·140· 福 建 建 筑 2024 年

(1)旅馆改造场地设计

讲解旅馆改造设计的原理,以木香草堂、爷爷家

青年旅舍为切入点,讲解旅馆改造设计要点,如何在

建筑空间改造设计时,助力农村的美丽蜕变。 党的十

八大明确提出,把生态文明建设放在 “五位一体” 突

出地位,努力建设美丽中国。 2013 年年底,习近平总

书记在会议上强调,中国美,乡村必须美,建设美丽乡

村是建成美丽中国的关键[6]

。 加强大学生的生态文

明教育势在必行。

结合课程设计任务书以及学生对题目的调研情

况,对基地现状环境进行全面分析,确定改造、加建元

素。 在课堂中导入王澍文村改造案例,讲授乡村保护

改造的相关理论,讲授历史文化、乡村文化,并对地

形、地貌、当地气候进行有效分析,确定基地环境与周

边环境的相互关系,保护生态环境,在此基础上,进行

场地流线及总体布局设计,树立学生的生态文明、环

境保护意识。

(2)旅馆改造设计的建筑功能分区及流线设计

让学生按旅馆改造设计要点,重新考虑既有建筑

的室内外空间序列关系,对既有建筑的建筑造型进行

改造设计,考虑建筑材料选取及美学原理应用,培养

学生注重环境保护、进行生态设计。

讲授按旅馆改造设计要点,重新考虑既有建筑的

室内外空间序列关系,对既有建筑的建筑造型进行改

造设计。 考虑建筑材料选取及美学原理的应用,提高

学生的审美修养。 以成都宽窄巷子改造为切入点,讲

解怎样让城市的历史文脉得到延续,将旅馆改造建筑

造型设计及建筑结构、构造、材料、技术等融入设计,

培育学生的工匠精神。

(3)旅馆改造设计综合表现

旅馆改造设计建筑方案定好之后,要将设计方案

表达出来。 在设计草图阶段,注重手绘及手工模型的

推敲;在正图阶段,利用 AutoCAD、PhotoShop、3D Max、

Sketchup、AI、Lumion、BIM 等软件,进行工程制图及创

建工作模型,并进行版式设计,对方案进行综合表现。

在课程中融入各种传统手绘表现技法(水彩渲染、速

写),让学生了解专业发展历史,感受传统手绘表现技

法的魅力,理解手绘与电脑制图的相互关系,发扬、传

承、运用传统手绘表现技法,将传统文化自然嵌入课

堂,树立学生的文化自信。

3. 3 课程思政的教学组织改革

(1)分组式教学

以学生为中心,严把教学质量关。 在大课堂中将

学生分组,进行分组式教学,教学环节中严格控制师

生比,以确保上课质量。 建筑设计评图过程中,对学

生严格要求,老师对学生各阶段设计成果,进行一对

一点评,让每个学生明白自己设计成果当中的问题,

并及时改进、完善成果,最终形成一套成熟的方案,对

共存问题进行集中讲解。 设计课程本身需要培养学

生的创造力,课堂应具有活力,每个同学设计成果不

同,方案中的问题也不一样。 小组老师一对一评阅学

生方案,“望闻问切”,能及时发现方案问题,并进行

针对性讲解,确保学生设计个性良性发展。

(2)翻转式教学

以学生为中心,重新建构学习流程。 课前下发设

计任务书,列出参考资料,学生可以课前完成一定环

节的学习。 设计课程中,集中讲授相关设计原理,通

过学生课堂设计成果,了解学生对课堂授课信息的吸

收情况,并针对每个学生的不同的设计成果进行一对

一评阅,每个学生在课堂上向小组老师汇报各阶段的

设计成果,以学生为中心,学生的汇报与老师的评阅

能有效促进每个学生对设计原理知识的 “ 消化吸

收”。 “吸收内化”,是在课堂上通过互动来完成。 同

时,安排学生互评环节,共同就设计难点及重点知识

点进行讨论交流,活跃课堂气氛。 阶段性的组织学生

汇报设计成果、分享学习心得。 设计成果是没有固定

答案的,学生在此环节可以相互讨论,共同提升。 同

学之间的相互交流,更有助于知识的吸收内化进程。

在课后,学生依据课堂上老师的讲评继续深化、

改进方案,直至完成成熟的设计成果。 设计类课程与

其他课程不同之处,在于设计成果不可能是千篇一律

的,每个同学的创造能力、审美素养、专业素养不同,

故而每个人的设计成果自然不同。 课堂上老师通过

一对一评阅,既可以有效保留学生的个性创造,又可

以避免学生“跑偏”,助力协调学生创造力与设计规

范的相互关系,使课堂气氛活力四射。 老师以学生为

中心,课堂内外延伸解疑答惑,提升学生的专业技能,

培养学生在设计中树立为人民做好设计的专业价

值观。

(3)案例式教学

理论学习是漫长而枯燥的,专业需要系统的学

习。 设计课程中,要将其他专业课程综合融入,在设

计课程中综合应用,要求老师具有一定的综合能力,

也要求学生刻苦钻研各门专业课程,在每一个课程设

计中综合应用。 在理论讲解的同时,切入国内外优秀

设计案例,讲解保护环境、减少建筑垃圾的生态设计

理念,让学生在设计中体现美丽乡村的设计理念,在

设计中融入历史、风俗民情等文化元素。

2024 年 01 期 总第 307 期 张小迪,郭 建,郭奇伟,等·基于课程思政的建筑设计课程的教学研究与探索 ·141·

(4)竞赛嵌入式教学

以学生为中心,围绕专业学习,将相关的大学生

设计竞赛引入课堂,因材施教。 具备潜力的学生,在

完成正常课程设计的同时,参加全国大学生设计竞

赛,以增强学生的调研能力、设计能力、电脑制图能

力,让学生在设计中具有责任和担当,培养学生正确

的专业价值观,使思政元素自然融入课程。

延伸课堂、能力拓展:独立指导学生参加第二届

全国大学生绿色校园概念设计大赛,对校园建筑进行

绿色节能设计,培养学生的生态设计理念,获得“佳作

奖”,如图 1 所示。

图 1 学生参加“第二届全国大学生绿色校园概念

设计大赛”荣获“佳作奖”

(5)课程教学方法

课堂教学以理论讲授和修改、点评学生的各阶段

设计成果为主,答疑解惑为辅,配合使用多媒体、板

书、动画、案例演示、作业评讲、讨论等多种方式,在各

个教学环节融入历史、风俗民情等文化元素。

以 OBE 理念组织教学,以学生专业知识培养、学

生学习能力培养为重点,同时注重理论联系实际,将

优秀设计案例、思政元素及专业知识实际工程应用的

内容贯穿整个教学过程,结合学生随堂阶段设计成果

一对一点评、讨论,激发学生学习兴趣,培养学生认识

工程问题、解决复杂工程问题的能力。 将隐性思政教

育融入建筑学专业课程中,如对艺术修养的培养、对

传统文化的传承、对建筑大师的崇敬及对爱国的教育

等,使学生潜移默化传承文化传统、拥有崇高志向,成

为有大爱大德大情怀的人[7]

。

(6)公平合理的课程评价体系

以学生为中心,教学有法,教无定法,因材施教,

贵在得法。 在最终的课程考核环节,注重学生各阶段

的设计成果质量,及学生对设计成果的跟进情况,要

求严格。 老师在一对一指导过程中发现问题,用综合

专业知识解决问题,严格确保指导老师与学生同步。

在阶段过程中,反复强化课程知识点,及时提醒滞后

学生。 对课程笔记、调研成果、各阶段设计草图和手

工模型、设计正图、作业展示与汇报,以及参加设计竞

赛情况等多个环节进行综合评定。 让学生在学习过

程中,树立为人民做好设计的专业价值观。

4 结语

经过一系列的教学改革与实践论证,《建筑设计

四》课程的教学内容有很大的调整,控制了设计题目的

规模,调整了设计题目的类型,使之规范合理。 教学内

容与课程思政自然融合,以学生为中心,采用翻转课

堂、案例式、竞赛嵌入式、线上线下辅导等灵活多变的

教学模式改革,保证支撑毕业要求的所有指标点落到

实处,从而实现专业知识与思政教学的互相融合。

参 考 文 献

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2024 年第 01 期

总第 307 期

福 建 建 筑

Fujian Architecture & Construction

No 01·2024

Vol·307

新建本科土木类高校结构实验室中长期建设探析

———以福建省土木工程新技术与信息化重点实验室建设为例

罗才松 蔡雪峰 陈华艳 庄金平 郑居焕

(福建省土木工程新技术与信息化重点实验室 福建理工大学 福建福州 350118)

摘 要:从实验室本科教学建设与学科建设规划两个不同方面,详细梳理福建省土木工程新技术与信息化重点实验

室从无到有,从有到有一定特色、显示度、影响力的区域知名重点实验室的建设过程。 从建成后实验室的影响力,以

及依托实验室的专业建设成效来看,以一盘棋的思想,通盘考虑学科的短期与中长期发展规划,完全正确,达到了预

期建设目标。

关键词: 新建本科高校;土木工程;结构实验室;建设规划

中图分类号:G42 文献标识码:A 文章编号:1004 - 6135(2024)01 - 0142 - 05

Analysis on medium and long term construction process of structural laboratory in new

undergraduate Civil Engineering Universities

LUO Caisong CAI Xuefeng CHEN Huayan ZHUANG Jinping ZHENG Juhuan

(Fujian Provincial Key Laboratory of Advanced Technology and Informatization in Civil Engineering,

Fujian University of Technology,Fuzhou 350118)

Abstract:The paper focuses on construction process of Fujian Provincial Key Laboratory of Advanced Technology and Informatization in

Civil Engineering,and introduces the construction scheme of laboratory from two different aspects in undergraduate teaching construction

and discipline construction planning. The construction process of the laboratory is introduced in detail,which is developed from nothing,from

general to regional well - kNown. From the influence of the laboratory after completion and the effectiveness of professional construction relying on the laboratory,It is completely correct to consider the short - term,medium and long - term development planning of the discipline

with the idea of a game of chess,and the expected construction goal has been achieved.

Keywords:New undergraduate universities; Civil engineering; Structural laboratory; Construction planning

基金 项 目: 教 育 部 产 学 合 作 协 同 育 人 项 目 ( 220500340303606,

201902054002)福建省自然科学基金项目(2022J01928) 。

作者简介:罗才松 (1980— ),男,高级实验师。

E-mail:0716jpu@ 163. com

收稿日期:2023 - 03 - 28

0 引言

新工科建设是新产业变革,高等教育改革创新的

重大战略部署[1]

。 “复旦共识” “天大行动”和“北京

指南”等纲领性文件先后出台[1 - 3]

,明确了新工科的

建设与发展指导路线。 其中,包括加强研究和实践、

创新工程教育方式与手段、加强合作与交流等内容。

“新工科” 建设的目标,是要培养一批具有创新创业

能力、跨界整合能力、高素质的学科交叉复合型卓越

工程科技人才。 其中,创新是“新工科” 建设的重要

特征[4 - 5]

。

专业重点实验室是开展一流学科建设、高水平科

学研究、高层次人才培育、高端实质性学术合作交流的

重要载体[6]

。 在新工科建设背景下,地方本科高校面

临着前所未有的发展机遇和挑战,实验室建设成为任

何一所新建地方本科院校的重大课题;实验室的建设

成效,直接影响着学校的教学质量与科研产出。 土木

工程结构实验室[7] 对试验场所,试验台座,反力墙、反

力刚架等技术条件要求高;大、中型设备和精密仪器

多,投入大。 因此,如何在有限的建设资金支持下,既

满足本科教学的需求,又着眼学科中长期发展,统筹规

划好结构实验室的建设,成为一项复杂的系统工程。

本文总结了我校土木工程结构实验室在近 15 年的建

设规划与建设历程,建设成果可供同类高校参考。

1 高标准结构馆的建设

利用大学城开发建设的契机,将结构馆土建建设

一次性建设到位。 相比于实验室有限的建设经费,大

学城基建资金相对充裕,利用基建资金,将结构馆反

2024 年 01 期 总第 307 期 罗才松,蔡雪峰,陈华艳,等·新建本科土木类高校结构实验室中长期建设探析 ·143·

力墙一次性高起点、高标准建设到位,为实验室建设

打下坚实基础与高规格平台。 结构馆在图纸设计之

初,学院以高规格的要求建设,定位于华东地区规模

最大的反力墙设施。 学校以高起点,高标准建设结构

馆,达到了李辉[8]老前辈提出的要充分估计到工程结

构学科的发展和本单位本地区在学科发展方面的潜

力,要有超前 8 ~ 15 年的建设意识和建设水准,避免

建设一座可能被迅速淘汰的实验室的要求。

结构馆规模介绍:建筑占地面积 2600 m

2

,总建筑

面积 5100 m

2

,由单层大厅(大厅下含一层地下室)与

二层附属实验室用房组成。 结构馆大厅为 3 跨 8 m

柱间距 24 m 开间,15 跨 6 m 柱间距 90 m 进深。 内有

15. 6 m 高,12 m × 24 m “L 型”反力墙,12 条间隔 1m

30 m 长的槽道式地锚地面;20 条 24 m 长 12 m 宽孔

间距 0. 5 m 的锚栓式地锚地面。 大厅配备 20T / 5T 行

车一部、预留 10 m × 10 m 地震台空间,为后期持续建

设预留发展空间。 结构馆土建施工于 2008 年 3 月动

工,2011 年 9 月竣工,历时 3 年 6 个月,中间因为反力

墙及地面施工技术要求高暂停施工达半年之久。 参

建单位为了解决反力墙与大厅地面高精度施工要

求[9 - 12]

(施工允许误差:实验大厅地面和反力墙墙面

平整度为 ± 1. 5 mm / 2 m、反力墙垂直度误差 ± 1. 5

mm / 3 m 且墙顶应小于 5 mm,地面和反力墙面加载孔

中心偏差 ± 1. 5 mm),预应力地面与预应力墙面厚度

均达到 600 mm,并要确保在浇筑混凝土过程中,螺栓

孔位不偏移、不下陷移动,施工难度大。 为解决该问

题,学院组织参建各方单位调研国内已建成反力墙的

高校,吸取已有的经验教训,最终以高标准建成反力

墙,达到验收标准,并基于此形成专利成果[13 - 15]

。 反

力墙落成照如图 1 所示。

图 1 结构馆反力墙落成照片

建设效果:学院领导班子当时高瞻远瞩的规划是

完全正确的。 在这样高规格的平台下,为实验室后期

的实验设备建设打下了坚持的基础。 在平台内,各种

设备自由搭配,任意组合,不受场地条件约束限制,同

时为后期本科教学设备与学科建设设备提供了无限

可能。

2 一次性全面建设本科教学实验设备

解决了结构馆这块最难啃的骨头,下一步的建设

重点就是本科教学仪器设备。 为避免不必要的建设

资金浪费,将有限的建设资金发挥最大的作用,学院

对本科教学设备进行,多次反复的多方论证;确立了

以教学大纲为目标,以试验项目为导向,以项目所需

试验设备为要求的发展思路,一次性全面建设到位。

建设动员会议上,学院领导反复强调,只有一次建设

机会,必须珍惜资金,一次性规划建设好。 为此,实验

老师与相关任课老师多次反复对建设方案进行调整,

严格按教学大纲规定要求设置实验项目,以完成实验

项目为目标进行本科实验教学设备的规划建设,并调

研省内老本科高校建设经验。

建设效果:正在开展的固定的本科实验教学项目

有:常规仪器设备的操作与练习、应变片的粘贴与测

试技术、电阻应变仪的操作及等强度梁实验、适筋梁

的受弯破坏性实验、适筋梁的受剪破坏性实验、少筋

梁受弯破坏性实验,以及钢桁架实验。 实验严格按照

本科教学要求,达到满足每组 30 人,每人操作一台试

验设备的目标,所有实验全部在实验室内进行。

3 学科建设总体规划,统筹资金长期建设

本科试验教学设备建设完成后,学院开始了集中

精力,聚焦学科平台的建设规划,如何在学科中挖掘

亮点,找到不同点;如何在大家千变一律的建设规划

中寻找自己的特色。 学院本着走出去,请进来的思

想,让实验室建设相关老师到国内高校调研,请国内

高校专家到实验室现场查看并提出建设意见。 此刻,

学科建设规划又遇到了同结构馆建设相同的问题,有

人认为新建本科高校,老老实实搞好本科教学就好,

科研就不要做了;还有人认为,要做科研,那就搞点简

单的吧,买点手动千斤顶(图 2)、拌拌混凝土、压压试

块就好。

最后学院领导提出“常规设备满足基本要求,高

性能大型贵重设备预留扩展性能空间,特殊性能设备

专门论证”的思想。 经过多次反复规划论证,结构实

验室在连续 3 年中央支持地方高校实验室建设项目

的支持下,统筹安排资金,以一盘棋的思想通盘考虑

学科的短期与中长期发展。 在该批资金项目的支持

下,实验室采购的常规设备主要有静态数据采集系

统、20 t &50 t 手动液压千斤顶多套、300 t 混凝土压力

机、100 t 万能试验机、 500 t 四立柱长柱压力机等。

·144· 福 建 建 筑 2024 年

图 2 简陋的实验加载系统

大型仪器设备是实验室开展科研、教学工作的基

础。 土木工程专业主要对各种结构(构件)进行抗震

性能的研究,而地震模拟振动台实验[16] 是最真实再

现结构在地震作用下的反应实验,除此之外就是高性

能多通道液压伺服加载系统。 相比较而言,高性能多

通道电液伺服系统成本,较地震模拟振动台要便宜很

多,但基于二者开展的试验均可获得结构的抗震性能

参数。 基于此,学院决定先采购高性能多通道液压伺

服加载系统(如图 3 所示,美国 MTS 品牌,国内绝大

多数开设土木工程专业的著名高校均有购买,品牌口

碑良好),具体配置如下:MTS FlextTest 100 控制系

统———四站台四通道配置(可扩展至 16 通道)、600L

MTS 505. 180 液压动力源(可与后期规划建设的地震

模拟振动台共享油源),实时混合仿真测试系统,1 套

500 kN 高性能作动器(最高动态频率 50 Hz 时),1 套

500 kN 动态作动器(最高动态频率 30 Hz 时),2 套

1000 kN 静态作动器(载荷能力不低于拉伸 650 kN,

压缩不低于 1000 kN,行程范围 750 mm( ± 375 mm);

主要功能:可对中小型建筑结构构件(如:柱、梁、板、

墙、节点、框架等) 及其他结构构件开展静态力学性

能、动态力学性能进行试验加载;多功能静动态反力

架(配套高性能多通道液压伺服加载系统使用,为加

载系统提供反力支撑,试验净空间宽 2 m、长 4 m,高

8 m,可承受竖向 2000 kN 静态、500 kN 动态荷载)。

特殊功能设备:ϕ80&40 霍普金斯压杆(如图 4 所示,

主要进行土木工程材料(含混凝土材料、钢结构材料、

岩土材料)的动态力学性能的测试实验,主要由发射

系统、光学安装固定部分、测速系统、缓冲阻尼器、发

射装置,以及数据测试系统组成);超高重型落锤冲击

试验系统(如图 5 所示,配重最高可达 1 t,高度 15 m)

是对中小型建筑结构构件(如:柱、梁、板等) 及其他

结构构件进行模拟撞击、冲击加载的设备,是进行工

程结构防灾减灾试验的必备试验设备。 系统主要由

钢结构及安装基础、导轨、底座、落锤锤体系统、提升

系统、速度测量、数据采集和视频摄像系统等组成)。

图 3 高性能多通道液压伺服加载系统

建设效果:通过大型仪器设备的陆续添置,以实

验室作为主要依托平台,2015 年顺利获批福建省科

技厅重点实验室称号、完成了重点学科的现场考评验

收、硕士点立项建设验收现场考察,以及住建部土木

工程专业评估,2013 年首评高票通过、2017 年复评高

票通过 6 年的成绩。 利用实验室平台,学院累计获批

国家自然科学基金近 20 余项,省级项目 50 余项,累

计培养研究生 200 余名。

所有试验仪器设备建设到位后,如图 6 所示,常

规实验仪器设备保证了学院首批硕士研究生的顺利

毕业,同时因大型贵重设备性能优良,大学城周边高

校研究生试验,也排队到本实验室进行硕士论文试

验。 目前,实验室正对大型贵重设备前期对外共享收

费的基础之上,实行校内校外普及化共享、差异性收

费的制度。 国内外科研院所在本实验室开展试验研

究的单位,有哈尔滨工业大学深圳研究生院、四川大

学、福州大学、福建农林大学、华侨大学、福建江夏学

院、中建海峡建设发展有限公司等。 实验室设备的建

设完全达到了预期目标,甚至取得了超出预期的社会

效益。 在满足正常的校内教学科研情况前提下,结构

馆成为学校接待各类嘉宾查考的首选场所,每年接待

访校国内外嘉宾几十余次。 结构馆不仅满足了基本

的科研条件,而且还建成了自己的特色,防灾减灾工

程及防护工程专业实验室在省内独居一格,配备的

ϕ80&40 霍普金斯压杆、超高重型落锤冲击试验系统

两套设备为福建省唯一;土木工程专业已成为国内应

用型高校中显示度高、知名度大、影响力强的王牌专

业。 日前,高等教育评价专业机构软科发布 2023“软

科中国大学专业排名”,我校土木工程专业获得 B +

级的成绩。

2024 年 01 期 总第 307 期 罗才松,蔡雪峰,陈华艳,等·新建本科土木类高校结构实验室中长期建设探析 ·145·

图 4 ϕ80mm&ϕ40mmhopkinson 拉压一体杆

(a) 落锤冲击主体部分 (b) 边界约束条件部分

(c) 数据采集部分 (d) 视频摄像部分

图 5 超高重型落锤冲击试验系统

图 6 结构馆现状

4 中长期规划持续建设

土木工程学科在满足日常本科教学及常规研究

生科研任务后,再往纵深发展的方向,即是利用各种

高、精、尖的大型设备开展相应试验。 目前主要的方

向,有利用地震模拟振动台开展结构物抗震试验、利

用风洞实验室开展结构物风振试验,以及利用大型

火灾实验室开展实体结构物多工况高温试验等。 因

这三个方向均需要建设大型设备,且设备造价成本

高,所以被一般土木高校作为长期规划目标。 我校

土木工程学科结合学院老师的学科方法,将建设地

震模拟振动台作为土木工程学科的长期规划目标。

目前,我校正集中力量进行博士点立项建设,土木工

程学科作为应用型高峰学科,成为学校博士立项建

设专业。 在结构实验室已建成有一定知名度、特色

鲜明的专业实验室的基础上,学校计划开工建设结

构馆土建施工中预留的 10 m × 10 m 地震模拟振动

台空间,作为博士点立项建设的主要方向。 地震模

拟振动台耗资巨大,为了避免与同类高校重复建设,

注意差异化建设,结合现阶段抗震研究的热点、重点

方向,将设备性能集中于开展结构物的大震性能的

技术指标上。

5 结语

本文详细梳理了福建工程学院土木工程学院结

构实验馆历时近 15 年的规划建设历程。 在高标准高

要求结构馆平台的基础之上,学院一次性全面建设成

本科教学实验设备,达到满足住建部土木工程专业评

估(认证)的要求;本着“常规设备满足基本要求,高

性能贵重设备预留扩展性能空间,特殊性能设备专门

论证”的学科建设总体规划、统筹资金长期建设的思

想,建成了独居一格、特色鲜明的防灾减灾工程及防

护工程专业实验室;提高了学校土木工程专业在国内

应用型高校中的显示度、知名度、影响力强。 建成后

的实验室,不仅满足了本科教学的需求,本校研究生

培养的要求,还辐射周边高校科研需求,创造了可观

的经济效率,达到甚至超出了预期规划效率。 此相关

学科建设规划思路可供同类高校参考借鉴,避免走不

必要的弯路。

参 考 文 献

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[13] 郑居焕,曹小霞,庄金平,等.一种反力墙加载孔内压工

具[P]. 中国发明专利:ZL201510995987. X,2017. 08. 25.

[14] 郑居焕,曹小霞,庄金平,等.一种台座加载孔上提工具

[P]. 中国发明专利:ZL201510999123. 5,2017. 07. 28.

[15] 郑居焕,曹小霞,庄金平,等.一种反力墙加载孔外拉工

具[P]. 中国实用新型专利:ZL201521103509. 5,2016.

05. 18.

[16] 建筑抗震试验规程:JGJT101—2015[ S]. 北京:中国建筑

工业出版社,2015.

(上接第 26 页)

4 结语

近年来,国土空间规划在体系构建、技术标准

等方面取得了许多进展,但仍需不断强化对特定

空间类型及重要领域专项规划的专题研究,展开

实践探索,形成相关技术标准或指南,从而不断完

善国土空间规划全域全要素的规划管控方法。 本

文从系统谋划非集中建设区规划目标、构建非集

中建设区国土空间规划体系、分级分区编制管理、

多规协同治理等方面提出了策略和思路。 展望未

来,重庆市中心城区非集中建设区内资源要素的

不确定性和多样性,注定了挑战和机遇并存。 在

中心城区城市职能目标指导下,非集中建设区的

规划与治理内容仍需进一步思考,应因地制宜持

续研究探索多样化和差异化的技术路径和方法,

以期为全国提供超大城市非集中建设区规划和治

理的经验。

注释

①重庆市中心城区范围为:渝中区、大渡口区、江北区、沙坪坝

区、九龙坡区、南岸区、北碚区、渝北区、巴南区 9 个区。

参 考 文 献

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2024 年第 01 期

总第 307 期

福 建 建 筑

Fujian Architecture & Construction

No 01·2024

Vol·307

《工程结构抗震设计》教学方法改革与实践

刘如月 郑居焕

(福建理工大学土木工程学院 福建福州 350118)

摘 要:作为土木工程领域的关键课程之一,随着抗震技术的不断发展和更新,需对《工程结构抗震设计》课程的教学

方式进行改革,以提高学生的实践能力。 该课程内容多而复杂,存在大量理论概念、公式,但学时少且抗震模型较为抽

象,传统教学方法无法真正帮助学生理解和应用抗震设计,教学效果无法充分达到预期目标。 对此,提出采用基于案

例教学和实施小组团队项目,结合雨课堂软件和 BIM 技术的方法,进行《工程结构抗震设计》教学方法和教学手段改

革。 引入真实的工程案例,帮助学生了解地震作用对工程结构的影响,掌握概念设计和抗震设计的工程应用;采用

BIM 技术,实现抗震经典案例模型的三维化展示,巩固学生对于抗震构造措施的掌握;利用雨课堂教学软件,了解学生

各个环节中的学习和掌握情况,提高教学效率,实现教与学的统一。

关键词: 工程结构抗震设计;教学方法;案例学习法;雨课堂软件;BIM 技术

中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1004 - 6135(2024)01 - 0147 - 04

Reform and practice of the teaching method of Structural Seismic Design

LIU Ruyue ZHENG Juhuan

(School of civil engineering,Fujian University of Technology,Fuzhou 350118)

Abstract:As one of the key courses of civil engineering, with the development and update of seismic technology, it is necessary to reform the

teaching method of \" structural seismic design\" to improve teaching effect and students? practical ability. Structural seismic design consists of

numerous and complex contents, a large number of theoretical formula and theoretical concepts, while it has few class hours and relatively abstract seismic models. Traditional teaching methods cannot achieve the teaching goal since it cannot really help students understand and conduct seismic design. Therefore, case learning method and group project are proposed, combined with rain classroom software and BIM technology. Engineering cases are introduced to help students understand the effect of earthquakes on structures and master the engineering application of conceptual design and seismic design. BIM technology is used to exhibit the three - dimensional demonstration of seismic classic

case models, and consolidate students? grasp of seismic construction measures. Rain classroom teaching software is adopted to evaluate

students? learning and mastering condition in every learning stage, improve teaching efficiency, and achieve the unity of teaching and learning.

Keywords:Structural seismic design; Teaching method; case learning method; Rain classroom software; BIM technology

基金项目:福建工程学院教学教改项目 (2022JG010, 2022JG012);教育

部协同育人项目 (220904699284614)。

作者简介:刘如月(1991. 06— ),女,讲师。

E-mail:ruyueliu@ fjut. edu. cn

收稿日期:2023 - 06 - 27

0 引言

土木工程专业旨在培养适应社会主义现代化需

要,具有扎实的技术基础理论和必要的专业知识、有

一定分析解决过程实际问题能力及工程设计能力和

管理能力的高级专业技术人才。 中国地处地震多发

地带,地震作为一种普遍的自然现象,又具有突发性

和灾难性的特点,将给人民的生命财产安全造成不可

恢复的严重危害,必须对结构进行抗震设计,以保证

结构的安全性,避免地震发生时的人员伤亡和严重的

经济损伤。 《工程结构抗震设计》作为土木工程专业

核心课程,也是从事工程结构设计人员必须掌握的理

论基础课程,目的是培养学生掌握结构抗震设计基本

概念,具备进行一般结构抗震设计的能力。

《工程结构抗震设计》 课程所涉及的先修课程

多,内容复杂且抽象,导致本门课程教学难度较大。

采用 PPT 课件为主、板书为辅的教学形式,仅通过任

课教师讲解的方式取得的教学效果并不理想。 因此,

如何改进教学方式提高学生的学习兴趣,改善课程的

教学效果,避免满堂灌的“填鸭式”教学,教会学生如

何学习,如何学以致用,从而培养出素质高、能力强的

土木工程专业应用型人才,是当前亟需解决的难题。

此外,随着抗震技术的不断发展和更新,结构设计方

法和手段也在不断革新,要求学生学会灵活运用相关

的专业知识和技术手段来解决工程问题。

1 BIM 技术的基本理念

建筑 信 息 模 型 ( Building Information Modeling,

BIM)在近十年迅速发展,其发展推动了整个土木建

筑行业新的变革[1]

。 BIM 技术是对建筑工程及其相

关设施的物理和功能特征的数字化表述[2]

,模型内部

·148· 福 建 建 筑 2024 年

储存着关于建筑工程全部信息的一个数据库。 BIM

模型不仅仅是一个三维可视化的工具,且可在建筑工

程全生命周期内,提供关于建筑各种信息的数据源;

BIM 三维可视化特性在施工中的很多场景中都得到

了应用[3]

。 为了推广 BIM 技术在实际工程中的应

用,我国政府从战略高度上部署了 BIM 发展纲要,积

极推动 BIM 国家标准的制定[4]

。

然而,BIM 作为一门新技术,目前各土建类高校

的人才培养方案中涉及 BIM 技术相关课程的较少;此

外,考虑到 BIM 技术的综合性和系统性,无法仅学习

一门课程就能掌握 BIM 技术[5]

。 结合土木工程专业

课程的学习方式的特点,如何将 BIM 技术与土木工程

专业课相结合进行教学,为学生学习专业知识提供技

术支撑,以充分激发学生思维发散性,提高学生的专

业技能和工程素养,是一个值得探讨的课题。

2 课程教学存在问题

《工程结构抗震设计》 是一门综合性、应用性较

强的学科,涉及大量土木工程专业的前修课程,如土

力学、结构力学、砌体结构、基础工程、混凝土结构、钢

结构等。 该学科课程内容多,是后续毕业设计环节的

重要基础,理论内容多而课时少的矛盾,是课程教学

过程中亟需解决的问题。 随意对课程章节内容进行

删减以符合课时要求,或为完成教学内容而采取填鸭

式满堂灌的教学方法,均会导致教学内容不成体系,

难以获得预期的课程教学成果。

《工程结构抗震设计》 课程理论性较强,涉及到

大量的理论推导和计算公式,要求学生应能够灵活应

用先修课程知识。 如单自由度及多自由度体系结构

的地震反应分析部分涉及到大量结构动力学的知识,

课程中一些重点知识的理解相对抽象,学生在学习过

程中,不能将专业基础课程的相关知识有机联系起

来,难以形成系统的知识体系。 再者,课程中结构抗

震设计及抗震措施部分内容,包含大量抗震设计概念

和规范条文。 因学生缺乏设计经验和工程实践,导致

该部分内容听起来枯燥乏味,影响学生的学习兴趣和

课堂上的积极性。

《工程结构抗震设计》课程也是一门实践性较强

的专业基础课程。 但授课过程中缺乏实践环节,学生

无法较好地将理论分析和计算与工程实际受力结合

起来,用所学理论知识解释实际工程中出现的震害现

象,难以形成系统的知识结构体系。 理论和实践环节

的脱轨,不利于培养学生创新能力和综合应用能力。

此外, 《工程结构抗震设计》作为土木类专业学

生的必修课,一般在大四上学期开设。 然而,随着就

业形势的日益严峻,多数本科毕业生的主要精力都投

入在考研、考公以及求职,对课程的重视程度不够,缺

课或是上课复习考研内容的现象时有发生,教学效果

难以保证。

3 教学改革措施

3. 1 基于案例的教学方法

基于案例的教学方法(案例教学法)是一种以案

例为主的教学方法,教师可根据教学目标和教学内容

要求,在授课过程中,适当地引入工程案例展开随堂

讨论,将理论知识与工程实际相结合[7]

。 案例教学可

以提高学生的问题解决能力和创新思维,同时激发学

生的兴趣和参与度。

《工程结构抗震设计》课程,是土木工程专业中理

论性与实践性结合较强的一门专业核心课程,不仅与

后续毕业设计环节相关, 还与实际工程抗震设计息息

相关。 为加深学生对课程知识的理解,可在课程讲授

过程中,适当地引入工程案例进行讨论,将理论知识与

工程实际相结合,使学生对所学内容有更为直观、形象

的认知,激发学习的兴趣。 如以历次大地震中建筑物

的倒塌、破坏现象为切入点, 引入地震的相关概念,结

构的设防类别和地震作用计算,建筑物的概念设计、抗

震设计、构造要求等与结构抗震设计的相关理论知识,

使课本上文字描述不那么枯燥,加深学生的概念印象,

实现教与学中达到事半功倍的效果。

另外,也可以用影响较大的或新近发生的工程事

故为例,如泉州佳欣酒店倒塌为例,引导学生根据课堂

教学知识点分析事情发生的原因,设计中如何避免类

似现象发生等,增加课堂互动性,加深对理论知识的应

用,增加学生对工程质量的安全意识和安全责任感,提

高工程素养。

3. 2 实施小组团队项目

在授课前将所授课学生进行分组,在案例教学个

过程中以小组为单位,让小组成员对工程案例进行探

讨分析,交流总结后随机抽取 1 组 ~ 2 组学生对该案

例中涉及的课本知识,案例发生的原因及经验教训等

进行汇报,转换教师和学生在教学过程中扮演的角

色,增加和学生间的互动,对学生的表现给予反馈和

指导,帮助学生更好地掌握抗震设计知识和技能。 此

外,团队项目有利于培养学生的沟通协作和解决问题

的能力,也有利于后续课程设计实践环节的开展。

3. 3 利用雨课堂等智慧教学工具

雨课堂作为一款在线教学软件,覆盖了课前、课

中、课后每一个教学环节[8]

。 教师可提前发布学习任

务,推送相关学习资料供学生课前预习,有助于学生发

2024 年 01 期 总第 307 期 刘如月 郑居焕· 《工程结构抗震设计》教学方法改革与实践 ·149·

现疑难问题,通过课堂上认真听讲或提问以及时解决

问题;课堂上学生可进行快速扫描签到,利用弹幕、讨

论区等方式进行课堂互动,如在讲解抗震设计相关基

本概念时,可结合雨课堂教学软件,在知识点讲解过后

发布相应习题,或利用随机点名抽取学生进行问题回

答等,随堂在线测试以加深、巩固对知识点的理解和掌

握;课后学生可随时进行复习,也可向学生推送扩展资

料以进行知识扩充。 雨课堂的使用可促进教与学的互

动环节,激发学生学习的自觉性和主动性,通过雨课堂

中每节课授课情况的相关记录,了解学生对于该堂课

授课内容的掌握情况,有利于教师更好把握学生的学

习情况,对学生掌握的知识点进行查缺补漏。

图 1 为利用雨课堂智慧教学工具进行授课后得

到的该次授课学生的表现情况和对所涉及的知识点

掌握情况。

图 1 基于雨课堂的课程教学

3. 4 基于 BIM 技术的模型教学

《工程结构抗震设计》课程包含大量的理论公式

及条文规范,但课堂的讲授中缺少实际应用,导致学

生对一些抗震构造要求的理解不够,在后续的课程设

计及毕业设计等实践环节中出现问题。 BIM 模型具

有可视化、信息化的特点,利用 BIM 软件构件梁、柱

和节点等构件的三维模型库,在涉及到相关知识点讲

解时可随时调用,将书上抽象的知识具体化、形象化,

强化了学生对抗震构造措施的理解,培养学生的工程

设计能力。 图 2 中给出了梁柱节点和柱钢筋的抗震

构造要求。

(a) 梁柱节点的抗震构造

(b)柱钢筋锚固构造

图 2 结构构件的抗震构造措施

此外,基于 BIM 技术还可以帮助学生进一步了解

混凝土结构的深化设计,如进行钢筋模型深化,用于指

导钢筋折弯生产和钢筋下料的计算,或者利用 BIM 技

术的三维钢筋图指导施工阶段中复杂节点的施工等。

3. 5 基于 BIM 设计软件的课程设计

大部分学生在《工程结构抗震设计》课程的学习

过程中,仅片段式理解所学知识,缺少融会贯通,没法

形成系统性的知识框架体系。 通过课程设计,可锻炼

学生的动手能力,熟悉结构设计概念和抗震设计的具

体流程。 然而,传统抗震课程设计的实施主要基于二

维图纸,学生对结构的空间形式,结构构造等存在认

识盲区,无法及时发现问题或清晰全面地表达工程设

计信息。 通过 BIM 技术,可将设计图纸的数据信息呈

现方式,由二维平面图形转变为三维立体图形,提升

数据信息的直观性,及时有效地发现问题。 因此,在

·150· 福 建 建 筑 2024 年

结构设计方案确定过程中,可通过运用 BIM 技术理

清设计思路、设计理念,确定最有效的结构设计方案,

形成可视化全息三维模型,如图 3 所示。

图 3 BIM 三维模型

此外,考虑到课程设计环节的目的,是为了进一

步加深学生对本门课程相关知识的理解与掌握,同时

提高学生的实践能力,在课程实践环节,同样对学生

进行分组,或直接采用已有的分组情况,以小组的形

式开展课程设计。 每个小组共同完成课程设计环节

的相关内容,包括结构设计方案的确定,荷载计算、地

震作用计算、内力分析、构件配筋和最终施工图等。

课程设计的实施过程仍保持荷载计算、内力分析和构

件设计等手算环节,但结构选型与布置、框架施工图

绘制则改为基于 BIM 模型的结构选型和施工图绘制,

使工程结构设计构件、配筋和施工均能够可视化表

达。 如图 4 所示,基于 BIM 技术,分别清晰地展示出

了结构的楼梯构造布置。 基于 BIM 设计软件的课程

设计,可极大地激发学生学习兴趣,活跃学生思维,强

化学生对 BIM 技术的应用,提高综合能力。

图 4 楼梯的构造布置

4 结语

本文针对当前《工程结构抗震设计》课程在教学

过程中存在的问题,针对《工程结构抗震设计》 的课

程特点和对学生能力的相关要求,对如何改进《工程

结构抗震设计》的教学方法进行了探讨。

通过采用案例法教学方法和实施小组团队项目

的方式,让学生分析交流实际工程结构在地震作用下

的响应和破坏程度,深入理解抗震设计原理,加强理

论联系实际,培养团队协作能力;利用雨课堂教学软

件,可实现课前 - 课中 - 课后不同环节中对学生课程

知识点掌握情况及存在问题的把控;建立基于 BIM 的

三维模型库,实施基于 BIM 设计软件的课程课件等方

式和手段,丰富课程内容,开拓学生思维,实现教与学

的融合,提高学生的工程素养。

参 考 文 献

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