“工程结构设计原理”课程建设所面临的问题

工程结构设计原理

①课程组成员:蒋永生　曹双寅　舒赣平　冯健　吴京　张继文　秦卫红　张晋　范圣刚　肖士者　韩苏闽

一、设置“工程结构设计原理”课程的历史背景

东南大学土木工程系历史悠久，具有80多年的办学经验。20世纪80年代以来，由多个专业合并成的“建筑工程专业”和“交通土建专业”，开展了卓有成效的教学改革，如本课程负责人于1988—1993年，与主要骨干共同承担的省教委教改课题“混凝土课程改革——建立激励机制，加强能力培养”，获得了江苏省优秀教学质量一等奖，国家级二等奖，并列为江苏省首批一类优秀课程。广大教师编写出版了一大批优秀教材，《工程结构可靠性设计》、《土木工程概论》、《混凝土结构》、《砌体结构》、《建筑施工》、《建筑结构抗震设计》、《地基与基础》、《工程结构设计原理》等教材都是全国推荐教材，其中有四本教材获部一等奖。因此，这两个专业都是国内的优势专业。

1995年国家教委（现教育部）提出的新专业目录，对原有专业进行了大力度的整合，推出了“面向21世纪高等工程教学内容和课程体系改革计划”。新设立的“土木工程专业”涵盖了原建筑工程、交通土建、城镇及矿井建设等七个专业，在全国设有该专业本科院校达三百多所。针对共同面临的如何制定土木工程专业人才培养方案及其教学计划，怎样更新培养目标及业务范围，建立什么样的课程体系等问题，东南大学、同济大学等八个教育部重点学校于1996年共同承担了国家教委的研究课题——“土建类人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”，在1999年的全国土木系主任会议上，建议了三种培养方案。其中，本课程负责人代表东南大学提出了按大土木工程类培养的方案。

东南大学按大土木工程类培养的方案，从终身教育观念出发，要求以工程基础教育代替专业基础教育；方案强调人才的综合素质，强调获得注册工程师的基本训练，以实现与国际注册师制度接轨的目标；知识和能力结构要体现近期和长期社会需求的适应性、基础性和整体性。

在教学计划中，高度重视课程体系的优化。对各类课程寻求多方位的基础化、一体化、综合化的教学内容，进行了系统的整合、集成、优化。其中，将涉及设计方法、混凝土结构、钢结构、桥梁结构、砌体结构、地下结构、特种结构等的十多门工程结构类课程，整合成具有基础性、综合性、实践性、先进性的结构类主干课程体系:“工程结构设计原理”＋“工程结构设计（建筑结构设计、桥梁工程、地下结构工程）”＋“工程结构抗震”。

“土建类人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”课题，获得了国家级教改成果二等奖，上述方案得到了充分的肯定。作为土木工程、工程管理、交通工程、港航等专业的专业基础课——“工程结构设计原理”课也因此问世，它肩负着新的、特殊的历史使命。

二、“工程结构设计原理”课程建设所面临的问题

1.教育思想

如采用设多个专业方向的方案，则我们有一大批成熟的全国推荐教材（均列为部“十五”规划教材）。按大土木类的培养方案，符合社会发展要求，但缺少经验，改革力度相当大。因此，存在一个教育教学思想观念的转变和统一认识的问题。

2.教材的编写

要建设具有基础性、综合性、实践性、先进性的结构类主干课程体系——“工程结构设计原理”＋“工程结构设计（建筑结构设计、桥梁工程、地下结构工程）”＋“工程结构抗震”，必须解决好系列教材。

要将现有的优秀教材如“工程结构可靠性设计”、“混凝土结构”、“钢结构”、“砌体结构”等，以及新兴的“组合结构”整合成一本《工程结构设计原理》，一要忍痛割爱，二要下深工夫。

3.学时减少

教学计划总学时已由2 700学时降至2 300学时，课程由10学分降为7学分。因此，如何解决好在教学内容上的“少、精、宽、新”，在教学方法上体现创新教育、突出研究型的特色问题，成为提高教学质量的关键。

4.教师的业务水平

受原有课程体系的束缚，教师授课“专门化”了，上“工程结构可靠性设计”课的教师，一般不会去上“混凝土结构”或“钢结构”等课程，反之亦然。因此，教师首先面临着自身业务内容的大整合，业务水平要快速提升，要学习新知识，极大地去拓宽知识面；其次是要重新制定教学大纲、编写教案、制作课件等，任务十分繁重。

三、“工程结构设计原理”课程建设的内容及成果

基于“工程结构设计原理”所面临的问题，自1995年确定设置土木工程专业以来，与专业的改革与建设同步，将该课程的教学内容及课程体系作为重点，进行了一系列的改革和建设，取得了突破性的成果。

1.在更新教育观念基础上确立了课程建设目标。

总体目标:以教育思想观念转变为先导，建成高水平、高质量、国内领先的示范性课程。

分项目标:

（1）树立一个新理念。从终身教育理念出发，由以传授知识为特征的“教学型”教学，向以培养学生认知能力为特征的“研究型”教学转变。

（2）建好一支国内第一流的教师队伍。要求建好结构合理、事业心强、教学水平高、教学质量好、高素质的、国内第一流的教师队伍。

（3）建成研究型教学的一个平台。教学内容方面，系统优化，整合集成，重基础，宽口径，强调“少、精、宽、新”，打好终身学习的知识基础。教学方法方面，突出研究型的特色，在讲授、讨论、实践、作业、考核、教材等各课程要素中，强调获取信息的方法，理论与实践、研究与实践并重，发挥信息技术作用，实施多形式互动交流，体现创新教育。

（4）修订、编著一套立体化教材。在编写出版《工程结构设计原理》的基础上，逐步修订出适应学生自主学习、探索性学习、数字化学习的“立体化教材”（包括新大纲、教材、参考书、多媒体课件和网络课件）。在此基础上，推动后续的建筑结构设计、桥梁工程及地下结构工程等主干课程新教材的建设，形成一套工程结构类“立体化教材”。

（5）更新出一个设备先进、国内外一流的综合型创新实验室。添置当代先进的仪器设备，在开设综合型、研究型实验课基础上，增设跟踪学科前沿的新实验；发挥“混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室”的作用，设立科研基金，成立学生创新活动基地，并为学生开展创新活动提供条件。

（6）成为全面推动相关课程建设的一个强大动力。作为学科基础中的核心课程，要成为一个强大的动力，推动一大批相关课程的建设和教材建设；通过国内外的各种交流活动，在同类专业中发挥积极的辐射作用。

2.建立起了一支素质好、实力强、水平高、教学效果好的课程教学梯队。

课程负责人蒋永生是老教授、博士生导师、全国优秀教师、江苏师德建设先进个人，兼任全国土木工程学科专业指导委员会副主任、东南大学教学委员会副主任。他与主要教学骨干一起，长期坚持教学改革，获得过两个省级教改一等奖、两个国家级二等奖，长期讲授的“混凝土结构”课程是江苏省首批一类优秀课程。

主要骨干都是教授、教学战线上的佼佼者。如博士生导师曹双寅教授，是2000年度教育部优秀青年骨干教师；舒赣平教授是东南大学青年教师授课竞赛一等奖获得者；冯健教授为东南大学教书育人先进个人；张继文教授是江苏省优秀青年骨干教师等。该队伍中还有两个副教授、两个讲师，都具有博士学位。负责实验课和创新实践的两位副教授，均是大型实验室的负责人。

经过八年奋战，这支队伍茁壮成长，无愧为一个团结奋进的战斗集体，有力地保证了各项改革的顺利实施。

3.建设起新的教学内容和课程体系。

（1）课程内容体系结构

工程结构类课程渐增，但都以工程力学为基础，其荷载及可靠度设计方法、内力分析、应力与应变分析方法等是相同的，不同点仅是材料的特性。因此，本课程改变了以各种结构材料自成体系的模式，将“混凝土结构”、“钢结构”、“砌体结构”及新兴的“组合结构”等的基本原理及基本构件有机地结合起来，形成通用化、综合化的工程结构设计原理课程，建立起从整体到局部，最后再综合的思维方法，具有“少、精、宽、新”的特色。

（2）教学内容组织方式

本课程以课堂教学为主（约85学时），辅以一个课程设计（一周）、4个实验（每个2学时）和10个学时的计算机辅助教学。课程内容组织包括五大部分。

①基础知识:综合运用先修的数学、工程力学、工程材料等基础课相关内容，学习结构的一般概念、荷载及可靠度设计方法、工程结构材料的物理力学性能等，掌握本专业及本课程的通用基础知识。

②构件设计原理:在掌握共性的基本原理基础上，以基本构件为主线，结合不同材料结构的特点，从宏观到细观，系统掌握构件计算模型和设计方法。内容包括钢和混凝土等受弯构件变形及承载力计算原理及设计方法；钢、混凝土和砌体等受压构件计算原理及设计方法等。

③综合应用（课程设计）:综合应用力学和设计原理，自学构造知识，解决工程问题，一人一题地进行钢筋混凝土楼盖设计，或钢平台设计或预应力混凝土简支梁设计。

④实验教学:包括混凝土简支梁正截面受弯、斜截面受剪承载力实验，偏心受压构件和钢柱承载力实验。要求人人动手，理论联系实际，掌握研究方法等。

⑤网络教学:“工程结构设计原理”课程自2001年起就实施网络教学，利用东南大学远程学院资源，面向学生开放。网络课件由本课程组主讲教师制作并授课，坚持精讲和突出重点，配合网上课后答疑，网络辅导等方式，拓展和丰富了教学内容，师生交互，学生自主学习。学生普遍反应效果好，收获较大。

通过东南大学精品课程网页即可收看网络课件。

4.出版了《工程结构设计原理》教材。

由主要骨干曹双寅教授主编，舒赣平、冯健教授等参编，课程负责人蒋永生教授主审的《工程结构设计原理》教材，在试用讲义的基础上，于2002年在国内首次由东南大学出版社出版（同时还出版了有关工程结构设计的《建筑结构设计》、《地下结构工程》和《工程结构抗震与防灾》等教材）。该教材的特点是:

（1）符合新世纪对土木工程专业的要求。

在课程体系上，既整合了建筑结构和桥梁结构等内容，又将混凝土、钢、砌体等不同材料结构有机地综合在一起，成为土木工程类各学科的基础，实现了以基本原理为主的通用化、综合化，符合新世纪对土木工程专业的要求。

（2）教材内容立足基本概念，用整合、集成方法大力精减。

以少而精为前提，在掌握共性的基本原理基础上，以基本构件为主线，结合不同材料结构的特点分类阐述，将现有的“荷载与结构设计方法”、“混凝土结构设计原理”、“钢结构设计原理”三门必修课和“砌体结构”、“组合结构设计原理”两门限选课，整合成一门课，使学生既能掌握现代常用的结构和新结构的基本原理，系统掌握构件计算模型和设计方法，又为后续工程结构设计类课程打下宽、新、扎实的基础。三轮实践表明，用7学分的一门课，不仅保证了教学质量，而且可给学生创造出自主学习的条件。

（3）理论联系实际，强化综合训练。

教材内容体现了从整体到局部，最后再综合的思维方法；教材中列入了课程负责人编著的两章教学内容，在理论联系实际、强化综合训练方面最具特色；增加了综合性习题及其难度；为了进行综合训练并配合课程设计的教学要求，给出了结合实际的钢筋混凝土楼盖、钢平台的设计示例。

在大土木工程专业的教学实践中，课程门类多、内容广，与少学时的矛盾日益突出，因而本教材正受到许多学校的青睐。

5.注重工程素质、创新意识和创新能力的培养。

课程组负责人和主要成员2000年起承担了教育部“土建类专业工程素质和能力培养的研究与实践”世行贷款项目。在土建类专业中起核心作用的本课程，是该项目研究与实践的重点。已经初步建立了网络教学资源，将课程教学从课堂延伸到课外；实行讲一、做二、考三，开展课堂讨论，作业课题型训练，课程设计一人一题，坚持实物试验并使实验研究型化，实行开卷考试，重点考核知识的综合应用能力和解决工程问题的能力；发动学生参与各类创新竞赛等。学生的工程素质和能力显著提高。

该世行贷款项目已在2003年10月由教育部组织国内著名专家进行了鉴定，专家们一致认为该成果在国内同类专业中属领先水平。

四、努力方向

在前进过程中，还面临着繁重的任务:

1.进一步发挥现代教育技术的作用，完善教学过程的“研究型”化。

2.发挥教育部重点实验室的作用，加强创新实验和创新活动。

3.将现有教材及后续的工程设计类教材，修订成系列化的工程结构主干课程，并使其成为高一层次的、国内第一流的立体化教材。

我们深信，只要不断更新教育思想观念，就能把握方向，使本课程的水平上一个新台阶，尽早走向国际。