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時(shí)間：2023-11-21 11:07:52
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中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（c）-0212-02
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》是一門理論性與實(shí)踐性并重、綜合性強(qiáng)、教學(xué)難度較大的課程之一。該課程具有以下特點(diǎn)：（1）前導(dǎo)課程多。學(xué)習(xí)該課程需要有材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑制圖、建筑材料、房屋建筑學(xué)等前導(dǎo)課程。（2）經(jīng)驗(yàn)性理論內(nèi)容占有較大的比例。具體表現(xiàn)為經(jīng)驗(yàn)公式多、基本假定多、規(guī)范條款變化多、設(shè)計(jì)方案不唯一。（3）基本概念和構(gòu)造要求多，且在不斷變化。如混凝土保護(hù)層厚度的定義、受彎構(gòu)件抗剪承載力的計(jì)算、最小配筋率的要求等，作者就學(xué)及工作以來(lái)都經(jīng)過(guò)多次變化。對(duì)地質(zhì)工程專業(yè)的本科生來(lái)說(shuō)，往往由于自身缺乏必要的感性認(rèn)識(shí)就更加難于理解。因此，如何在教學(xué)中使學(xué)生深刻理解最基本的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)方法并學(xué)以致用，是教學(xué)方法的出發(fā)點(diǎn)。
1 課程開(kāi)設(shè)的意義
近年來(lái)隨著國(guó)家多方向、通用性、復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)的推廣以及就業(yè)市場(chǎng)的需要，越來(lái)越多的非土木工程專業(yè)增設(shè)了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程，如地質(zhì)工程、工程力學(xué)等土木工程邊緣學(xué)科專業(yè)。如對(duì)地質(zhì)工程學(xué)生來(lái)說(shuō)，畢業(yè)后幾乎不可能直接完成一般工業(yè)與民用建筑的設(shè)計(jì)，但會(huì)在邊坡治理、水利水電、基礎(chǔ)工程等領(lǐng)域從事?lián)跬翂?、壩基、樁基等方面的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等工作，仍然需要一定的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)知識(shí)。對(duì)非土木工程專業(yè)來(lái)說(shuō)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教學(xué)在介紹基本概念、基本原理的同時(shí)更要適應(yīng)不同專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的特殊混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。
2 課程教學(xué)中存在的問(wèn)題
結(jié)合該校地質(zhì)工程專業(yè)，就其教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行論述。
2.1 前導(dǎo)課程知識(shí)儲(chǔ)備不足
對(duì)地質(zhì)工程專業(yè)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有開(kāi)設(shè)建筑制圖、建筑材料、房屋建筑學(xué)等屬于土木工程的專業(yè)基礎(chǔ)課程，導(dǎo)致在正常教學(xué)過(guò)程中較多專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的講授有一定難度，課程設(shè)計(jì)繪制的圖紙不規(guī)范。
2.2 教學(xué)時(shí)間短
課程安排在大四第一學(xué)期，32學(xué)時(shí)外加1周的課程設(shè)計(jì)。由于臨近畢業(yè)，大部分學(xué)生將面臨就業(yè)、考研等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和有效學(xué)習(xí)時(shí)間。
2.3 所授課程深度掌握尺度不一
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程一般由土木工程專業(yè)教師擔(dān)任。往往由于授課教師隊(duì)伍的相對(duì)不固定以及教師對(duì)地質(zhì)工程專業(yè)的掌握不同，因此對(duì)所授內(nèi)容的刪減存在很大主觀性，也即簡(jiǎn)單地把地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生視同土木工程專業(yè)學(xué)生，放寬了一定的教學(xué)要求而已。
2.4 理論聯(lián)系實(shí)際少
地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生由于沒(méi)有土木工程方面的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，對(duì)建筑工地的現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)也缺乏了解，反映在作業(yè)及課程設(shè)計(jì)圖紙中的截面設(shè)計(jì)的配筋往往不符合一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常識(shí)。
2.5 學(xué)生缺乏獨(dú)立思考解決問(wèn)題的能力
理論課程結(jié)束后的課程設(shè)計(jì)，結(jié)合地質(zhì)工程的專業(yè)背景及今后的就業(yè)需要，設(shè)計(jì)內(nèi)容是鋼筋混凝土擋土墻?？紤]擋土墻的高度及上部作用荷載的變化，保證學(xué)生一人一題，杜絕抄襲。從這幾年的指導(dǎo)情況來(lái)看，學(xué)生們大都在參考范例上直接修改，很少有人進(jìn)行必要的思考，更不善于通過(guò)查閱規(guī)范、文獻(xiàn)資料來(lái)主動(dòng)解決問(wèn)題，而是習(xí)慣于向老師求助，直接詢問(wèn)來(lái)獲取答案。
3 教學(xué)改革建議
針對(duì)上述種種問(wèn)題，結(jié)合其他高校在非土木工程專業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教學(xué)中積累的成熟經(jīng)驗(yàn)，提出以下的改革建議。
3.1 了解授課專業(yè)的課程設(shè)置及內(nèi)容
授課前要全面了解學(xué)生已修的結(jié)構(gòu)方面有關(guān)的內(nèi)容，了解學(xué)生掌握的內(nèi)容及深度。對(duì)地質(zhì)工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于未修過(guò)建筑制圖、建筑材料、房屋建筑學(xué)等前導(dǎo)課程，教學(xué)時(shí)就必須補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，從而使學(xué)生建立工程結(jié)構(gòu)的基本概念。課堂講授時(shí)，在例題講解中多介紹相應(yīng)的工程背景，便于解決基礎(chǔ)知識(shí)不足的問(wèn)題。
3.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
教在教學(xué)上往往將地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生與土木工程專業(yè)的學(xué)生相提并論，但大多數(shù)地質(zhì)工程專業(yè)的學(xué)生將來(lái)不從事傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)，因而如何在教學(xué)內(nèi)容及深度方面掌握得恰到好處，需要教師對(duì)地質(zhì)工程專業(yè)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及就業(yè)去向都要比較了解，并由此制定出合適的教學(xué)目標(biāo)，合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)課程理論教學(xué)學(xué)時(shí)少又配有課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，對(duì)混凝土材料的力學(xué)性能、受彎構(gòu)件、受壓構(gòu)件等基礎(chǔ)且必須的知識(shí)重點(diǎn)講授，而對(duì)受拉、受扭構(gòu)件簡(jiǎn)單提及即可，這樣才能保證在有限學(xué)時(shí)內(nèi)完成基本內(nèi)容的學(xué)習(xí)。
3.3 豐富教學(xué)手段
考慮到地質(zhì)工程專業(yè)課程設(shè)置的特點(diǎn)，許多常規(guī)的建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)沒(méi)法完成，因此學(xué)生們學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)基本概念掌握不清，可以采用多媒體照片、錄像的形式進(jìn)行彌補(bǔ)，不但能使學(xué)生產(chǎn)生直接的感官效果，同時(shí)又能彌補(bǔ)實(shí)踐性環(huán)節(jié)缺乏的問(wèn)題。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生除課堂學(xué)習(xí)外，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，將課程相關(guān)的教學(xué)要求、教學(xué)教案、課件資源共享，延伸了教學(xué)內(nèi)容，豐富了教學(xué)形式。另外，在日常教學(xué)中注意利用校內(nèi)的在建工地及投入使用的典型建筑結(jié)構(gòu)作為教學(xué)背景，有效地理論聯(lián)系實(shí)際。為了在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生能夠更深切地將所學(xué)理論與工程應(yīng)用相對(duì)應(yīng)，必要時(shí)可以安排學(xué)生到周邊在建建筑工地進(jìn)行實(shí)地參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解建筑材料、設(shè)計(jì)圖紙、施工過(guò)程等內(nèi)容，增加學(xué)生們的直觀認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，從而達(dá)到豐富教學(xué)手段、改善學(xué)習(xí)效果的目的。
3.4 穩(wěn)定教師隊(duì)伍
地質(zhì)工程專業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教學(xué)任務(wù)主要由建筑工程系的教師擔(dān)任，雖然其具備了建筑方向扎實(shí)的理論及實(shí)踐功底，但往往對(duì)地質(zhì)工程領(lǐng)域的混凝土結(jié)構(gòu)不甚熟悉，工程背景較為欠缺，打鐵尚需自身硬，因此教師自身需要通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)積累地質(zhì)領(lǐng)域的必備知識(shí)來(lái)豐富教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)水平，這也需要相對(duì)穩(wěn)定的授課隊(duì)伍來(lái)保證。
4 結(jié)語(yǔ)
地質(zhì)工程專業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教學(xué)，不能等同于土木工程專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單刪減，它需要在不斷的教學(xué)過(guò)程中逐漸建立科學(xué)合理、能用夠用的知識(shí)內(nèi)容體系，因而需要在穩(wěn)定授課教師隊(duì)伍的基礎(chǔ)上，逐步探索行之有效的教學(xué)手段，來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而培養(yǎng)學(xué)生必要的工程應(yīng)用能力。
參考文獻(xiàn)
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摘要：課程文化建設(shè)是高職院校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的必然要求。高職教育在課程文化建設(shè)的過(guò)程中，需要避免簡(jiǎn)單地把文化建設(shè)理解為文化課程的建設(shè)，而是要將知識(shí)傳授與觀念、理念、思維的培養(yǎng)協(xié)同起來(lái)，推行知識(shí)、能力與素質(zhì)三位一體的教學(xué)模式。本文基于高職鐵道工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程多年教學(xué)實(shí)踐與研究，提出了構(gòu)建高職專業(yè)技術(shù)課程文化建設(shè)的概念、思路與途徑。
關(guān)鍵詞 ：鐵道工程專業(yè)；工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；課程文化建設(shè)
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2014）12-0089-04
以應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心目標(biāo)的高職教育教學(xué)改革已取得了很多成果。其中，將知識(shí)傳播與能力培養(yǎng)相結(jié)合，知識(shí)、能力、素養(yǎng)三位一體的教學(xué)目標(biāo)已經(jīng)形成共識(shí)。從培養(yǎng)綜合能力，提高從事職業(yè)活動(dòng)的認(rèn)知能力、思維能力、判斷能力、方法能力的角度，把課程知識(shí)作為載體，將文化教育滲透其中，形成反映課程知識(shí)與能力特征的課程文化，從而使課程教育立體化，可以讓學(xué)生不再執(zhí)著于課程知識(shí)的“迷宮”。
“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程是鐵道工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)課程，以道路橋面類橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程為基礎(chǔ)，主要教授鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、圬工結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理，其主要內(nèi)容包括如何合理選擇構(gòu)件截面尺寸及其聯(lián)結(jié)方式，并根據(jù)作用的情況驗(yàn)算構(gòu)件的承載力、穩(wěn)定性、撓度和裂縫等問(wèn)題，它為學(xué)習(xí)鐵道工程、橋梁隧道構(gòu)造物的設(shè)計(jì)計(jì)算與施工技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)。
當(dāng)我們從傳授知識(shí)的視角，將其視為一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課時(shí)，我們意識(shí)到了這門課程對(duì)規(guī)范條文的概念、實(shí)質(zhì)的理解與應(yīng)用能力的重要性。
結(jié)構(gòu)的靜力平衡條件與事物的生存法則
靜力平衡條件是鋼筋混凝土受彎構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，無(wú)論是單筋矩形截面，或雙筋矩形截面或T形截面，基本計(jì)算式從兩個(gè)方面得到，一是水平力平衡，二是彎矩平衡。以單筋矩形截面為例：
由水平力平衡，即∑H=0，可得
fcd·bx=fsd·As（1）
由彎矩平衡，即∑M=0，可得
根據(jù)按承載能力的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的原則得出兩個(gè)公式：
公式的適用條件是
X≤ξ0h0（5）
結(jié)構(gòu)計(jì)算的目的要求得到As并確定梁體截面尺寸b和h0。從數(shù)學(xué)的角度，在給定已知參數(shù)的情況下，用公式（1）、與公式（3）或（4）兩個(gè)方程就可以解出包括在內(nèi)的兩個(gè)未知數(shù)。
這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的關(guān)鍵不在于解方程的技巧，而在于對(duì)計(jì)算公式適用條件的選擇。需要討論x≤ξbh0的條件是否滿足。一是要考慮平衡建立的基礎(chǔ)條件：承載能力達(dá)到極限狀態(tài)下梁在下部截面上發(fā)生了什么？二是要考慮梁的配筋條件設(shè)定得是否合理，鋼筋過(guò)多還是過(guò)少。
從知識(shí)的角度，我們引導(dǎo)學(xué)生把問(wèn)題簡(jiǎn)單化，即只要會(huì)解這個(gè)二元二次方程就行了；強(qiáng)調(diào)從思維能力的角度，需要學(xué)生考慮一個(gè)問(wèn)題，那就是任何事物處于平衡狀態(tài)都是有條件的。
事物的平衡條件包括兩個(gè)方面——主觀條件與客觀條件。在這里客觀條件就是要求梁的極限承載能力發(fā)生時(shí)既不能鋼筋太少，也不能鋼筋太多，即公式（5）、（6）給定的條件；主觀條件則是由自己設(shè)定的，設(shè)計(jì)者一開(kāi)始假設(shè)的參數(shù)as（公式中h0=（h-as））是否合理。通過(guò)反復(fù)的練習(xí)，學(xué)生主要不是在解題熟練程度上的長(zhǎng)進(jìn)，而是對(duì)適用條件的掌握，懂得了自己設(shè)定的條件會(huì)成為所得結(jié)果的重要影響因素。當(dāng)跳出這種計(jì)算，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，世上事物的許多不平衡往往確實(shí)存在著客觀條件限制，這是我們很難改變的，但更多情況下是由于我們自身設(shè)定的偏差。調(diào)整設(shè)定值，問(wèn)題就能得到圓滿的解決。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多方案性與三分法思維
土建結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工所面對(duì)的工程項(xiàng)目具有四大特性，即作業(yè)條件與環(huán)境的開(kāi)放性；時(shí)間、地點(diǎn)、資源的制約性；項(xiàng)目本身與最終成果的唯一性；進(jìn)度、成本、質(zhì)量影響因素的不確定性等特征。因此具體到每一個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)果，答案不是唯一的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的設(shè)計(jì)案例中，有時(shí)未知數(shù)條件過(guò)多需要假設(shè)，有時(shí)需要多次修改反復(fù)驗(yàn)算，條件不同答案就不同。對(duì)于一個(gè)梁的承載能力計(jì)算，滿足同樣的荷載要求，梁的截面與配筋方案可以是多樣的，關(guān)鍵看設(shè)計(jì)者在計(jì)算過(guò)程中將什么視為主要因素。我們?cè)谂唽W(xué)生完成的設(shè)計(jì)方案時(shí)，對(duì)其答案不應(yīng)該簡(jiǎn)單地用“√”或“×”來(lái)進(jìn)行判斷。很多情況下，要從他考慮問(wèn)題的角度考察其過(guò)程是否正確，考慮的因素是否齊全，鼓勵(lì)學(xué)生從多角度考慮設(shè)計(jì)問(wèn)題。
工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要多方案比較，這是由工程設(shè)計(jì)的特性決定的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理學(xué)習(xí)中，特別鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)同一設(shè)計(jì)案例作出多種方案。在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步培養(yǎng)工程思維能力，即充分論證方案的可行性、可操作性和運(yùn)籌性；正確處理方案的可靠性與可錯(cuò)性、容錯(cuò)性；積極調(diào)動(dòng)設(shè)計(jì)者思維的流暢性、變通性和獨(dú)特性。
面對(duì)一個(gè)命題，我們往往容易急于做出判斷，得出結(jié)論：即對(duì)于一個(gè)問(wèn)題僅得出“是”或“非”這種兩分法答案。然而，社會(huì)是開(kāi)放的，環(huán)境是開(kāi)放的，這就要求我們的思維也必須開(kāi)闊?！罢遄谩笔且环N工作方法，古人說(shuō)的“三思而后行”就是要求我們做多方案比較，權(quán)衡不同的因素在命題中的影響作用，對(duì)于每一個(gè)答案不能簡(jiǎn)單地用“是”或“非”、“好”或“不好”來(lái)做判斷，這就是“三分法”。
三分法是一種思維模式，是一種對(duì)事物決策強(qiáng)調(diào)理性思考過(guò)程的方法，也是從事工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的智慧之一。三分法思維能夠有效地避免人們?cè)跊Q策過(guò)程中種種偏執(zhí)、武斷、急躁、沖動(dòng)情緒的影響。對(duì)于未來(lái)從事結(jié)構(gòu)工程施工與維護(hù)的高級(jí)專門技術(shù)人才來(lái)說(shuō)，善于權(quán)衡利弊，反復(fù)論證，培養(yǎng)三分法思維，并能有效地應(yīng)用于工程專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中，是一種可貴的職業(yè)素質(zhì)。
受彎構(gòu)件試驗(yàn)梁的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新思維的實(shí)踐性特征
圖1是用于分析鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受力全過(guò)程與破壞特征的試驗(yàn)梁。
從學(xué)習(xí)知識(shí)的角度，介紹這個(gè)梁具有純受彎構(gòu)件的特性，且屬于彎矩為恒值就可以了。當(dāng)我們進(jìn)一步分析構(gòu)件的彎矩圖與剪力圖特征時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于“為什么是這種梁，而不是其他形式的梁”更有興趣。通常，我們簡(jiǎn)單地表述一個(gè)受彎構(gòu)件是下頁(yè)圖2中a的受力形式，即一個(gè)梁體在跨中受到一個(gè)集中力。這時(shí)的彎矩分布呈現(xiàn)為倒三角形，而剪力分布在整個(gè)梁體上，左側(cè)為正，右側(cè)為負(fù)。比較下頁(yè)圖2中a與b可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)由一個(gè)集中力演變?yōu)閮蓚€(gè)集中力時(shí)，構(gòu)件的受彎與受剪特性發(fā)生了質(zhì)的變化。這個(gè)演變過(guò)程叫做“一生二”的過(guò)程。
作為試驗(yàn)梁，測(cè)試數(shù)據(jù)的基本要求是符合規(guī)律性，因此試驗(yàn)條件必須具備良好的重演性，試驗(yàn)影響因素必須具有確定性或唯一性。顯然，下頁(yè)圖2中a構(gòu)件梁體的每個(gè)截面彎矩值都不同，每個(gè)截面既受彎矩又受剪力，不能滿足試驗(yàn)研究的基本條件。進(jìn)而對(duì)梁體的特定截面分別進(jìn)行剪力與彎矩計(jì)算發(fā)現(xiàn)，采用b的集中力分布使得在梁體的CD段出現(xiàn)純受彎與彎矩為恒值的特征。由一個(gè)集中力到兩個(gè)集中力，是集中力的數(shù)量變化，而引起的結(jié)果是受力性質(zhì)的改變。經(jīng)過(guò)對(duì)知識(shí)的深入挖掘，當(dāng)我們?cè)倏丛囼?yàn)梁構(gòu)造時(shí)，學(xué)生會(huì)發(fā)出“這張圖很完美”的感嘆，因?yàn)檫@是一個(gè)創(chuàng)造的過(guò)程。而實(shí)際上，這個(gè)過(guò)程是完成任何工程技術(shù)試驗(yàn)研究的必由之路。
當(dāng)我們對(duì)一張受力圖感到親切的時(shí)候，我們收獲的不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)，而是由知識(shí)上升為一種能力，一種摸索工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)方法的能力，一種解決問(wèn)題的智慧，一種對(duì)事物規(guī)律性探索的愿望。這是“一生二”的過(guò)程——由關(guān)注一張圖，變成了弄清楚兩張圖。
年輕人對(duì)世界是充滿好奇的，這種好奇是創(chuàng)造力的源泉。作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，把課程中蘊(yùn)含的創(chuàng)造性思維調(diào)動(dòng)出來(lái)、展示出來(lái)，給學(xué)生以啟發(fā)和引導(dǎo)，比孤立地開(kāi)一門課程去教育學(xué)生如何創(chuàng)新要真切得多。因此，我們?cè)谘芯扛呗毥逃母飼r(shí)，要講透“是什么”，因?yàn)檫@是知識(shí)層面規(guī)定，也應(yīng)該根據(jù)內(nèi)容需要講清楚“為什么”，這是涉及能力培養(yǎng)的需要，有時(shí)還需要講講“是怎么來(lái)的”和解決問(wèn)題的思維過(guò)程，這是涉及素質(zhì)層面的內(nèi)容。把知識(shí)能力與素質(zhì)培養(yǎng)結(jié)合在一門課程的教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)課程的綜合教學(xué)，而不是把各門課程孤立開(kāi)來(lái)，僅僅“承包”規(guī)定的知識(shí)傳授內(nèi)容，這才是我們教育教學(xué)改革的出路，是我們倡導(dǎo)課程文化建立的立意所在。
結(jié)構(gòu)三向受壓特征與人的自我約束與保護(hù)
柱是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的受壓構(gòu)件，一般采用普通箍筋形成柱的骨架結(jié)構(gòu)。當(dāng)柱承受的軸向壓力很大，而其截面尺寸又受到限制不能加大時(shí)，無(wú)論怎么提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)或增加縱向主鋼筋用量都不足以承受這種軸向壓力，此時(shí)可以采取螺旋箍筋柱形式以提高柱的承載力。
所謂螺旋箍筋柱，就是用間距比普通鋼筋混凝土柱小得多的閉合鋼筋將柱的核心混凝土圍箍起來(lái)猶如形成一個(gè)套筒，通過(guò)這種作用可以有效地限制核心混凝土的橫向變形，從而提高柱的承載能力。螺旋箍筋是一種構(gòu)造，它形成的柱則是一種與普通混凝土結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)的構(gòu)件。在普通結(jié)構(gòu)中，如果混凝土承受超過(guò)自身極限承載能力的作用時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)被破壞；而在螺旋箍筋柱中，軸向壓力增大會(huì)伴隨混凝土的變形，但是由于有螺旋箍筋的圍箍作用，使得混凝土不能發(fā)生自由橫向變形，我們把這樣一種受力狀態(tài)叫做“三向受壓”。即當(dāng)構(gòu)件承受z軸方向的壓力時(shí)，如果對(duì)構(gòu)件的兩個(gè)側(cè)向x、y軸方向施加壓力，則可以提高對(duì)z軸方向壓力的承載能力。形象地稱為，如果“有人撐腰”則頂住壓力的能力增強(qiáng)。
這是提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件受壓承載能力的原理。我們不是在課堂把它僅僅停留在技術(shù)層面來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題，而是要進(jìn)一步追問(wèn)通過(guò)這個(gè)案例能夠得到什么樣的人生感悟。
所謂人的進(jìn)步，指的是能力的提高，通常就要面對(duì)新的更大的壓力。從力學(xué)的角度，應(yīng)力與應(yīng)變、受力與產(chǎn)生變形永遠(yuǎn)是相伴而生的。面對(duì)過(guò)大的工作、學(xué)習(xí)、生活的壓力，人們產(chǎn)生身體與行為上的變形是自然的，問(wèn)題在于，你對(duì)承受這種壓力是否做好了準(zhǔn)備，即面對(duì)各種變形提供相應(yīng)的自我約束與保護(hù)。在壓力不大時(shí)，這種約束或許并不發(fā)生效用，而一旦壓力很大時(shí)，沒(méi)有嚴(yán)格的自我約束是不可能承受的。有理想、有抱負(fù)的人往往是那些懂得自我約束的人，想不受約束而順利承擔(dān)重任的“混凝土人”是不存在的。螺旋箍筋的道理還可以啟示我們?nèi)ダ斫庵贫?、法律及社?huì)約束以及如何保障社會(huì)秩序的有效運(yùn)行。
結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法與解決矛盾的分類法
工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)討論的是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成預(yù)定功能的能力，耐久性與結(jié)構(gòu)的安全性、適用性共同組成結(jié)構(gòu)功能的三大指標(biāo)。
耐久性是指結(jié)構(gòu)對(duì)氣候變化、化學(xué)侵蝕、物理作用或任何其他破壞過(guò)程的抵抗能力。其中的影響因素分別來(lái)自對(duì)混凝土的損傷（裂縫、破碎、酥裂、磨損、溶蝕等），對(duì)鋼筋銹蝕、脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕以及對(duì)鋼筋與混凝土之間黏結(jié)作用的削弱。結(jié)構(gòu)耐久性取決于混凝土材料的自身特征和結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)規(guī)范提出了按結(jié)構(gòu)使用環(huán)境進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)的概念，明確規(guī)定了不同使用環(huán)境下結(jié)構(gòu)耐久性的基本要求，對(duì)影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子含量和堿含量等做出了限值規(guī)定。環(huán)境條件劃分成四大類別，分別針對(duì)：Ⅰ類溫暖或寒冷地區(qū)的大氣環(huán)境、與無(wú)侵蝕性的水或土接觸的環(huán)境；Ⅱ類嚴(yán)寒地區(qū)的大氣環(huán)境、使用除冰鹽環(huán)境、濱海環(huán)境；Ⅲ類海水環(huán)境；Ⅳ類為受侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。同時(shí)依據(jù)這種對(duì)環(huán)境影響程度的等級(jí)分類，分別制定抗凍等級(jí)選用標(biāo)準(zhǔn)、混凝土保護(hù)層厚度標(biāo)準(zhǔn)等一系列要求。
學(xué)習(xí)這一條例規(guī)定給予我們的啟示是什么？耐久性設(shè)計(jì)面對(duì)的主要是環(huán)境的影響，作為結(jié)構(gòu)本身是無(wú)法改變環(huán)境的，于是要提高耐久性必須使結(jié)構(gòu)適應(yīng)不同的環(huán)境。怎么適應(yīng)？
第一位的要求就是面對(duì)外部，對(duì)環(huán)境分門別類，將大氣環(huán)境、水環(huán)境以及運(yùn)營(yíng)條件按影響嚴(yán)重程度不同進(jìn)行等級(jí)分類；第二位的要求是面對(duì)內(nèi)部，提出適應(yīng)性要求，在設(shè)計(jì)措施、施工措施上做出規(guī)定，從而達(dá)到內(nèi)部與外部的協(xié)調(diào)一致。
人們對(duì)于自身所處的環(huán)境有很多的無(wú)能為力，你能夠做的就是善于識(shí)別不同的環(huán)境情況，有了明確的認(rèn)識(shí)與界限劃分，才能做到區(qū)別對(duì)待。這里教給我們的工作方法是，工作千頭萬(wàn)緒、錯(cuò)綜復(fù)雜，如果我們一頭扎進(jìn)去拼命地干，往往事倍功半。于是，首要的工作是進(jìn)行分類，區(qū)別不同的對(duì)象進(jìn)行排列、組合，形成輕重緩急、主次先后，尤其當(dāng)這種無(wú)序是我們自身所無(wú)法控制的情況時(shí)，分類法是必要的、有效的。
我們能夠控制與改變的是我們自身，不要指望用自身的固定條件能夠適應(yīng)各種環(huán)境，“以不變應(yīng)萬(wàn)變”，必須善于調(diào)節(jié)自身?xiàng)l件以適應(yīng)不同的環(huán)境。這里的關(guān)注點(diǎn)在于，你用最強(qiáng)勢(shì)的條件去應(yīng)對(duì)最一般的環(huán)境條件實(shí)際上是不合理的。比如說(shuō)，采用最大的保護(hù)層厚度應(yīng)對(duì)Ⅰ類環(huán)境是不恰當(dāng)?shù)?。因?yàn)楹穸缺旧硪灿衅洳焕挠绊?，過(guò)厚的保護(hù)層容易開(kāi)裂。人們發(fā)揮自身的能力一定要與所處的環(huán)境相適應(yīng)，能力不足不能滿足工作需要，能力表現(xiàn)得過(guò)高同樣也不一定適應(yīng)工作需要。
結(jié)論
第一，專業(yè)課程文化的開(kāi)發(fā)與建設(shè)是高職教育走向職業(yè)化、素質(zhì)化培養(yǎng)目標(biāo)的必然體現(xiàn)。不同的課程具有不同的知識(shí)領(lǐng)域特性，與之相適應(yīng)的則是理念、實(shí)踐與方法論特征，倡導(dǎo)課程文化建設(shè)，就是要提倡在傳授知識(shí)的同時(shí)，將知識(shí)中蘊(yùn)含的邏輯、思維等方法傳授給學(xué)生。
第二，知識(shí)、能力與素養(yǎng)是高職教育的三大目標(biāo)，相互之間有著內(nèi)在的聯(lián)系。在教學(xué)過(guò)程中不宜簡(jiǎn)單地針對(duì)三個(gè)目標(biāo)分別制定措施，而必須將三大目標(biāo)協(xié)同起來(lái)。它們的關(guān)系在于，知識(shí)是花朵，能力是樹(shù)干，而素養(yǎng)是根須。掌握知識(shí)是第一層次目標(biāo)，掌握學(xué)習(xí)知識(shí)的方法，可以適應(yīng)知識(shí)更新的發(fā)展是能力培養(yǎng)，這是第二層次目標(biāo)；了解知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程，發(fā)現(xiàn)知識(shí)的規(guī)律，可以發(fā)掘、積累、創(chuàng)新知識(shí)是素養(yǎng)提升，是第三層次目標(biāo)。教學(xué)的目的就是要讓花朵繁茂，更要讓樹(shù)干強(qiáng)壯，根須發(fā)達(dá)，使知識(shí)之樹(shù)常青。
第三，課程文化需要發(fā)現(xiàn)、發(fā)掘和總結(jié)。知識(shí)是表層，蘊(yùn)藏于知識(shí)中的認(rèn)識(shí)過(guò)程、思維方式、實(shí)踐規(guī)律需要專業(yè)技術(shù)人員去細(xì)致探究，才能有所心得，有所發(fā)現(xiàn)。因此，課程文化建設(shè)是一個(gè)鉆研的過(guò)程、探索的過(guò)程、積累的過(guò)程、歸納總結(jié)的過(guò)程。
第四，課程文化建設(shè)依賴于課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的通力合作。任何文化的力量都源于集體。整個(gè)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)課程文化建設(shè)重要性的共識(shí)，對(duì)課程知識(shí)所蘊(yùn)含思維、邏輯、規(guī)律的共同探究，是課程文化建設(shè)的基礎(chǔ)，也是課程文化建設(shè)的保障。
課程文化建設(shè)成功的標(biāo)志，是學(xué)生通過(guò)課程教學(xué)收獲了知識(shí)，多年以后雖知識(shí)逐漸淡化，而支撐這些知識(shí)的思想與方法仍植根在學(xué)生的腦海，使學(xué)生能夠真正成為“具有特定專門技術(shù)知識(shí)的智能型人才”。
參考文獻(xiàn)：
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多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一步便是系統(tǒng)劃分，系統(tǒng)劃分的合理與否將會(huì)影響到多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的能耗水平、運(yùn)行穩(wěn)定性和管理方便性。
就本工程而言，可以有2種不同的系統(tǒng)劃分方案：方案一將每層劃分為一個(gè)系統(tǒng)；方案二將東向和西向的房間分別設(shè)置系統(tǒng)。2個(gè)方案的比較結(jié)果列于表2。表2中制冷劑管等效長(zhǎng)度指最遠(yuǎn)端室內(nèi)機(jī)至室外機(jī)間的氣體配管長(zhǎng)度與分歧管等效長(zhǎng)度（Y型分歧管按0．5m計(jì)算）之和（忽略彎頭的等效長(zhǎng)度）。方案一的制冷劑管等效長(zhǎng)度、內(nèi)外機(jī)間高差、室內(nèi)機(jī)間高差等參數(shù)明顯優(yōu)于方案二。
《規(guī)程》3．4．2條款指出，當(dāng)室內(nèi)機(jī)組運(yùn)行工況一致，且負(fù)荷變化較為均勻時(shí)，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在40％～80％負(fù)荷率（部分負(fù)荷）范圍內(nèi)，具有較高的制冷性能系數(shù)。即多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行合理的分區(qū)，盡可能保證同一空調(diào)分區(qū)內(nèi)各室內(nèi)負(fù)荷變化的均勻一致性，以提高多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。盡管從表1可以看出東向房間與西向房間的負(fù)荷變化規(guī)律有一定差異，理論上方案二更有利于提高多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，但是從客房的使用角度考慮，各臺(tái)室內(nèi)機(jī)開(kāi)關(guān)時(shí)間的隨機(jī)性及參數(shù)設(shè)定的差異性導(dǎo)致室內(nèi)機(jī)組運(yùn)行工況并不一致，因此就客房的運(yùn)行特點(diǎn)而言，方案二比方案一負(fù)荷變化均勻的優(yōu)勢(shì)并不太明顯。綜合考慮客房經(jīng)營(yíng)管理的方便性，本工程按方案一進(jìn)行系統(tǒng)分區(qū)。
設(shè)備選型
多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備選型需要經(jīng)過(guò)試算與校核過(guò)程，其具體步驟如下：1）根據(jù)各房間室內(nèi)計(jì)算負(fù)荷初步確定滿足要求的室內(nèi)機(jī)額定制冷量；2）根據(jù)同一系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)運(yùn)行的室內(nèi)機(jī)制冷量總和選擇相應(yīng)的室外機(jī)額定制冷量（室內(nèi)機(jī)確定不同時(shí)使用時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)所有室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的容量比不宜超過(guò)130％）；3）按照設(shè)計(jì)工況對(duì)室外機(jī)的制冷能力進(jìn)行溫度、配管長(zhǎng)度和高度差、融霜（制熱工況時(shí)）等修正；4）利用室外機(jī)修正結(jié)果對(duì)室內(nèi)機(jī)實(shí)際制冷能力采用公式（1）進(jìn)行校核計(jì)算：5）如果由式（1）計(jì)算的結(jié)果小于房間的計(jì)算負(fù)荷，則重復(fù)上述2）～4）步重新選擇室外機(jī)容量。
若冬季采用多聯(lián)機(jī)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行制熱，還需要對(duì)其制熱工況進(jìn)行校核計(jì)算（步驟同上）。以某多聯(lián)機(jī)品牌的設(shè)計(jì)選型手冊(cè)為依據(jù)，將選型計(jì)算結(jié)果列于表3。屋頂冷負(fù)荷的存在使頂層的計(jì)算負(fù)荷加大，因此室內(nèi)機(jī)310～316的選型規(guī)格也相應(yīng)加大。查設(shè)計(jì)選型手冊(cè)，系統(tǒng)1～系統(tǒng)3的溫度修正系數(shù)為1．05（室外空調(diào)計(jì)算干球溫度33．2℃，室內(nèi)濕球溫度20℃工況時(shí)），配管修正系數(shù)（考慮制冷劑管等效長(zhǎng)度和室內(nèi)外機(jī)間高度差綜合因素）分別為0．92，0．915和0．90。從計(jì)算結(jié)果可以看出，雖然是同樣規(guī)格的室外機(jī)，但是隨著配管不利因素影響的加劇，修正后室外機(jī)制冷量及制冷性能系數(shù)也明顯減小。實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)人員往往忽視了這點(diǎn)，不考慮配管因素的影響而將多套系統(tǒng)的室外機(jī)簡(jiǎn)化選為同樣規(guī)格的設(shè)備，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)了制冷（熱）不足的現(xiàn)象。
值得一提的是，上述步驟中第2）、4）和5）點(diǎn)與傳統(tǒng)空調(diào)的設(shè)計(jì)存在較大的差異：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是按整個(gè)建筑（空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域）逐時(shí)負(fù)荷的最大值確定冷水主機(jī)容量，且不需要對(duì)風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行類似的校核。但是，這一點(diǎn)并沒(méi)有引起相關(guān)人員的足夠重視，筆者曾在送審過(guò)程中遇到審圖人員要求按系統(tǒng)分區(qū)的逐時(shí)負(fù)荷的最大值選擇室外機(jī)的經(jīng)歷，理由是按照《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》5．1．1條款：必須進(jìn)行逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算以避免由于總負(fù)荷偏大導(dǎo)致裝機(jī)容量偏大的現(xiàn)象。
《中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2008》也提出室外機(jī)容量應(yīng)根據(jù)所服務(wù)區(qū)域逐時(shí)負(fù)荷的最大值進(jìn)行選擇。顯然，這些觀點(diǎn)都是受傳統(tǒng)空調(diào)設(shè)計(jì)模式的影響而產(chǎn)生的。事實(shí)上，基于制冷劑在壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器四大部件內(nèi)的耦合作用的前提下，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)協(xié)同控制電子膨脹閥與壓縮機(jī)使進(jìn)入室內(nèi)機(jī)的制冷劑流量不僅要適時(shí)地滿足室內(nèi)負(fù)荷的需求而且要與循環(huán)總流量相平衡。與傳統(tǒng)中央空調(diào)相比，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的集中控制技術(shù)要困難得多，目前的技術(shù)水平還達(dá)不到在制冷循環(huán)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的情況下精準(zhǔn)地按需分配制冷劑的程度，因此多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備選型需遵循其自身的獨(dú)特設(shè)計(jì)方法。
施工圖深化設(shè)計(jì)
《規(guī)程》3．1．6條款指出：多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì)可分2個(gè)階段，且應(yīng)符合《建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)定》）的要求。
【基金項(xiàng)目】江蘇省自然科學(xué)基金（BK20140560），江蘇大學(xué)高級(jí)人才科研啟動(dòng)基金（14JDG161，14JDG162）。
【中圖分類號(hào)】G642.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）10-0125-01
1.引言
隨著全球化、國(guó)際化的發(fā)展，中國(guó)高等教育英語(yǔ)教學(xué)不再是單向輸入，而是逐步轉(zhuǎn)向輸出[1]。近年來(lái)江蘇大學(xué)招收的留學(xué)生來(lái)自六大洲89個(gè)國(guó)家，土木工程與力學(xué)學(xué)院在專業(yè)課的全英語(yǔ)教學(xué)方面進(jìn)行了一些探索。針對(duì)土木工程專業(yè)留學(xué)生來(lái)自不同國(guó)家，而不同國(guó)家的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著不同的經(jīng)驗(yàn)，致使混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法具有多樣性、所依據(jù)的規(guī)范也存有很大差異的問(wèn)題，如何調(diào)整混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法變得尤為重要，這也是高等教育國(guó)際化的必然選擇[2]。在全球經(jīng)濟(jì)一體化的今天，混凝土設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范已經(jīng)不再是一個(gè)單純的技術(shù)文件，也是讓畢業(yè)后的留學(xué)生融入世界大環(huán)境的重要手段[3]。
2.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的特點(diǎn)及留學(xué)生全英語(yǔ)教學(xué)存在的問(wèn)題
“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程所討論的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，是土木工程專業(yè)知識(shí)體系的重要組成部分，不僅是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，由于與現(xiàn)行工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)，所以更是一門不斷發(fā)展的課程。所有畢業(yè)生無(wú)論將來(lái)從事科研、設(shè)計(jì)、施工還是工程管理類工作，都將與之接觸。因此本課程適用于房屋建筑、交通土建、水利工程、礦井、港口航道及海洋工程等專業(yè)，是土木類專業(yè)的必修課程。
雖然混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)是最為常用的土木結(jié)構(gòu)形式，但混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)卻是非常復(fù)雜的過(guò)程。原因是：一、混凝土材料的復(fù)雜性，混凝土是由水泥、砂、石等組成的具有微孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，在采用混凝土材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮強(qiáng)度、收縮、徐變、耐久性等因素，對(duì)于鋼筋，要考慮其強(qiáng)度、變形、與混凝土粘結(jié)等因素。二、由于混凝土材料和鋼筋材料的特性不同，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不能直接采用材料力學(xué)和固體力學(xué)的方法，很多力學(xué)模型和公式是根據(jù)試驗(yàn)建立的。各個(gè)國(guó)家在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展道路上各不相同，有著不同的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所采用和依據(jù)的規(guī)范也是各不相同。
3.提高留學(xué)生混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)質(zhì)量的對(duì)策
①以實(shí)際工程應(yīng)用為重點(diǎn)：由于國(guó)內(nèi)外教材針對(duì)的教學(xué)要求不同，所以教學(xué)側(cè)重點(diǎn)也不同，因此，可以以實(shí)際工程應(yīng)用為重點(diǎn)，對(duì)課程中的混凝土結(jié)構(gòu)梁、板、柱等結(jié)構(gòu)所涉及的構(gòu)件計(jì)算內(nèi)容，進(jìn)行重新編排，編制合適的留學(xué)生全英語(yǔ)教材；
②國(guó)內(nèi)規(guī)范與國(guó)外多種規(guī)范相結(jié)合：國(guó)內(nèi)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010），美國(guó)規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)建筑規(guī)范》（ACI318-05），歐洲規(guī)范2《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-第1-1部分：總原則和對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)定》（EN1992-1-1：2004）[4]；
③多媒體教學(xué)：由于課程涉及的知識(shí)面廣，所依據(jù)的規(guī)范多樣，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中極易產(chǎn)生疲勞和厭倦感，學(xué)習(xí)興趣受到影響。而多媒體可以擴(kuò)大信息容量，可以圖、文、聲并茂，形象生動(dòng)，將各種規(guī)范的對(duì)比、在工程中的應(yīng)用的特點(diǎn)快速地表達(dá)出來(lái)。
④注重留學(xué)生以后發(fā)展的需要：一個(gè)合格的結(jié)構(gòu)工程師，必須正確理解規(guī)范內(nèi)容，避免盲目照搬條文，所以要求培養(yǎng)留學(xué)生理解規(guī)范條文賴以建立的理論依據(jù)和科研成果，也就是規(guī)范編制的背景材料，而這些就要求教師在課程的各個(gè)章節(jié)中把培養(yǎng)留學(xué)生以后發(fā)展需要所需的內(nèi)容融入進(jìn)去。
4.結(jié)論
針對(duì)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》留學(xué)生全英語(yǔ)授課的現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)狀中的特點(diǎn)，并根據(jù)全英文授課中存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的對(duì)策，希望該工作對(duì)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》留學(xué)生全英語(yǔ)授課有所幫助和指導(dǎo)。
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中圖分類號(hào)：G423.3；TU-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2016）05-0067-04
土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式很大程度決定了未來(lái)土木工程師的能力與素質(zhì)。目前世界上大多數(shù)國(guó)家采取“通才”教育，即強(qiáng)調(diào)“土木工程專業(yè)寬口徑”的培養(yǎng)目標(biāo)，在培養(yǎng)方案和課程設(shè)置上注重大土木平臺(tái)的構(gòu)建[1-2]。在這樣的背景下，專業(yè)平臺(tái)課程的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生知識(shí)體系的形成尤為重要。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程作為土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課[3]，對(duì)幫助學(xué)生構(gòu)建基本結(jié)構(gòu)概念非常重要。近10年來(lái)，筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)該課程進(jìn)行了一系列的實(shí)踐探索，先后承擔(dān)并完成多項(xiàng)課程建設(shè)與改革項(xiàng)目，該課程已榮獲“江蘇省精品課程”，團(tuán)隊(duì)編著的《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材[4]獲江蘇省精品教材和重點(diǎn)修訂教材等立項(xiàng)。
筆者基于教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課堂教學(xué)及教材修訂過(guò)程中的實(shí)踐，對(duì)《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》精品教材建設(shè)進(jìn)行探討，旨在為土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課程教材建設(shè)提供參考。
一、現(xiàn)狀分析
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算能力，為結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主要講授混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理兩部分內(nèi)容，課程具有基礎(chǔ)性強(qiáng)、學(xué)時(shí)長(zhǎng)、知識(shí)體系復(fù)雜、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)各高校均將該課程設(shè)置在第五學(xué)期，但開(kāi)設(shè)方式各有不同，例如：清華大學(xué)將課程分為混凝土結(jié)構(gòu)（1）和鋼結(jié)構(gòu)（1）兩門課程，每門分別為3學(xué)分，合計(jì)96學(xué)時(shí)；同濟(jì)大學(xué)分為混凝土結(jié)構(gòu)基本
原理和鋼結(jié)構(gòu)基本原理，分別為4學(xué)分和2.5學(xué)分，合計(jì)111學(xué)時(shí)；東南大學(xué)將兩部分合并為工程結(jié)構(gòu)基本原理，合計(jì)5學(xué)分80學(xué)時(shí)；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)合并為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程，共80學(xué)時(shí)。
教材的編寫和選用與課程設(shè)置密切相關(guān)，教材的編寫質(zhì)量對(duì)課程教學(xué)效果的影響也非常明顯[5-6]。目前對(duì)于《鋼筋混凝土設(shè)計(jì)原理》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材的建設(shè)，要么完全分離，要么簡(jiǎn)單組合，在教材內(nèi)容編排方面對(duì)知識(shí)體系的完整性和共通性考慮不足。有些教材過(guò)于偏重理論分析，與實(shí)際工程聯(lián)系不緊密；有些教材僅強(qiáng)調(diào)實(shí)例缺乏足夠的理論分析。在“大土木”的背景下，如何將土木工程中基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)原理融合為一整體，實(shí)現(xiàn)真正意義上的平臺(tái)課的搭建目標(biāo)，并與后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)有效搭接，成為精品教材建設(shè)需要思考和解決的問(wèn)題。
二、教材編寫探討
基于上述現(xiàn)狀分析和實(shí)踐探索，筆者認(rèn)為大土木專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理精品課程教材的編寫應(yīng)重視原理共通與材料差異并存，做到基本原理與工程應(yīng)用并重，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)與課外拓展并舉。
（一） 原理共通與材料差異并存
作為一門介紹專業(yè)基礎(chǔ)的課程，其教材應(yīng)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本設(shè)計(jì)原理的共通性，同時(shí)也不應(yīng)忽略這些基本原理因材料的不同而引起的差異。以圖1（a）所示純彎曲構(gòu)件為例，如果是鋼筋混凝土梁圖1（b），其設(shè)計(jì)公式來(lái)源于試驗(yàn)現(xiàn)象及理論推導(dǎo)的結(jié)合，講解中通常需要強(qiáng)調(diào)鋼筋與混凝土二者共同受力，給出如圖2所示的截面應(yīng)力的變化圖，并有一系列基本假定作為前提才能獲得這些基本公式，在授課過(guò)程中必須強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)現(xiàn)象并有專門的試驗(yàn)環(huán)節(jié)針對(duì)該內(nèi)容做深化；而鋼梁圖1（c）的設(shè)計(jì)公式則源于材料力學(xué)的理論推導(dǎo)，其截面應(yīng)力的變化如圖3所示。對(duì)比圖2與圖3，可見(jiàn)其差異明顯。
這種差異在軸壓柱、偏壓柱以及構(gòu)件的連接方面也有所體現(xiàn)。如果無(wú)視這種差異，強(qiáng)行將兩部分內(nèi)容簡(jiǎn)單揉合，必然給學(xué)習(xí)者特別是初學(xué)者帶來(lái)很大的困惑，
造成概念混淆、理解混亂。為此，在教材的結(jié)構(gòu)安排上，應(yīng)將混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理分篇編寫，既顯示出兩者之間在原理上的相通性，又體現(xiàn)了不同材料構(gòu)件設(shè)計(jì)的區(qū)別。這樣有既利于學(xué)生理解學(xué)習(xí)，又方便教師講解。
（二）基本原理與工程應(yīng)用并重
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的特點(diǎn)應(yīng)該是“始于理論，終于應(yīng)用”，即立足于基礎(chǔ)理論的同時(shí)還要強(qiáng)調(diào)基本原理的應(yīng)用方法，以使學(xué)生在掌握基本概念的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)例將原理應(yīng)用于設(shè)計(jì)實(shí)踐，加深學(xué)生理解。
首先應(yīng)妥善把握理論推導(dǎo)的尺度。對(duì)基本理論的涉及深度不宜過(guò)深，因?yàn)榧m纏于基本理論往往會(huì)適得其反，造成學(xué)生疲于推導(dǎo)、演算，而忽略理論背后的“原理”。另外，理論推導(dǎo)枯燥乏味，勢(shì)必增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，削弱其學(xué)習(xí)興趣。教材中的理論應(yīng)服務(wù)于基本原理。例如鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)中非常重要的整體穩(wěn)定系數(shù)φ，它綜合體現(xiàn)了初彎曲、初偏心和焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件臨界應(yīng)力的影響，其中講到初彎曲對(duì)軸心壓桿承載力的影響時(shí)，用圖4所示的壓桿進(jìn)行理論分析，推導(dǎo)出軸心壓力接近臨界壓力時(shí)，其跨中撓度趨于無(wú)窮大的結(jié)論，表明構(gòu)件失穩(wěn)，就很好地體現(xiàn)了“原理”。
其次，應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)基本原理的應(yīng)用方法。教材中對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都應(yīng)該有相應(yīng)的例題可以參考，同時(shí)還應(yīng)有綜合例題將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)，使學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)點(diǎn)有系統(tǒng)整體把握。圖5為某鋼結(jié)構(gòu)的主次梁體系，以此為工程背景，可以將其次梁、主梁、柱、支撐等基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)，以及主次梁、主梁與柱的連接設(shè)計(jì)分散于各個(gè)章節(jié)的例題中，既能各自獨(dú)立，又能形成整體結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生構(gòu)建由點(diǎn)及面的知識(shí)體系，應(yīng)用效果非常好。當(dāng)然，作為教材，課后還應(yīng)配合一些習(xí)題幫助學(xué)生完成課外拓展訓(xùn)練，使學(xué)生能及時(shí)將課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行具體應(yīng)用。無(wú)論是例題還是習(xí)題，都要做到與實(shí)際工程緊密聯(lián)系，只有多聯(lián)系實(shí)際才能保證“原理”有個(gè)堅(jiān)實(shí)的落腳點(diǎn)。
（三） 課堂學(xué)習(xí)與課外拓展并舉
土木工程學(xué)科的一個(gè)重要特點(diǎn)就是實(shí)踐性很強(qiáng)，任何一個(gè)理論都要經(jīng)得住實(shí)踐的檢驗(yàn)，而很多設(shè)計(jì)理論也都是源于實(shí)踐。因此，一方面應(yīng)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)方法的實(shí)踐來(lái)源，在教材內(nèi)容編排上可按照試驗(yàn)研究―理論分析―設(shè)計(jì)方法―實(shí)例分析的順序進(jìn)行，并適當(dāng)配合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、動(dòng)畫演示以及試驗(yàn)錄像以加深學(xué)習(xí)者的印象。另一方面應(yīng)注意激發(fā)學(xué)生自主動(dòng)手的能力，比如在教材中加入自主設(shè)計(jì)試驗(yàn)、模型制作等習(xí)題。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)感覺(jué)非常重要，也可以豐富教學(xué)內(nèi)容。圖6a為鋼結(jié)構(gòu)連接部分的一道課后綜合作業(yè)題，包含了角焊縫受拉受彎、螺栓拉剪、螺栓拉彎等連接的驗(yàn)算。學(xué)生對(duì)該圖的理解有困難，為了解決此問(wèn)題，首先指導(dǎo)學(xué)生繪制了該連接的三維模型（圖6b），通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度動(dòng)態(tài)觀察輔助識(shí)圖，然后組織學(xué)生動(dòng)手制作縮比模型（圖6c），通過(guò)親手操作組裝，學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的傳力路徑、連接方式及構(gòu)造細(xì)節(jié)等有了更為深入的理解。這種實(shí)踐教學(xué)方法操作簡(jiǎn)單，很好地實(shí)現(xiàn)了課堂學(xué)習(xí)與課外拓展的有效對(duì)接，實(shí)施效果良好。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的流程相對(duì)比較程序化，每種構(gòu)件的設(shè)計(jì)都遵循一定的流程和規(guī)律，即材料參數(shù)確定、截面初選、基本設(shè)計(jì)公式選用、適用條件校核、復(fù)核等。為此，可以在每一章節(jié)設(shè)計(jì)方法闡述之后，附上對(duì)應(yīng)內(nèi)容的程序化流程圖（圖7），以有利于學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的總體把握。同時(shí)，該部分內(nèi)容也為學(xué)有余力的學(xué)生提供了很好的編程鍛煉機(jī)會(huì)，如圖8即為指導(dǎo)學(xué)生參照教材流程編制的VB小程序，界面簡(jiǎn)單、功能齊全、效果良好。
由于篇幅有限，這些課外拓展內(nèi)容無(wú)法在教材中充分展開(kāi)，可以將其制作為電子資源庫(kù)，采用多媒體教材的形式對(duì)紙質(zhì)教材進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充。此外，還可將電子資源整合于精品課程網(wǎng)站，供學(xué)生瀏覽學(xué)習(xí)。
三、結(jié)語(yǔ)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是大土木專業(yè)一門非常重要的專業(yè)核心課程，其內(nèi)容多、公式多、公式適用條件多，具有一定的難度。教材建設(shè)作為該課程的重要環(huán)節(jié)，對(duì)教學(xué)效果的影響較大?；诙嗄甑恼n堂教學(xué)和教材建設(shè)實(shí)踐，筆者對(duì)大土木專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程精品教材的編寫進(jìn)行一些探討，以期為土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課程教材的建設(shè)提供參考。
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1引言
經(jīng)濟(jì)的前進(jìn)發(fā)展，促使精神物質(zhì)需求逐步提升，對(duì)建筑的標(biāo)準(zhǔn)也超過(guò)了實(shí)用性和安全性，并對(duì)建筑外觀提出全新的標(biāo)準(zhǔn)。為此，設(shè)計(jì)師將設(shè)計(jì)是否有利于施工操作、是否屬于提升房屋結(jié)構(gòu)、是否包含美學(xué)價(jià)值等劃入考量范圍，促使房屋水平有所提高。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本原理
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本原理為著手項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，除應(yīng)思量建筑安全系數(shù)和實(shí)用功能，也應(yīng)強(qiáng)化美學(xué)價(jià)值。換而言之，即借助可行、合理的設(shè)計(jì)，打造完美、理想型設(shè)計(jì)作品。對(duì)于房屋工程而言，結(jié)構(gòu)整體與分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化最為重要的兩個(gè)應(yīng)用層面，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化具體涵蓋圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案、細(xì)部設(shè)計(jì)與屋蓋系統(tǒng)方案。若要進(jìn)一步細(xì)化，則可劃分為造價(jià)分析、選型和受力分析等。在具體的實(shí)施過(guò)程務(wù)必要依據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，盡可能達(dá)到建筑整體價(jià)值最高。在舒適安全的基礎(chǔ)上，建筑師應(yīng)主動(dòng)順應(yīng)時(shí)代潮流，主動(dòng)實(shí)施結(jié)構(gòu)改進(jìn)和創(chuàng)新。待設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)在總體上滿足設(shè)計(jì)師提出的設(shè)計(jì)理念，基于這一基礎(chǔ)，保證平面布置對(duì)稱與合理，全面縮減剛度中心和質(zhì)量中心的差別；盡可能保證不讓建筑物基于水平壓力出現(xiàn)驟然扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。同時(shí)，縱向布置需在迎合功能標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，盡可能把縱向承重構(gòu)件展現(xiàn)出上下貫通這一狀態(tài)；為降低設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)剖析難度，最好不要應(yīng)用轉(zhuǎn)換層。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要作用
3.1降低建筑成本
將結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，前者不僅在成本方面取得顯著改善，還在質(zhì)量層面獲得顯著效果。對(duì)于高樓層和多層樓層，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程，其中樓層越高，則層數(shù)也越多，且樓層面積越大所對(duì)應(yīng)的占地面積卻不太大，顯著縮減了工程成本，但所面臨的難度下述較高，除應(yīng)權(quán)衡樓層距離，也應(yīng)思量房屋承重。而多樓層用戶無(wú)需考量這一問(wèn)題，占地面積相對(duì)偏廣。同時(shí)，建筑成本的提升表明建筑面積出現(xiàn)了不必要的浪費(fèi)。從這兩者進(jìn)行考量，建筑商一般價(jià)位傾向高樓層方案，既節(jié)約成本還提高利益，進(jìn)而對(duì)房屋結(jié)構(gòu)提出了全新的要求。
3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的呈現(xiàn)
著手房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，除應(yīng)思量房屋的主要作用和基本安全，也應(yīng)保證房屋外觀理想和美觀。在房屋設(shè)計(jì)優(yōu)化中，最主要的問(wèn)題便在這里，借助最直觀方案美化房屋，且安全可靠。而這對(duì)房屋設(shè)計(jì)師也提出較高的要求，在確保建筑可靠的基礎(chǔ)上，從視覺(jué)上呈現(xiàn)出一種美感，為此，在具體的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)師需積極創(chuàng)新，依托平面設(shè)計(jì)圖融入一些新穎的想法，讓平面盡可能做到整齊與可靠性，全面縮小質(zhì)量中心和剛度中心之間的差異，以此來(lái)讓建筑基于高承壓作用也不會(huì)出現(xiàn)扭曲變形，另外在豎向布置中保證承重構(gòu)件可上下貫通，最好不要應(yīng)用轉(zhuǎn)換層，規(guī)避結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)麻煩。
4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的實(shí)際應(yīng)用
4.1前期準(zhǔn)備
4.1.1構(gòu)建安全監(jiān)管體系
當(dāng)前，建筑項(xiàng)目監(jiān)管即便有所改善，但在建筑項(xiàng)目中所投入的監(jiān)管力度不足，極有可能出現(xiàn)安全事故。其中房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)展方案施工時(shí)需加大在房屋建筑項(xiàng)目中的監(jiān)管力度，保證施工安全和建筑質(zhì)量，規(guī)避重大事故。為此，應(yīng)強(qiáng)化安全監(jiān)管，提升監(jiān)管力度，合理運(yùn)用，有針對(duì)性勘察，構(gòu)建監(jiān)管范圍寬廣、理想的監(jiān)管，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可全面發(fā)揮自身的作用，讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠穩(wěn)步進(jìn)行。
4.1.2強(qiáng)化日常監(jiān)管
專業(yè)水平提升與專業(yè)化強(qiáng)化，讓質(zhì)量安全監(jiān)管除應(yīng)關(guān)注施工現(xiàn)場(chǎng)，也應(yīng)重視工程整體，其中監(jiān)管程序的完整性影響各每一個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)管工作，可將質(zhì)量安全事故降低到最低程度。強(qiáng)化質(zhì)量監(jiān)管，優(yōu)化施工行為，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施嚴(yán)密的安全監(jiān)管，參照規(guī)范化程序穩(wěn)步建設(shè)，讓建筑工程每一個(gè)單位均具備安全意識(shí)，肩負(fù)質(zhì)量安全責(zé)任，認(rèn)真行事，全面遵守各項(xiàng)法規(guī)，確保結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)能夠順利實(shí)施；
4.1.3編制適宜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案挑選與房屋建筑工程的開(kāi)展情況密切相關(guān)。設(shè)計(jì)人員面向房屋建筑開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)全面思量結(jié)構(gòu)的科學(xué)性與有效性。圍繞房屋建筑進(jìn)行綜合性調(diào)查，參照建筑物的結(jié)果科學(xué)設(shè)計(jì)，讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠最大限度地發(fā)揮自身的效果，最終達(dá)到預(yù)期效果。
4.2實(shí)踐應(yīng)用
4.2.1與工程成本之間的聯(lián)系
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化落實(shí)可控制房屋建筑自身的過(guò)程成本。由于房屋建筑整體面積擴(kuò)大，對(duì)應(yīng)高度增加，其土地占用面積并不大。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化所用技術(shù)全面運(yùn)用材料性能，有機(jī)整合內(nèi)部結(jié)構(gòu)的每一個(gè)單元間，除保障適用性與美觀性外，還節(jié)約了施工成本，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)性能；
4.2.2與土地用地之間的聯(lián)系
建筑工程的落實(shí)，離不開(kāi)所占土地面積數(shù)，總建筑面積即各屋建筑面積相加的總和，但樓層層數(shù)增加可能會(huì)縮減房屋所占面積，擴(kuò)大房屋建筑高度和房屋這兩者的間距，為此，土地用地一般不依房屋建筑高度的提升而遞減，不呈現(xiàn)出反比例關(guān)系。但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化卻能夠依托房屋實(shí)際，改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效拓展房屋空間，增加實(shí)用性，提升整體協(xié)調(diào)性，迎合結(jié)構(gòu)需求；
4.2.3概念設(shè)計(jì)輔以細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化
把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到不存在可靠數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)活動(dòng)中，利用數(shù)值充當(dāng)參考，發(fā)揮輔作用，同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程有效應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)，強(qiáng)調(diào)細(xì)部?jī)?yōu)化和地基設(shè)計(jì)，改善建筑結(jié)構(gòu)。把概念設(shè)計(jì)和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以整合，讓房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定、安全和舒適，進(jìn)而獲取可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
5結(jié)語(yǔ)
對(duì)房屋建筑而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化尤為重要，可大幅縮減房屋工程造價(jià)，有效運(yùn)用施工材料，統(tǒng)一協(xié)調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，全面迎合人們的基本需求，還可提高經(jīng)濟(jì)效益。為此，我們應(yīng)明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本原理，重視實(shí)踐應(yīng)用，并靈活利用。
作者:殷利 單位:浙江翰城建筑設(shè)計(jì)有限公司
參考文獻(xiàn)：
[1]韓飛.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2016,(5):90～90.
一 引言
服裝設(shè)計(jì)是一門系統(tǒng)工程，從整體上可以分為服裝設(shè)計(jì)、服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、服裝工藝制作三大部分。在其中承擔(dān)著承上啟下作用的就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，一方面，它將設(shè)計(jì)效果圖由三維空間的立體形態(tài)轉(zhuǎn)化為二維空間的平面結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行內(nèi)部設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)定位；另一方面，結(jié)構(gòu)圖紙為工藝設(shè)計(jì)提供規(guī)格齊全的工業(yè)樣板，制定工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及工藝流程圖。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作，它是服裝設(shè)計(jì)的核心部分，它涵蓋的知識(shí)面也極為廣泛。前期理論包括人體工程學(xué)、人體測(cè)量學(xué)、服裝立體裁剪基礎(chǔ)；后續(xù)課程包括服裝工藝制作、服裝造型設(shè)計(jì)等。在這個(gè)極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)中，樣板的準(zhǔn)確度直接影響著服裝的造型是否符合圖紙要求，因此，我們必須要明白，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的打板，要掌握好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這門課程必須要了解人體結(jié)構(gòu)，掌握打板基本知識(shí)，并能延續(xù)到了解流行動(dòng)態(tài)及造型設(shè)計(jì)能力，這樣全面的學(xué)習(xí)才能讓培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)在環(huán)境下的服裝企業(yè)。因此，如何在高校結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這門課程的教學(xué)中既讓學(xué)生學(xué)到應(yīng)有的理論知識(shí)，又能把知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中去，真正做到學(xué)以致用，是本文將要探討的重點(diǎn)。
二 服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀
服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為服裝設(shè)計(jì)專業(yè)的核心課程，對(duì)于學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)具有決定性的作用，這些年來(lái)盡管已經(jīng)在多方面做了一些探索和嘗試，但還是不完善，仍然會(huì)有一些比較突出的問(wèn)題：
1學(xué)生缺乏前導(dǎo)課程的知識(shí)量
學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面是很廣的，不僅需要相關(guān)的美術(shù)基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)能力，更需要具備一定的邏輯思考能力和想象思維能力，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程之前要學(xué)習(xí)很多的前導(dǎo)課程，最重要的就是要透徹地了解人體工程知識(shí)，要想把結(jié)構(gòu)把握準(zhǔn)確，就必須對(duì)人體的凹凸關(guān)系和骨骼關(guān)系了解清楚。但是現(xiàn)在很多學(xué)校卻沒(méi)有強(qiáng)調(diào)這個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，只是把人體工程這門課程簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)一下，這樣就會(huì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不理解結(jié)構(gòu)線的變化關(guān)系，給學(xué)習(xí)帶來(lái)困難。
2教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有跟上社會(huì)需求
現(xiàn)在很多高校在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)中仍然使用較早的比例結(jié)構(gòu)胸度法和第六代日本文化式原型，因?yàn)槭忻嫔先匀淮罅苛魍ㄟ@類的教材，但是實(shí)際上第七代文化式原型早就已經(jīng)很成熟了，用起來(lái)直觀明了，比起第六代好用很多，而且在數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)方面也更貼近現(xiàn)在東方人的身體數(shù)據(jù)，很明顯這是教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有更新的結(jié)果。另一方面在工業(yè)樣板中設(shè)計(jì)中很重要的號(hào)型標(biāo)準(zhǔn)還有很多高校仍使用Y、A、B、C四種體型作為參考依據(jù)，但是日本早就已經(jīng)用七種體型作為放碼的標(biāo)準(zhǔn)，而數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂，因此在這方面也應(yīng)該跟上現(xiàn)在的要求。
3教學(xué)方法的靈活性不夠
一面黑板，一支粉筆，一根直尺，就是一門課程，現(xiàn)在仍有很多高校把這種教學(xué)作為主要教學(xué)形式，但實(shí)際上現(xiàn)在有很多種方法可以讓這門課程變得很生動(dòng)，譬如說(shuō)運(yùn)用多媒體教學(xué)或者采用實(shí)物進(jìn)行教學(xué)，但是不能在課堂中程式化的講制圖，要能夠運(yùn)用各種現(xiàn)代化的設(shè)備加強(qiáng)這門課程的靈活性。
4學(xué)生對(duì)不同結(jié)構(gòu)方法的理解貫通能力差
服裝結(jié)構(gòu)方法的流派很多，即使在同一所學(xué)校，不同的老師也可能教不同的結(jié)構(gòu)方法，這樣就會(huì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生很多疑問(wèn)。例如歐式平面結(jié)構(gòu)會(huì)更注重立體程度，因?yàn)闅W洲人的體型要比亞洲人立體，日本原型在結(jié)構(gòu)處理上會(huì)平面一些，但是會(huì)很注重省道的變化，在原型圖上會(huì)有8個(gè)省道的位置，這是其它結(jié)構(gòu)圖上所沒(méi)有的，各種結(jié)構(gòu)方法的不同會(huì)讓學(xué)生感到無(wú)所適從，因?yàn)樗麄內(nèi)狈?duì)不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的理解貫通能力。
三、服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)方式探索與改革
高校學(xué)生在畢業(yè)后，很多都到了服裝企業(yè)比較集中的東莞、珠海、佛山、深圳等地工作，這些學(xué)生在工作后都會(huì)有在學(xué)校學(xué)習(xí)過(guò)程中制圖方法單一，制圖教學(xué)無(wú)法與企業(yè)實(shí)際操作統(tǒng)一之感，導(dǎo)致自己在學(xué)習(xí)后仍理解不清晰，應(yīng)用時(shí)只能照搬，對(duì)于繁瑣的公式和數(shù)據(jù)理解不了。針對(duì)這些問(wèn)題，高校服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)方式應(yīng)該有一些改革，要通過(guò)一系列的教學(xué)方式改革使教學(xué)和企業(yè)達(dá)到統(tǒng)一，讓學(xué)生真正能學(xué)以致用。
1服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)強(qiáng)化結(jié)構(gòu)原理，做到以設(shè)計(jì)為主導(dǎo)思想進(jìn)行教學(xué)
服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的核心在于學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)造型變化的理解及平面形態(tài)和立體形態(tài)之間轉(zhuǎn)換的掌控能力。這些能力必須建立在理解的基礎(chǔ)上，因而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)該注重原理教學(xué)，只有讓學(xué)生真正理解線條變化與人體的關(guān)系，這樣才能做到是在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而不是簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)制圖。
在服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化重點(diǎn)，可以實(shí)施5+1的教學(xué)方法，5即是五種結(jié)構(gòu)原理，1就是一種主導(dǎo)思想，服裝結(jié)構(gòu)看起來(lái)復(fù)雜，但是結(jié)構(gòu)原理的部位就是省道結(jié)構(gòu)、領(lǐng)結(jié)構(gòu)、袖結(jié)構(gòu)、腰結(jié)構(gòu)、襠結(jié)構(gòu)五個(gè)結(jié)構(gòu)，其原理、變化、應(yīng)用以及在男裝、女裝、童裝、特體服裝和上裝、下裝、裙子、褲子等結(jié)構(gòu)都是圍繞這五個(gè)結(jié)構(gòu)原理展開(kāi)變化的，在把握好以設(shè)計(jì)為主導(dǎo)思想的思路上，分析好各部位結(jié)構(gòu)原理、參考數(shù)據(jù)，這樣才是真正做到靈活運(yùn)用，而不是簡(jiǎn)單的老師講一個(gè)款式，學(xué)生學(xué)一個(gè)款式，不懂原理，不會(huì)變化，只能生搬硬套，遇到變化就完全不會(huì)的情況。
2轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，發(fā)揮學(xué)生主導(dǎo)作用
現(xiàn)在服裝企業(yè)要求的是復(fù)合型人才，也就需要理論修養(yǎng)和專業(yè)技能都具備的人才，面對(duì)這種現(xiàn)狀，在教學(xué)中就應(yīng)該注意不要老師一講到底，要改變單一的教學(xué)模式，建立完善健全的教學(xué)模式，在教學(xué)中多與學(xué)生互動(dòng)，盡可能地發(fā)揮學(xué)生主導(dǎo)作用，讓學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)、而不是被動(dòng)學(xué)習(xí)，老師在教學(xué)中多運(yùn)用生動(dòng)的語(yǔ)言，注意化繁于簡(jiǎn)的方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，較系統(tǒng)的掌握專業(yè)知識(shí)。
（1）針對(duì)教學(xué)對(duì)象，挖掘?qū)W生自身能力
服裝設(shè)計(jì)與工程專業(yè)又可以分為服裝設(shè)計(jì)方向和服裝工程方向，招的學(xué)生有文科類、理科類，雖然都在服裝設(shè)計(jì)這個(gè)大范疇類，但因?yàn)閷W(xué)生的不同其教學(xué)方式也要有所改變。文科類學(xué)生款式造型變化把握較好，設(shè)計(jì)思路廣闊，但是數(shù)學(xué)功底會(huì)差一點(diǎn)，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)該把重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)的理解上，要讓這類學(xué)生多理解人體測(cè)量學(xué)、人體工程學(xué)這類理科學(xué)科，要讓他們充分理解人體與服裝的立體關(guān)系，不要出現(xiàn)唯美的設(shè)計(jì)圖紙只能看不能做，但又要避免枯燥的教學(xué)讓學(xué)生失去興趣，因此要盡可能抓住這類學(xué)生思路活躍的特點(diǎn)，運(yùn)用多種教學(xué)方法，發(fā)揮學(xué)生自己的主導(dǎo)作用，鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手做，在成品中找到不足，再予以改正，這樣才能讓學(xué)生有著探索和學(xué)習(xí)的興趣。理科類學(xué)生，正好與之相反，他們對(duì)于公式、數(shù)據(jù)能夠較好理解，但是靈活變動(dòng)性要差一點(diǎn)，他們對(duì)于款式的變化會(huì)顯得遲鈍一些。因此在教學(xué)時(shí)多注重設(shè)計(jì)教學(xué)，多針對(duì)不同的款式進(jìn)行分析，引導(dǎo)理科類學(xué)生多理解款式變化與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，只要他們能掌握款式造型的結(jié)構(gòu)點(diǎn)，數(shù)據(jù)方面也就不成問(wèn)題了。
（2）注重與學(xué)生交流，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
在教學(xué)中教師和學(xué)生的交流是必不可少的，如果老師在課堂中完全自主地教學(xué)，不與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，那必是失敗的?，F(xiàn)在的大學(xué)生思維非常活躍，他們?cè)趯W(xué)習(xí)中會(huì)有很多求異思維，他們會(huì)有很多的質(zhì)疑，這時(shí)教師應(yīng)本著和學(xué)生溝通的想法，多傾聽(tīng)學(xué)生的心聲，然后逐個(gè)解決問(wèn)題，不能一票否認(rèn)學(xué)生與自己的不同想法，多引導(dǎo)，多做比較，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最終都是要出成品的，學(xué)生提出的異議也許又是一種創(chuàng)新，這時(shí)可用他提出的不同板型做出成品，如果確實(shí)漂亮合體，老師應(yīng)該予以肯定和鼓勵(lì)，如果還存在合體程度與美觀程度的不夠，這樣學(xué)生也會(huì)對(duì)老師的表達(dá)力，親和力以及專業(yè)實(shí)力表示欽佩，在實(shí)踐中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的鍛煉，既不會(huì)讓學(xué)生這門枯燥的課程失去興趣，又能讓他們學(xué)會(huì)多種變化，將來(lái)適應(yīng)企業(yè)的需求。
3加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與平行課程之間的交融
（1）人體工程知識(shí)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)的交融
服裝是直接覆蓋在人體上的，是否合體是檢驗(yàn)服裝結(jié)構(gòu)合不合理的最直觀方法，隨著生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)步，人們也越來(lái)越多地意識(shí)到進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該以人體作為參考依據(jù)，做出的設(shè)計(jì)不僅要滿足合體的要求，還要滿足消費(fèi)者審美要求和對(duì)材質(zhì)的要求，還必須考慮靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的基本活動(dòng)量，因此，數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)是最重要的，而數(shù)據(jù)就來(lái)源于人體，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融人體工程知識(shí)就顯得非常重要了。在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這門課程前，要好好地把人體工程學(xué)掌握透徹，這樣才會(huì)在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中顯得易懂而且輕松。
在女上裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，胸部設(shè)計(jì)量是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)樾赝馆^大，結(jié)構(gòu)上就要很細(xì)膩的處理這一環(huán)節(jié)，如圖（一）就是東方女性上半身水平斷面重合圖很多中國(guó)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)只是簡(jiǎn)單的把胸圍等分四份做平面結(jié)構(gòu)，但是仔細(xì)看，人體胸圍實(shí)際是六面體，要想很好地把結(jié)構(gòu)關(guān)系處理好，就要把胸部做六份設(shè)計(jì)，這就是我們所說(shuō)的六分胸圍法，這樣就會(huì)比四分胸圍更合體。如（圖二）是第七代日本文化式原型，在結(jié)構(gòu)上就用了最符合人體特征的六分胸圍法，很好地把后胸大于前胸，前胸大于側(cè)胸的比例關(guān)系把握準(zhǔn)確，最人性化的設(shè)計(jì)應(yīng)該在于前片的胸部設(shè)計(jì)量，這是比例結(jié)構(gòu)法中不可能做到的一次成型，因?yàn)橛辛诵夭吭O(shè)計(jì)量，在女裝結(jié)構(gòu)變化中就可以自由運(yùn)用，非常直觀而且不用擔(dān)心不合體。而這些是板型師們是在對(duì)人體做了最深入的了解后，再經(jīng)過(guò)多次修板后得到的結(jié)果，如果脫離了對(duì)亞洲女性的深入了解，那么也就做不出如此合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)。
（2）立體裁剪與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)的交融
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要有很強(qiáng)的動(dòng)手能力，不僅需要了解人體工程知識(shí)，而且要能運(yùn)用到實(shí)際運(yùn)用中來(lái)。很多院校喜歡把立體裁剪和平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分成兩門獨(dú)立的課程，沒(méi)有聯(lián)系起來(lái)，這樣學(xué)生在學(xué)維的平面結(jié)構(gòu)時(shí)很難作三維想象，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)該把這兩門課程結(jié)合起來(lái)，以原型省道轉(zhuǎn)移為例，如果老師在教學(xué)時(shí)不做立體示范，沒(méi)有在三維人體上做出裁片來(lái)讓學(xué)生了解造型結(jié)構(gòu)特征，而是直接在二維空間內(nèi)進(jìn)行教學(xué)，那么學(xué)生是很難理解這其中變化的原理的， 即使學(xué)生能對(duì)所示范的圖例理解，但也做不到變化運(yùn)用，這樣就事倍功半了，因此這兩門課程應(yīng)該結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，把人臺(tái)放在教室里，在講結(jié)構(gòu)原理或造型之前，先直觀地在三維人臺(tái)上示范出來(lái)，在學(xué)生理解了結(jié)構(gòu)線的變化后，再用二維平面結(jié)構(gòu)做數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，這樣就能夠讓學(xué)生很容易理解了。
如（圖三），是第七代文化式原型省道轉(zhuǎn)移的圖例，在講結(jié)構(gòu)變化之前，嘗試先用立體裁剪導(dǎo)入，直觀再現(xiàn)省道轉(zhuǎn)移的效果，通過(guò)立體裁剪讓學(xué)生掌握規(guī)律，掌握數(shù)據(jù)，理解結(jié)構(gòu)圖與人體的關(guān)系。
（3）工藝課程與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)的交融
服裝工藝課程一般是作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的后續(xù)課程，在學(xué)習(xí)完結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課后，在工藝制作中去把服裝做出來(lái)，對(duì)于在結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤就只能夠在工藝課時(shí)才能檢查出來(lái)，這樣就會(huì)讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程沒(méi)有修板的這個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生在課程教學(xué)中不能及時(shí)檢查出板型的瑕疵，這樣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程就不夠完整。因而在教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)挠靡徊糠终n時(shí)來(lái)做假縫，當(dāng)板型做出來(lái)后，用簡(jiǎn)單的工藝方法把結(jié)構(gòu)線縫合起來(lái)用于檢查板型是否合理。當(dāng)然，這里所說(shuō)的假縫是簡(jiǎn)單的用平縫代替復(fù)雜的工藝，主要用于檢查板型，這樣就不會(huì)讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中重要的修板環(huán)節(jié)脫節(jié)到工藝課時(shí)才做，而工藝課就可以專門學(xué)習(xí)工藝制作方法，不要再去做板型的修正了。
（4）CAD課程與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)的交融
在現(xiàn)在很多企業(yè)已經(jīng)用到了CAD制圖，很少有企業(yè)還用原始的手繪，因此用服裝CAD制作圖紙已是學(xué)生必須掌握的課程了，但是CAD只是電腦操作步驟，所有的結(jié)構(gòu)知識(shí)還是要通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)。如果條件允許的話，可以在學(xué)習(xí)完結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及造型變化后，及時(shí)用CAD做板出圖。這樣，圖紙的準(zhǔn)確度會(huì)比手繪的高一些，在假縫完后做修正也會(huì)更準(zhǔn)確一些，尤其是工藝樣板放碼和排料，更需要借助CAD來(lái)完成，因此可以把CAD與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)交融進(jìn)行。
四、小結(jié)
我國(guó)高校服裝專業(yè)成立還只有幾十年的歷史，現(xiàn)在正處于迅速發(fā)展和改革之中，高校教師應(yīng)該在教學(xué)中不斷地摸索經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這門課程的特點(diǎn)，有目的地求得最好的教學(xué)方式，這樣既有利于老師不斷提高教學(xué)水平，又能更好地加強(qiáng)教學(xué)的互動(dòng)，讓學(xué)生成為課程的主導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)出適合社會(huì)需要的學(xué)生，讓學(xué)生真正做到學(xué)以致用。
參考文獻(xiàn)
[1]郭冬梅.《服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)研究》.教育與職業(yè).2008.7
1.1混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的抗震設(shè)計(jì)
為了更好的將混凝土應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們必須要首先準(zhǔn)確的了解并且掌握所有混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理，而在所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中，抗震設(shè)計(jì)是極其重要的原理之一。對(duì)于抗震設(shè)計(jì)原理而言，它受地質(zhì)條件影響比較大。眾所周知的是，在建筑工程施工過(guò)程中，混凝土柱需要承受的力比較大，尤其是在一些高壓力的情況下，混凝土柱很難具有一定的延展性能，甚至可能會(huì)導(dǎo)致混凝土柱出現(xiàn)變形的情況，因此，為了更好的避免這一現(xiàn)象，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們必須要嚴(yán)格的遵循“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則，保證承受壓力的部分具有一定的延展性能。另外，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們還應(yīng)該盡可能的通過(guò)控制受壓區(qū)的高度，以及梁的上部和下部之間的比例關(guān)系，通過(guò)改變各種內(nèi)力之間的系數(shù)關(guān)系不斷地增加所有混凝土柱承受壓力的性能。
1.2抗裂設(shè)計(jì)
在將混凝土應(yīng)用到建筑工程施工的過(guò)程中，為了更好的確保建筑物的質(zhì)量，我們必須要確保所有建筑物具有一定的抗裂能力，進(jìn)而更好的避免建筑物出現(xiàn)裂縫。而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)裂縫的主要原因就是結(jié)構(gòu)物本身的耐久性、防水性能降低，因此，進(jìn)行裂縫控制是將混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更好的應(yīng)用到建筑工程的有效手段之一。例如，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了更好的提高所有混凝土結(jié)構(gòu)物的抗裂性能，我們必須要針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)采取相對(duì)應(yīng)的抗裂對(duì)策。如在進(jìn)行混凝土原材料選擇的時(shí)候，我們必須要選擇正規(guī)的廠家進(jìn)行原材料的購(gòu)買，在購(gòu)買的過(guò)程中應(yīng)該由專業(yè)的工作人員選擇高質(zhì)量的混凝土原材料。同時(shí)，我們還應(yīng)該盡可能的選擇水化熱比較低的水泥，控制好水與灰的比例，適當(dāng)?shù)脑诓牧现刑砑右恍┩饧觿@樣可以更好的防止混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)開(kāi)裂的現(xiàn)象。另外，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們還應(yīng)該盡可能的加大梁的截面積或者則可以增加板的厚度，進(jìn)而不斷的提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，只有混凝土結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度提高了，才能更好的確?；炷两Y(jié)構(gòu)物具有足夠的安全性和耐久性。
1.3混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的平面設(shè)計(jì)
除了抗震設(shè)計(jì)和抗裂設(shè)計(jì)，在將混凝土應(yīng)用到實(shí)際施工過(guò)程中，我們還必須要嚴(yán)格的遵循平面設(shè)計(jì)這一原則。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量水平提出了越來(lái)越高的要求，同時(shí)對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了比較高的要求。如在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們必須要盡可能的確保整個(gè)設(shè)計(jì)平面的規(guī)則、簡(jiǎn)單以及對(duì)稱，這樣可以更好的提供混凝土結(jié)構(gòu)物的剛度以及承載能力，最終不斷的提高混凝土結(jié)構(gòu)物的抗裂、抗震能力。另外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們還應(yīng)該確保所有結(jié)構(gòu)的平面、立面以及結(jié)構(gòu)布置具有一定的規(guī)則性，同時(shí)還應(yīng)該具備合理的傳遞力的途徑以及方式，進(jìn)而使得作用在混凝土上部結(jié)構(gòu)的力都能夠直接的傳遞到目的地，避免了中間的傳遞過(guò)程。最后，還應(yīng)該確保混凝土結(jié)構(gòu)物具有整體的可靠性以及牢固性，進(jìn)而更好的避免因?yàn)橥鈦?lái)力的影響導(dǎo)致建筑出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。確定構(gòu)件與構(gòu)件之間、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，該徹底分離的絕不似分非分，該牢固的絕不似接非接；處理好結(jié)構(gòu)單元與結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力之間的關(guān)系，盡量設(shè)置多道抗震防線，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力。
2混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中所存在的問(wèn)題
盡管幾年來(lái)我國(guó)許多企業(yè)在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面取得了比較顯著的成就，但是，盡管如此，我國(guó)許多企業(yè)在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中仍然存在著一系列的問(wèn)題。例如，一些企業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理機(jī)制不夠完善，有些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，還有一部分設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)比較低，他們對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)的掌握不足。最后，甚至有一些企業(yè)在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候不能嚴(yán)格的按照客戶的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，隨意的改變?cè)O(shè)計(jì)的理念，這對(duì)于促進(jìn)我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展具有極其不利的影響。
3結(jié)束語(yǔ)
總而言之，在當(dāng)代這樣一個(gè)社會(huì)，混凝土已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了許多行業(yè)中，而為了更好的將混凝土材料應(yīng)用到實(shí)際中，我們必須要不斷的提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們應(yīng)該首先發(fā)現(xiàn)我國(guó)在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中所存在的問(wèn)題，然后盡快的根據(jù)這些問(wèn)題提出相對(duì)應(yīng)的解決對(duì)策。
作者:王炳監(jiān) 單位:鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）42-0051-02
一、引言
近年來(lái)，隨著無(wú)線移動(dòng)技術(shù)的成熟和移動(dòng)設(shè)備的普及，移動(dòng)學(xué)習(xí)（Mobile-learning）在教育領(lǐng)域的應(yīng)用日趨擴(kuò)大，成為構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)的重要推動(dòng)力[1，2]。移動(dòng)學(xué)習(xí)是數(shù)字化學(xué)習(xí)的延伸，它是知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)人們教育需求和職業(yè)發(fā)展需求的反映，是移動(dòng)通信技術(shù)在教育中的具體應(yīng)用。同時(shí)，移動(dòng)學(xué)習(xí)也有力地推動(dòng)了優(yōu)質(zhì)教育資源的共享，促進(jìn)了教育公平。
《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程作為土木工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)幫助學(xué)生構(gòu)建基本的結(jié)構(gòu)概念非常重要。近10年來(lái)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)該課程進(jìn)行了一系列的實(shí)踐探索，先后承擔(dān)并完成多項(xiàng)課程建設(shè)與改革項(xiàng)目，該課程已榮獲“江蘇省精品課程”，團(tuán)隊(duì)編著的《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材獲江蘇省精品教材和重點(diǎn)修訂教材等立項(xiàng)。
本文基于教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課堂教學(xué)及教材修訂過(guò)程中的實(shí)踐，對(duì)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》精品教材的建設(shè)進(jìn)行探討，旨在為移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的教材建設(shè)提供參考。
二、現(xiàn)狀分析
為了推動(dòng)高等教育“質(zhì)量工程”戰(zhàn)略的順利實(shí)施，我國(guó)先后啟動(dòng)了“國(guó)家精品課程建設(shè)”項(xiàng)目和“國(guó)家精品開(kāi)放課程”項(xiàng)目[3]。經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)，精品課程取得了明顯的建設(shè)成效，但也存在著“重申報(bào)輕建設(shè)”、“重共享輕應(yīng)用”、“網(wǎng)絡(luò)資源教學(xué)有效性缺失”等問(wèn)題[4]。同時(shí)調(diào)查顯示[5]，精品課程的使用頻率偏低，如圖1所示，有23.9%的學(xué)生沒(méi)用過(guò)精品課程資源，每天使用1次或多次的學(xué)生僅占5.8%。由此可見(jiàn)，精品課程資源的利用效率還有很大的挖掘空間。
通過(guò)分析不難發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致精品課程資源利用效率不高的主要原因之一是實(shí)體知識(shí)載體與虛擬知識(shí)載體間的對(duì)接不充分。教材作為主要的實(shí)體知識(shí)載體，在課程學(xué)習(xí)和教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。然而以往的做法往往將紙質(zhì)教材的建設(shè)與電子資源的建設(shè)獨(dú)立進(jìn)行，特別是教材的編寫難以跳出傳統(tǒng)的思維方式，這樣的教材雖然符合課程中知識(shí)的邏輯性，能夠較清晰地反映出學(xué)科的知識(shí)體系，但卻不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和方便自主學(xué)習(xí)。另一方面，很多精品課程都開(kāi)發(fā)了大量的電子資源，但對(duì)資源的梳理程度不夠，如何從紛繁復(fù)雜的信息中篩選得到對(duì)自己有用的信息成為困擾學(xué)習(xí)者的一大問(wèn)題。因此，移動(dòng)學(xué)習(xí)對(duì)精品教材的建設(shè)提出的新的要求，通過(guò)教材作為載體對(duì)大量的虛擬資源進(jìn)行梳理是非常必要的。
三、精品教材建設(shè)探討
基于上述之現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，筆者認(rèn)為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》的教材建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)兩個(gè)對(duì)接，即“對(duì)接規(guī)范條文，對(duì)接工程實(shí)際”，將更有利于發(fā)揮移動(dòng)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而促進(jìn)移動(dòng)學(xué)習(xí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用。
1.教材與規(guī)范條文的對(duì)接。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是廣大工程建設(shè)者必須遵守的準(zhǔn)則和規(guī)定，其數(shù)量龐大、體系復(fù)雜。對(duì)工程類專業(yè)而言，專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容必須與本行業(yè)的現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范密切相關(guān)。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》的內(nèi)容包括鋼結(jié)構(gòu)梁柱基本構(gòu)件，以及焊縫、螺栓等連接的承載機(jī)理和設(shè)計(jì)理論，主要依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017）編寫。然而，教材的編寫與規(guī)范有顯著的差異：規(guī)范應(yīng)言簡(jiǎn)意賅，強(qiáng)調(diào)對(duì)應(yīng)用的指導(dǎo)和約束;教材則需思路清晰，厘清設(shè)計(jì)公式的來(lái)龍去脈。由于教材篇幅有限，將規(guī)范條文直接加入教材是不現(xiàn)實(shí)的，而且會(huì)降低教材的可讀性和邏輯性。
為此，可以借助移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)教材知識(shí)點(diǎn)與規(guī)范的對(duì)接。以鋼梁的整體穩(wěn)定原理和設(shè)計(jì)為例（圖2），首先將教材知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，將鋼梁的整體穩(wěn)定問(wèn)題分為“整體失穩(wěn)概念”、“臨界彎矩”、“穩(wěn)定系數(shù)”、“設(shè)計(jì)公式”和“構(gòu)造措施”等五個(gè)部分;然后將《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017）的對(duì)應(yīng)條文進(jìn)行整理，并制作成電子文檔;最后將該電子文檔轉(zhuǎn)存為移動(dòng)設(shè)備可識(shí)別的素材（如二維碼），并將移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼嵌入紙質(zhì)教材，學(xué)習(xí)者通過(guò)掃描識(shí)別碼即可進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的對(duì)接。
2.教材與工程實(shí)際的對(duì)接。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程與工程實(shí)際聯(lián)系較為緊密，因此在教學(xué)過(guò)程中的案例講解、工程照片展示必不可少。另外，為了將抽象的概念理解清楚，動(dòng)態(tài)展示也非常必要。然而傳統(tǒng)紙質(zhì)教材通常只能展示數(shù)量有限的二維圖，這就要求學(xué)習(xí)者有一定的空間想象能力。如果能通過(guò)移動(dòng)設(shè)備將部分概念圖以工程照片、動(dòng)畫演示或視頻材料展示，將很好地改善學(xué)習(xí)效果。
同樣以鋼梁的整體穩(wěn)定為例，其教材知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)際的對(duì)接如圖2所示。概念和構(gòu)造方面以圖片或動(dòng)態(tài)演示為主，設(shè)計(jì)公式則以工程實(shí)際案例進(jìn)行對(duì)接，既有利于概念的理解，又將與基本原理與實(shí)際應(yīng)用加以聯(lián)系。
四、結(jié)論
在移動(dòng)學(xué)習(xí)的背景下，傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的作用不僅不應(yīng)被忽視，反而應(yīng)發(fā)揮更大的作用。本文以《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》為例，探討了基于移動(dòng)學(xué)習(xí)的精品教材建設(shè)思路，提出教材“對(duì)接規(guī)范條文，對(duì)接工程實(shí)際”的構(gòu)想，為促進(jìn)移動(dòng)學(xué)習(xí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用提供參考。
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Discussion of “Fundamentals of Steel Structure Design” Edition Based on Mobile Learning
CHANG Hong-fei1，2，XIA Jun-wu1，2，TIAN Guo-hua2，JIA Fu-ping1，LI Xian1，ZHANG Ying-ying1
中圖分類號(hào)：TU74文章標(biāo)識(shí)碼：A
1、設(shè)計(jì)方法
1.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)
機(jī)械的連接結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)等已經(jīng)積淀有汗牛充棟的實(shí)踐案例，但如何掌握這些案例的基本原理和設(shè)計(jì)方法，而不是記憶這些案例的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，例如車床，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以參考前人的設(shè)計(jì)圖紙，這對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率，汲取前人經(jīng)驗(yàn)、避免犯前人的錯(cuò)誤具有實(shí)際意義。通過(guò)借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)，可以吸收他人的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方法，同時(shí)也拓寬了自己的設(shè)計(jì)思路。隨著機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的出現(xiàn)和搜索方式的更新，對(duì)他人的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)將更加方便。經(jīng)驗(yàn)知識(shí)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的寶貴財(cái)富，也是公司的知識(shí)資產(chǎn)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外同類型專利知識(shí)的學(xué)習(xí)，也是一條提升自己結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力的途徑。另一方面，要注意避免侵犯他人的知識(shí)產(chǎn)權(quán)?！肮湃藗飨聛?lái)的學(xué)問(wèn)，就是裝在船里的貨物?，F(xiàn)在的新潮流、新趨勢(shì)，就是行船的風(fēng)?！痹趯W(xué)習(xí)他人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)者應(yīng)有自己的革新與發(fā)明、自己的創(chuàng)造。
1.2理論設(shè)計(jì)
機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論方法，討論的是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理性方法，具體的有：模塊化和組合化設(shè)計(jì)、復(fù)合化設(shè)計(jì)、分級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、載荷均布性設(shè)計(jì)和變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隨著結(jié)構(gòu)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)可靠性和概率設(shè)計(jì)等方面的發(fā)展和具體應(yīng)用，機(jī)械結(jié)構(gòu)的理性設(shè)計(jì)方法也在不斷的推陳出新。
1.3模塊化和組合化設(shè)計(jì)
一臺(tái)機(jī)器總體是由提供不同功能的結(jié)構(gòu)單元有機(jī)的組合而成，因此模塊化的以及模塊之間的組合化就是早期的方法之一。在復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)和設(shè)備中，模塊化和組合化的設(shè)計(jì)理念是有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也是機(jī)械制造的方法之一。例如，組合航空母艦的設(shè)計(jì)概念；我國(guó)的組合化機(jī)床的設(shè)計(jì)在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)取得了很大的成功。模塊化和組合化，一般是按功能單元、結(jié)構(gòu)單元來(lái)劃分模塊，然后組合起來(lái)成為一臺(tái)機(jī)器。
1.4復(fù)合化設(shè)計(jì)
復(fù)合化的基本特點(diǎn)就是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的功能零件組合成一個(gè)部件或構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)，其功能可以是運(yùn)動(dòng)功能、承載功能等。例如，組合凸輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是將兩個(gè)凸輪設(shè)計(jì)成一個(gè)零件；一根連桿在組合結(jié)構(gòu)中同時(shí)作為兩個(gè)或兩個(gè)以上機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件。復(fù)合化方法可以降低機(jī)械的制造成本、減輕機(jī)器的重量、縮小機(jī)器的尺寸和降低產(chǎn)品的成本。
1.5分級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
復(fù)雜的制造設(shè)備是由分級(jí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，大功能層次的結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)分功能結(jié)構(gòu)組成。層次化不僅是功能樹(shù)結(jié)構(gòu)的要求，而且也是制造工藝對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。例如，床頭箱由多個(gè)輪系組成，而每個(gè)輪系又由次一層次的系統(tǒng)組成。復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，例如組合挖掘機(jī)的設(shè)計(jì)，集推土機(jī)和挖掘機(jī)的功能在一起，而共用一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，在執(zhí)行系統(tǒng)處分開(kāi)。層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在構(gòu)想分級(jí)結(jié)構(gòu)階段，能夠幫助設(shè)計(jì)者厘清思路，從而找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，集中解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問(wèn)題。
1.6載荷均布性設(shè)計(jì)
由于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，希望載荷分布均勻，充分發(fā)揮材料的機(jī)械力學(xué)性能或者取得降低最大載荷的目的。例如，修形齒輪的設(shè)計(jì)、對(duì)數(shù)滾子的設(shè)計(jì)，為了取得接觸應(yīng)力的均布，從而修形零件，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)也體現(xiàn)了載荷均布性的設(shè)計(jì)理念，從機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)來(lái)看只需一只行星齒輪；然而從受力平衡、承載能力和提高齒面的抗磨損來(lái)說(shuō)，三只行星齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更好。
1.7變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新常常采用變結(jié)構(gòu)的方法，變結(jié)構(gòu)可以改變機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能，例如，非圓連接形式的成形連接、曲柄滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。變結(jié)構(gòu)可以改變實(shí)現(xiàn)功能的形式，例如徑向柱塞泵和軸向柱塞泵的設(shè)計(jì)。變結(jié)構(gòu)也可以降低機(jī)器的設(shè)計(jì)成本，例如利用死點(diǎn)的桌面支承設(shè)計(jì)。
1.8模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)
相似模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)?；跈C(jī)器物理模型的相似，運(yùn)用相似科學(xué)理論，對(duì)于大型的機(jī)器設(shè)備進(jìn)行模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過(guò)模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)分析，獲取機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性、并預(yù)測(cè)機(jī)器的工作性能。模型相似的設(shè)計(jì)方法已在工程領(lǐng)域有廣泛的運(yùn)用，例如大型水輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)制造大型水輪機(jī)組的模型，測(cè)試試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓ぷ餍阅芤约捌淇煽啃缘戎笜?biāo)，優(yōu)化水輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法不是一成不變的，而是隨著人們的發(fā)明和新的科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)，在日新月異地發(fā)展，不斷出現(xiàn)新的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，同時(shí)對(duì)前人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行革新。
2、設(shè)計(jì)原理
機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必然要依據(jù)技術(shù)科學(xué)的原理，例如：理論力學(xué)原理、材料力學(xué)原理、彈性力學(xué)原理、疲勞力學(xué)原理、流體力學(xué)原理、熱力學(xué)原理、摩擦學(xué)原理、聲學(xué)原理、智能原理和一切可能的新物理原理。這里討論以上各種原理在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以期總結(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常用原理，討論機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理在今后結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的可能性。
2.1理論力學(xué)原理
理論力學(xué)是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論，對(duì)于機(jī)器的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，得到的結(jié)構(gòu)必然反映到機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中來(lái)。例如，軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)，其動(dòng)力學(xué)及其穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)，要求修改軸承的設(shè)計(jì)和軸的剛度設(shè)計(jì)。
2.2材料力學(xué)原理
機(jī)械零件的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)是基于材料力學(xué)理論的，強(qiáng)度或剛度不足時(shí)，就需要修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，齒輪輪齒接觸強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，當(dāng)齒面接觸強(qiáng)度不足時(shí)就要求增大小齒輪的分度圓直徑；當(dāng)齒根彎曲強(qiáng)度不夠時(shí)就要求增大齒輪的模數(shù)。
2.3彈性力學(xué)原理
彈性力學(xué)分析是零件應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算的基礎(chǔ)，例如滾動(dòng)軸承中滾子修形的設(shè)計(jì)，基于彈性力學(xué)的接觸分析，確定滾子的修形曲線和修形量。在機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，常常用到彈性力學(xué)理論。
2.4疲勞力學(xué)原理
機(jī)械零件上的機(jī)械載荷在工作過(guò)程中常常是變動(dòng)的，例如汽車中的軸、軸承和齒輪上的載荷都是變化的，這種變化的載荷具有一定的統(tǒng)計(jì)特征。變載荷下軸和滾動(dòng)軸承的疲勞壽命設(shè)計(jì)等工程內(nèi)容，已經(jīng)發(fā)展成機(jī)械零件的概率設(shè)計(jì)。為了更精確地設(shè)計(jì)機(jī)械零部件，疲勞力學(xué)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中會(huì)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
2.5流體力學(xué)原理
流體傳動(dòng)和動(dòng)靜壓軸承等的設(shè)計(jì)是依據(jù)流體力學(xué)原理的，流體力學(xué)也是機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的基本原理之一。例如靜壓導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)、動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)，要依據(jù)流體的質(zhì)量守恒定律、平衡原理等，優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果要求修改導(dǎo)軌或軸承的結(jié)構(gòu)型式和尺寸參數(shù)。
2.6熱學(xué)原理
熱力學(xué)和傳熱學(xué)在機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)中有很廣泛的應(yīng)用，導(dǎo)軌的熱精度設(shè)計(jì)、齒輪和滾動(dòng)軸承的膠合分析、隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等等。
2.7摩擦學(xué)原理
耐磨或加快磨損是摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的核心，例如圓錐銷的設(shè)計(jì)、組合螺母的設(shè)計(jì)，就是為了補(bǔ)償零件的磨損，使得零件在磨損后仍能實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)的功能。磨削和拋光制造工藝是利用零件磨損的加工方法。
2.8聲學(xué)原理
在機(jī)械系統(tǒng)的噪聲分析和研究中，依據(jù)物理聲學(xué)的原理及其分析方法，得到噪聲的頻譜和功率譜等分析結(jié)果，以指導(dǎo)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，例如低噪聲滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)。今后，可以考慮利用機(jī)械噪聲來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，例如聲爆彈的設(shè)計(jì)、信號(hào)中噪聲信息干擾的設(shè)計(jì)等。
3、結(jié)語(yǔ)
綜合上述，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)涉及的方面比較廣，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要考慮的地方有很多。需要設(shè)計(jì)者從實(shí)際情況出發(fā)，按照設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則，采用適用設(shè)計(jì)要求的一些設(shè)計(jì)方法。
參考文獻(xiàn)：
20世紀(jì)末教育部對(duì)土木工程專業(yè)進(jìn)行了新的劃分,原建筑工程專業(yè)、交通土建專業(yè)、地下工程專業(yè)及礦山建設(shè)專業(yè)合并為土木工程專業(yè),其課程體系設(shè)置也作了相應(yīng)調(diào)整,增設(shè)了荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法這門專業(yè)基礎(chǔ)課。但是,幾年來(lái)在荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課程的教學(xué)過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)該課程的設(shè)置存在一些問(wèn)題,使其教學(xué)過(guò)程面臨困難。為解決這些問(wèn)題,我們作了相關(guān)的探討和實(shí)踐。
一、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課的內(nèi)容及要求
荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法屬于專業(yè)基礎(chǔ)課程。教學(xué)內(nèi)容主要可分為兩部分[1-2]:第一部分是結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)可能遇到的各種荷載及其相應(yīng)的計(jì)算方法,包括重力引起的豎向荷載計(jì)算、側(cè)壓力計(jì)算、風(fēng)荷載計(jì)算、地震荷載計(jì)算、其他作用計(jì)算等。這部分內(nèi)容主要是各種荷載的作用機(jī)理和計(jì)算公式的推導(dǎo)以及計(jì)算作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的荷載效應(yīng),要求學(xué)生掌握各種荷載的計(jì)算方法。第二部分是介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,包括荷載統(tǒng)計(jì)分析、抗力統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)構(gòu)可靠度分析及概率極限設(shè)計(jì)方法,要求學(xué)生掌握滿足可靠度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。因此,該課程的學(xué)習(xí)效果對(duì)于學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),深入學(xué)習(xí)后繼專業(yè)課程具有重大影響[3]。但是第二部分內(nèi)容不再涉及各類荷載的計(jì)算,因此這兩部分內(nèi)容在概念體系上不是充分相關(guān)的。
二、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課面臨的困難
要完成荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課的教學(xué)任務(wù),我們先要分析該課程的前修課程有哪些[4]。
重力引起的豎向荷載計(jì)算包括結(jié)構(gòu)自重荷載、土的自重荷載、雪荷載、車荷載、樓屋面活荷載及行人荷載。在結(jié)構(gòu)自重荷載、雪荷載、樓屋面活荷載及行人荷載的計(jì)算中,往往要將這些荷載計(jì)算到不同構(gòu)件層次上。為此,我們需要知道建筑物的構(gòu)造方法、結(jié)構(gòu)體系及力的傳遞路徑,而這些知識(shí)有賴于房屋建筑學(xué)、各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與板殼力學(xué)的知識(shí)。
側(cè)壓力計(jì)算包括土的側(cè)壓力、水壓力、波浪荷載、凍脹力等。土的側(cè)壓力是以土的材料性能和強(qiáng)度理論為基礎(chǔ),我們必須學(xué)習(xí)土力學(xué)和彈性力學(xué)才能很好地理解和掌握。水壓力和波浪荷載計(jì)算需要以流體力學(xué)為基礎(chǔ)。
風(fēng)荷載計(jì)算需要知道空氣流體的特性,以及結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特性,需要流體力學(xué)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的知識(shí)支撐。
地震荷載計(jì)算較難,涉及到地震基本知識(shí)、結(jié)構(gòu)地震設(shè)防和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特性等,不先學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)抗震工程和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)是不可能做到的。
其他作用中的爆炸作用需要空氣動(dòng)力學(xué)課的知識(shí),而本專業(yè)一般不開(kāi)設(shè)該課,因此只能直接介紹爆炸作用的計(jì)算公式。預(yù)加力涉及到預(yù)應(yīng)力知識(shí),主要在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和施工技術(shù)里講解。
荷載的統(tǒng)計(jì)分析和結(jié)構(gòu)抗力的統(tǒng)計(jì)分析涉及到概率與統(tǒng)計(jì)知識(shí)。
綜上所述,荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的前修課程有概率與統(tǒng)計(jì)、房屋建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)抗震工程、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和施工技術(shù)等課程,特別是概率與統(tǒng)計(jì)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和建筑抗震工程。沒(méi)有這些前修課程的支撐,要學(xué)好荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課中的第一部分內(nèi)容猶如空中建樓,是不可能實(shí)現(xiàn)的。由于荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課是專業(yè)基礎(chǔ)課,在教學(xué)計(jì)劃中這些課程不可能全部安排在該課程之前,否則不利于教學(xué)活動(dòng)的組織?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)抗震工程和施工技術(shù)等課程一般安排在大學(xué)后期學(xué)習(xí)。
另外,荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課的很多內(nèi)容與其他專業(yè)課程重復(fù),如土的側(cè)壓力與土力學(xué)知識(shí)重復(fù),地震作用與結(jié)構(gòu)抗震工程內(nèi)容重復(fù),水壓力與流體力學(xué)內(nèi)容重復(fù),等等。由于該課程學(xué)時(shí)有限,內(nèi)容涉及面廣,但又沒(méi)有相關(guān)課程內(nèi)容講的深入,教師只能點(diǎn)到為止,不能深入其里,學(xué)生容易產(chǎn)生混淆和負(fù)遷移。我們?cè)谡n堂教學(xué)過(guò)程和學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查中均發(fā)現(xiàn),學(xué)生在學(xué)習(xí)第一部分內(nèi)容時(shí)新鮮感大打折扣;而第二部分內(nèi)容理論性強(qiáng),沒(méi)有具體結(jié)構(gòu)作為講解載體,學(xué)習(xí)起來(lái)較為枯燥乏味。這就使得教學(xué)效果不理想,教學(xué)過(guò)程面臨困難。
三、問(wèn)題與對(duì)策
荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課對(duì)前修課的要求及其與現(xiàn)有教學(xué)計(jì)劃的矛盾屬于教學(xué)計(jì)劃層面上的結(jié)構(gòu)性矛盾,其根本解決思路應(yīng)從結(jié)構(gòu)調(diào)整上入手。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,對(duì)這問(wèn)題作了探討,認(rèn)為要解決這個(gè)問(wèn)題,可以取消荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課,把該課程的教學(xué)內(nèi)容拆分,再重組到相應(yīng)的課程上講解。
第一部分內(nèi)容不再?gòu)?qiáng)調(diào)荷載的作用機(jī)理和計(jì)算公式的推導(dǎo),致力于從應(yīng)用層面上講解各種荷載的計(jì)算。把與土有關(guān)的荷載在土力學(xué)課上講解,與水有關(guān)的荷載在水力學(xué)課上講解;地震作用在結(jié)構(gòu)抗震工程上講解;風(fēng)荷載和爆炸作用可在流體力學(xué)課上講解;雪荷載、結(jié)構(gòu)自重荷載和樓屋面荷載相對(duì)比較簡(jiǎn)單,可以在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大作業(yè)或課程設(shè)計(jì)中講解;溫度作用和變形作用可以在結(jié)構(gòu)力學(xué)中講解。如此一來(lái),既能使學(xué)生學(xué)習(xí)各種荷載的計(jì)算方法,又能解決荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法課這部分內(nèi)容所面臨的矛盾。
第二部分內(nèi)容是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,不再涉及各類荷載的具體計(jì)算,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程也涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。因此可以把兩門課程的這部分內(nèi)容結(jié)合起來(lái),放在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中講解。把結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上,從應(yīng)用層面上來(lái)講解,直觀形象,學(xué)生感覺(jué)這部分內(nèi)容學(xué)來(lái)即用,比單純的理論學(xué)習(xí)效果要好。
把荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法教學(xué)內(nèi)容拆分重組,既可以保證教學(xué)計(jì)劃的系統(tǒng)性,又可以避免教學(xué)內(nèi)容上的重復(fù)?，F(xiàn)在有不少學(xué)校在實(shí)踐這種方法,如東南大學(xué)將荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩門課程結(jié)合起來(lái),統(tǒng)稱為工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理。
四、教學(xué)方法改革
在課程體系尚未執(zhí)行,不能從教學(xué)計(jì)劃上作調(diào)整時(shí),為了提高教學(xué)效果,權(quán)宜之計(jì)是在教學(xué)方法方面進(jìn)行改革。我們發(fā)現(xiàn),在教學(xué)中若過(guò)于重視荷載的產(chǎn)生機(jī)理和計(jì)算公式的推導(dǎo),很容易使學(xué)生陷入概念、符號(hào)、公式系數(shù)中,產(chǎn)生畏懼感,喪失信心、失去興趣。因此教學(xué)方法改革很有必要。
1.創(chuàng)設(shè)啟發(fā)式、討論式教學(xué)氛圍。
為調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,促使其養(yǎng)成勤于思考的習(xí)慣,教師在一開(kāi)始就要形成問(wèn)題情景,啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行初步探索,激發(fā)學(xué)生的探究心理,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。我們采用課前、課中、課后提問(wèn),將問(wèn)題情景貫穿教學(xué)全過(guò)程。在講授教學(xué)內(nèi)容前提出問(wèn)題,學(xué)生大都能積極思考、預(yù)習(xí),因?yàn)閷W(xué)生有思考和準(zhǔn)備,所以回答問(wèn)題很踴躍,自然形成了討論式、師生互動(dòng)的氛圍。而課前提問(wèn)即是將要進(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容的關(guān)鍵、核心所在,所以教師是在引導(dǎo)學(xué)生積極思考、與自己同步思維,在回答問(wèn)題的過(guò)程中使教學(xué)層層深入,最終解決問(wèn)題。提出課后問(wèn)題以幫助學(xué)生進(jìn)一步理解、吸收所學(xué)知識(shí)。教師在精心創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情景中,對(duì)每個(gè)問(wèn)題都不是單向灌輸,學(xué)生在回答問(wèn)題的過(guò)程中也在體會(huì)學(xué)習(xí)的方法、解決問(wèn)題的方法。
2.以工程實(shí)例為載體,授課方法以知識(shí)應(yīng)用型為主。
教師在課程中,應(yīng)積極引進(jìn)案例、提出需要完成的任務(wù),在授課中注重教學(xué)互動(dòng),并利用校內(nèi)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬教學(xué),特別是典型惡性事故的講解、觀察分析身邊工程結(jié)構(gòu)思考開(kāi)放性問(wèn)題、錄像、大作業(yè)訓(xùn)練、課程設(shè)計(jì)、參觀實(shí)習(xí)等,在整個(gè)教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)中多側(cè)面、多角度將理論聯(lián)系實(shí)際,幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解,增強(qiáng)工程意識(shí),盡量縮短理論與實(shí)踐之間的差距。在可能的環(huán)節(jié)中盡量讓學(xué)生動(dòng)手參與,使他們成為課堂上的主體[5]。這樣的教學(xué)方式能夠激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望,強(qiáng)化他們的創(chuàng)造性思維能力。
3.提供網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),為學(xué)生課外學(xué)習(xí)營(yíng)造良好環(huán)境。
教師可以充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段與方法,建立荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的課程網(wǎng)站,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)承載更多的信息,上傳多媒體課件、工程圖片、作業(yè)習(xí)題,對(duì)一些難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行知識(shí)延伸和鏈接,解決課程內(nèi)容多、學(xué)生感性認(rèn)識(shí)少、平面表達(dá)難度大的問(wèn)題,教學(xué)課件與大量工程資料圖片、錄像結(jié)合,利用分析軟件模擬工程結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)與動(dòng)畫演示,等等,加大信息量,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效果。
4.建立從“整體到局部”的教學(xué)模式。
長(zhǎng)期以來(lái)荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法遵循“從局部到整體”的教學(xué)模式,即由各種荷載計(jì)算到荷載組合,兩部分內(nèi)容相互割裂,缺乏聯(lián)系,任何結(jié)構(gòu)不可能只承受一種荷載,而總是同時(shí)有幾種荷載作用在結(jié)構(gòu)上。從單個(gè)荷載出發(fā)的教學(xué)模式,一開(kāi)始就缺乏整體感,沒(méi)考慮到學(xué)生能否自己完成把各種荷載組合成結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),其結(jié)果是學(xué)生孤立地學(xué)習(xí)了一些荷載知識(shí),卻未建立起較清晰的整體結(jié)構(gòu)荷載概念,不清楚基本工程結(jié)構(gòu)在多種荷載作用下的工作性能、受力特點(diǎn),更不清楚一個(gè)工程結(jié)構(gòu)應(yīng)承受和傳遞哪些荷載,以及為保證傳遞過(guò)程的完成而應(yīng)采取的各種措施。教師在教學(xué)過(guò)程中,從整體結(jié)構(gòu)出發(fā)展開(kāi)教學(xué),易于以工程應(yīng)用為目的直接面向工程,實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合,將工程實(shí)例貫穿教學(xué)始終,使學(xué)生充分理解其工程背景和目標(biāo)。由于面對(duì)的是整體,考慮問(wèn)題必須從整體出發(fā),分析解決問(wèn)題需考慮各種枝節(jié)問(wèn)題,學(xué)生整體思維能力、整體結(jié)構(gòu)概念及工程意識(shí)、綜合分析及解決工程問(wèn)題的能力能得到培養(yǎng),思維品質(zhì)會(huì)得到提升。
參考文獻(xiàn):
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