“工程结构抗震与防灾”课程介绍

工程结构抗震与防灾

一、“工程结构抗震与防灾”课程的历史沿革

“工程结构抗震与防灾”课程的改革设想，源于防灾减灾工程与防护工程学科（国家重点学科培育点）、结构工程学科（国家重点学科）的老、中、青教师对该课程教学改革的思考，并在教材编写、教学模式、教师梯队建设中逐渐得到实施和完善。

1.关于课程理念的更新和教学模式的更新

该课程20世纪80年代初开始设立，现为土木工程专业、交通工程专业的主干专业课程。最初采用的教材是《建筑结构抗震设计》，该书是高等学校推荐教材，本课程负责人李爱群教授为主编。当时的课程名称相应为“建筑结构抗震设计”，仅为土木工程专业的专业课。为适应土木工程专业教改的继续和深化，由本课程负责人李爱群教授、高振世教授主编了新的教材《工程结构抗震与防灾》。由于有科研实力雄厚的两大学科为依托，该教材中相当部分的内容反映了国内外该领域的新成果，适应了目前土木工程防灾减灾的新要求。该教材是江苏省唯一一部土木工程结构防灾减灾教材，见图1。“工程结构抗震与防灾”课程也相应成为大土木的专业课程，它也是江苏省首次开设的工程结构防灾减灾课程。

图1　本课程采用的教材

在教学组织上，已由单一课堂教学拓展至课堂教学与实践教学相结合的教学模式。主讲教师均具有副高以上职称、博士学位，在教学一线均形成了自己的特色，更为重要的是，他们同时也是一线科研的骨干，大多主持或正在主持国家自然科学基金项目。凭借雄厚的科研底蕴，他们对本课程内容体系有着深刻的理解，在此基础上，也形成了一套行之有效的教学模式。

2.构建全新的“工程结构抗震与防灾”课程内容体系

该课程内容体系包括以下内容:

（1）由通常的“建筑结构抗震设计”拓展至“工程结构抗震与防灾”，新增了结构隔震和消能减振、桥梁结构抗震、结构抗风和结构抗火等内容，较大程度地拓展了知识的广度和深度，以更好地满足土木工程本科专业的教学需要；

（2）注重基本概念、基本理论和基本方法，注重内容的系统性和先进性；

（3）注重理论和工程实践的结合，注重学生启发性和创造性思维的培养与训练。

3.新课程特点

（1）课程内容体系的安排超越了规范的约束，围绕“灾”，从“灾源”到“灾害”，涉及了工程结构所面临的三种主要灾害:地震、风、火。从“抗灾”到“抗、防”结合，凸现了积极主动防御灾害的新理念和新趋势。

（2）依托了学科建设优势，集成了优质教学条件，有利于学生了解防灾减灾学科最先进的研究思想，掌握最先进的研究方法和设计方法；有利于学生对知识的融会贯通，体现了理论与实践、原理与工程、基础性与先进性的有机结合。

二、“工程结构抗震与防灾”课程介绍

1.“工程结构抗震与防灾”是土木工程专业、交通工程专业的专业课程。

（1）本课程对学生将来从事防灾减灾学科学术研究提供系统的基础训练；

（2）本课程是工程基础的综合应用平台和工程实践的交汇点；

（3）本课程对学生的科研能力和工程能力培养具有重要的作用；

（4）本课程对培养学生成为具有社会责任感的工程类研究型人才具有重要的作用。

2.通过本课程学习，要求学生达到以下目的:

（1）掌握常用建筑结构、桥梁结构的抗震理论和设计方法；初步掌握常用建筑结构抗风、抗火及消能减震的理论设计方法；

（2）了解防灾减灾学科的研究动向、研究思想；

（3）建立初步的工程概念，培养解决和处理工程实际问题的能力；

（4）深刻理解本课程的重要性，树立公共安全意识和社会责任意识。

本课程体现了防灾减灾学科研究的前沿性，又在大四上学期开设，故与后续研究生的科研方向（研究生教学）联系密切，力求为学生继续深造、终身学习打下良好基础。本课程同时注重理论和工程实践的结合，力求为学生毕业设计、毕业后从事设计工作及土木工程管理和技术工作打下良好基础。本课程的性质和内容直接关系人民生命财产安全，也关系国家建设和发展，力求让学生深刻领悟这一重要性。

3.本课程设置了系统严谨的知识模块及对应的学时。

本课程以结构抗震为主，同时介绍了结构减震、抗风和抗火等方面的内容，通过灾源→灾害→抗灾、减灾，把不同灾害有机联系起来，反映了由单纯的抗震到“抗、防”结合的理念的转变，反映了由单一灾种向多灾种的转变。知识模块顺序及对应的学时（共计40学时）见图2。

图2　知识模块

4.本课程组还经常开展实践教学。

（1）组织创新竞赛和大学生科研训练计划。定期开展防灾减灾方面的结构创新竞赛，提供机会使学生通过动手实践理解和掌握基本概念和理论知识。模型设计与制作的过程就是动脑筋的过程，不断的训练也使学生敢动手、会动手，也更喜欢动手。

（2）教师有针对性地拓展教学内容，定期给出命题，要求学生撰写专题论文，再开辟时间交流讨论，共同分享自主学习的成果与快乐。

（3）观摩防灾减灾学科研究生实验。在实验现场结合教学内容讲解实验，再观看实验全过程。通过实验现象和教师的讲解，可以让学生直观地认识到对概念理解的欠缺和存在的问题，可以检验学生是否真正掌握和理解所学的知识。

（4）旁听防灾减灾学科学术沙龙讲座，让学生感受浓厚的学术氛围，开阔视野，了解本学科的最新动向。

三、“工程结构抗震与防灾”课程建设的内容及成果

1.依托学科建设优势，引入科学研究新成果，构架全新课程内容体系。

纵观结构抗震发展史，工程结构一般都是采用增强其承载力和变形来抗御地震，即所谓的“抗震结构”。因此，由传统抗震方法设计的结构即使能避免房屋倒塌，但由于结构破坏所造成的直接和间接经济损失及其引发的次生灾害却给人类造成了巨大的损失，极大地妨碍着社会的发展。这是单纯的“抗”震所带来的弊端。课程组成员凭借多年一线科研的研究积累，对现代工程防灾减灾领域的研究动向、研究思想、研究方法有着深刻而独到的理解和把握，充分认识到对原有的课程内容体系及理念必须进行彻底改革。因此，本课程增加了结构隔震和消能减震的内容，充分体现了现代科学对自然灾害“抗、防”结合的新理念。在自然灾害中，风灾、火灾对人类造成的损失不亚于地震，因此，本课程新增了结构抗风、结构抗火等内容，充分体现了现代科学由单一灾种向多灾种研究的转变。

2.遵循工程类科技人才的培养规律，建立了一套行之有效的教学体系。

通过课程组成员长期教学的经验积累和科研底蕴，形成了本课程理论与实践、原理与经验、科学研究与工程实用相结合的教学方法与手段，同时还建立了实践教学体系与相应的管理体系。在具体操作上可概括为问题式、科研论文式、案例式、动手实验式、作用综合化等。

由于本课程内容与性质关系到国计民生和社会发展，因此，课程组成员不但注重学生专业技术的培养，还注重学生思想道德的培养，将公共安全意识、社会责任意识贯注到教学的每一环节之中。

3.集成优化教学条件，不断扩充课程资源。

针对本课程起点高、知识点难度大、口径宽的特点，课程组成员建立了“课程图书馆”，收集工程实例图片和录像，配合课程内容制作实物模型（见图3），组织学生参观工程现场、观摩研究生实验、聆听学术讲座、参加结构设计竞赛等，构建了有利于学生综合素质和创新能力培养的教学平台。

图3　课程组制作的实物模型

出版了一批教材、教学参考书，融入了现代工程新理念，充分反映了课程组成员在防灾减灾领域的最新研究成果及改革思路，使教改成果进一步推广，见图4。

（1）《工程结构抗震与防灾》

（2）《工程结构抗震设计》

（3）《现代地震工程进展》

（4）《MATLAB语言在建筑抗震工程中的应用》

图4　本课程组主编的部分教材

课程部分教改成果体现在2005年“土建类专业工程素质和实践能力培养的改革与实践”项目所获得的国家级教学成果一等奖中；以本课程主讲教师叶继红教授为主教练的东南大学两支参赛队在2005年6月首届全国大学生结构设计竞赛中均荣获一等奖（见图5）；本课程已正式成为防灾减灾学科研究生入学考试专业笔试科目；学生对本课程的兴趣逐渐增强，报考防灾减灾学科的研究生考生人数逐年上升，录取分数线也在逐年提高。

图5　东南大学参加结构设计竞赛

四、“工程结构抗震与防灾”课程特色

1.内容上的拓展，观念上的更新。课程内容体系（教材）的安排超越了规范的约束，围绕“灾”，从“灾源”到“灾害”，涉及了工程结构所面临的三种主要灾害:地震、风、火。从“抗灾”到“抗、防”结合，凸现了积极主动防御灾害的新理念和新趋势。

2.学术上的基础性与先进性的统一。以防灾减灾工程及防护工程学科（国家重点学科培育点）、结构工程学科（国家重点学科）为依托，与学科研究方向紧密结合。拥有一支学术造诣高、综合实力强、知识结构和年龄结构合理的主讲教师梯队，他们能够及时将该学科国际最新科研成果和教研成果引入教学。

3.应用上的原理与实践的有机结合。将课程教学与课外自主科技活动、结构设计竞赛结合起来，有效地提高了学生的科研能力和创新能力。

使学生了解防灾减灾学科最先进的研究思想，掌握最先进的研究方法和设计方法；有利于学生对知识的融会贯通，体现了理论与实践、原理与工程、基础性与先进性的有机结合。

五、“工程结构抗震与防灾”课程地位

“工程结构抗震与防灾”课程是江苏省首次开设的课程，目前国内防灾减灾类专业课程一般命名为“建筑结构抗震设计”。这不仅是课程名称上的变化，其内涵也发生了全新改变。

（1）由通常的“建筑结构抗震设计”拓展至“工程结构抗震与防灾”，新增了结构隔震和消能减振、桥梁结构抗震、结构抗风和结构抗火等内容。围绕“灾”，从“灾源”到“灾害”，把地震、风、火联系起来，从“抗灾”到“抗、防”结合。一是抗灾的范围扩大，二是抗灾的理念发生转变。研究对象也从“建筑结构”扩展至“工程结构”。拓展了知识的广度和深度，以更好地满足土木工程本科专业的教学需要。

（2）注重基本概念、基本理论和基本方法，注重内容的系统性和先进性。

（3）注重理论和工程实践的结合，注重学生启发性和创造性思维的培养与训练。

本课程充分体现了以学生能力培养为核心的培养目标，充分反映了防灾减灾学科的新理念。本课程从终身教育理念出发，从培养学生防灾减灾意识和社会责任感出发，改革力度在同类课程中是较大的，对优化培养方案、提高培养质量具有不可替代的作用。课程改革成果在国内产生了良好的辐射效应。本课程在以下三方面处于国内领先水平:①课程理念的更新和教学内容上的拓展；②教师队伍结构及整体素质；③融知识传授、能力培养、素质教育于一体的人才培养实效。

六、“工程结构抗震与防灾”教学团队

本课程组教学团队有实力雄厚的防灾减灾学科（国家级重点学科培育点）、结构工程学科（国家级重点学科）作为依托，拥有稳定的教师队伍。有老教师1名，中年教师4名，青年教师4名，另有研究生兼任的辅导教师10名（每位主讲教师配备2名辅导教师），形成良好的梯队。10名中青年教师均具有博士或博士后学历。中、老年教师均为各学科的负责人和教学骨干，学术造诣深，教学经验丰富，高校教龄均在15年以上。本教学队伍中有4人在校外取得最高学历，6人有国外进修、研究经历。主讲教师均在一线指导课程设计、毕业设计等实践环节。

本教学团队具体成员:李爱群教授、叶继红教授、王修信教授、张志强副教授、徐赵东教授、程文瀼教授、陈忠范教授、郭彤博士、徐明副教授、潘金龙副教授、丁幼亮博士。