析

2.1 将工程教育专业认证贯穿于PKPM 软件学习中

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。 各高校积极参与工程教育专业认证，实现教育理念、方式、目标与国际相接轨[5]。

要达到上述目标，需充分考虑多方面因素，如师资力量、教学手段和方法等。鉴于存在授课与工程教育认证的关联度不够与实习中企业对学生的培养不够深入等问题，为达到工程教育认证对土木工程专业提出的要求，学校可将工程教育认证理念贯穿于理论授课、课程设计、专业实习、毕业设计、开设讲座等各环节当中。教师搜集以往相关工程资料或案例，指导学生解决复杂工程问题，引导学生利用已学的理论知识解决实际工程的能力，让学生熟练掌握各知识点的逻辑关系，实现知识运用能力的提升。 在PKPM 的授课与应用过程中，以此帮助学生掌握PKPM 软件参数设置、结果有效性判断以及局限性分析，锻炼学生软件操作能力与解决实际工程问题的能力，了解PKPM 结构设计软件的实际工程应用[6]。 除此之外，学校应始终坚持以工程教育专业认证要求为目标，以持续强化教师主体责任为重要突破口，以学生的培养质量为具体体现，坚定不移的促使每一位毕业生达到工程教育专业认证，向社会输送优秀人才，为国家培养大国工匠。

2.2 同项目跨专业协同设计

填鸭式的教学方式难以激发学生主动思考能力，且如果在学科建设和专业发展等方面界限分明，相互之间没有渗透和融合，势必造成不同专业之间创新力不足，也达不到产业界对跨专业高素质人才的需求[7]。因此，搭建跨专业协同培养模式可以在一定程度上解决上述问题。

在土木工程教学中，充分利用PKPM 的特点可以进行多学科的协同创新设计。 PKPM 课程的学习不仅要考虑土木专业的需求，还应考虑其他专业的配合与协同。 为提高PKPM 系统设计能力，除了需掌握PKPM设计方法外，建议提供多专业共同完成的课程设计任务书，在学校内部或学校之间由建筑、土木、市政等专业学生共同完成一套完整的施工图，教师根据项目数量，将学生分成若干小组，每个小组根据项目大小可以指派几位学生共同完成，若干个小组可以同时对接一套建筑小组，并根据施工图进行设计。各专业学生在使用软件的过程中，不断主动提出问题、解决问题，并把大量零碎专业理论知识融会贯通、学以致用，并应用到符合工程实际中去，最后通过集体讨论得出一致性意见，并与现有案例的方案间找差距、补不足，切实通过同一个项目提高专业学生解决复杂问题的能力。 与此同时，学生之间的团队协作能力、沟通能力等也得到提高，可促进学生的全面发展。

2.3 实施双导师制

2018年教育部部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议上强调要坚持“以本为本”，推进“四个回归”，指出高教大计、本科为本，本科不牢、地动山摇的论调[8]。 因此，如何更好地培养适应新时代要求的本科生成为当前时期的重要内容之一。

目前部分教师重理论、轻应用的现象依旧存在，教师在指导学生设计过程中偏离实际应用的情况也时常发生，解决这一难题是培养应用型人才的关键一环，也是向企业输出高质量人才的必要条件。 学生在课程设计等诸多教学环节由设计院高级工程师和学校教师联合指导，实施双导师制，是目前最快且得体地解决问题的举措之一。 当然，也可作为一项长期的方案进行，实现校企合作，利于培养人才和合作交流。“双导师”制度可以追溯到20世纪末，国内首次提出了校内外教师对学生进行共同指导。校内理论教师一般是高校导师，主要负责指导学生进行专业知识学习、学术研究、论文撰写等。 而校外实践教师则主要是公司高管或者技术人员，为学生提供技能研习和实训实习的开放型职业训练情境。目前，这一制度主要应用于研究生培养的过程中，如应用于本科生的培养也能起到立竿见影的效果。土木工程专业学生在熟悉结构设计软件应用后，双导师注重结合工程实际指导学生结构设计、 优化和绘制施工图，例如在布置主梁截面高度时，在满足跨度相关经验公式的同时，还应考虑建筑立面布置要求，如外墙窗上沿至上方主梁底部尺寸高度较小时，可以全部布置为主梁；钢筋要兼顾计算结果和施工方便，通常只采用两种直径钢筋布置。 最后学生对结构设计过程进行答辩，主要对建模过程、 常用参数选取和计算结果判断、模型调整优化、如何解决优化过程中遇到的问题等进行阐述。

2.4 教师的“回炉再造”

为满足国家经济发展的人才需求，近几年诸多高校提出建设应用型大学的目标。 教师的教学能力是实现这一目标的关键因素之一。 为此，学校在加强“双师双能型”师资队伍建设的同时，也应大力引进行业企业人才。 教育部规定自2019年起，除持有相关领域职业技能等级证书的毕业生外，职业院校、应用型本科高校相关专业教师原则上从具有3年以上企业工作经历并具有高职以上学历的人员中公开招聘[9]。 因此，对目前的高校教师特别是从校门到校门的教师来说，“回炉再造”也是一项重要措施。

让一线教师回到企业岗位上锻炼挂职，实现“回炉再造”，能为教师提供深入企业锻炼的机会，教师更能高效地搜集对学生有帮助的信息，了解行业的最新发展方向。课上展示在企业搜集到的典型工程实例，并将调整、优化模型的过程展示给学生，课下组织学生探索其他优化模型的方法，帮助学生及时消化吸收设计院结构工程师和外聘教师传授的设计经验。最后，学期结束后教师应搜集、 整理和归纳指导学生在学习PKPM软件过程的问题，以便在今后的企业锻炼过程中，找到更好的解决办法，从而应用到下一届的学生指导与教学中，以此实现持续改进。

3 结语

针对现有PKPM 软件教学中存在的现实问题，提出了强化软件的学习与应用对提升学生处理工程复杂问题具有重要作用，也是达到工程教育认证的目标的途径之一；一个完整的设计项目需要土木、建筑、市政、暖通等多专业学生完成，可锻炼学生在设计项目中应用知识的能力和合作意识，使学生具备一定的实战能力；实施双导师制和教师的“回炉再造”是保证项目能够有条不紊推进的有力保证，最终实现教学相长，协同育人的目的。