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一、《結(jié)構(gòu)可靠度》開設(shè)的必要性
相關(guān)的從業(yè)工程技術(shù)人員也經(jīng)歷了以經(jīng)驗(yàn)為主的安全系數(shù)法的舊規(guī)范到基于可靠度理論的極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)的新規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”。新近入行的技術(shù)人員不必“轉(zhuǎn)軌”,直接采用新規(guī)范,但新規(guī)范的基礎(chǔ)———可靠度理論,只在極少數(shù)大學(xué)開設(shè),這造成了理論與實(shí)踐的脫節(jié),學(xué)生從業(yè)后對規(guī)范理解不夠深入和透徹面對規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”,我校的相應(yīng)教學(xué)還沒跟上,作為規(guī)范的核心內(nèi)容工程結(jié)構(gòu)可靠度原理在本科階段是不學(xué)的。事實(shí)上,為了方便學(xué)生以后從事土木工程,需要在本科生階段就進(jìn)行教學(xué),可以在本科生高年級開設(shè)。目前只在研究生階段學(xué)習(xí),除了了解基于可靠度的規(guī)范外,也為學(xué)生科研提供了新方法,開拓了視野。
二、《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)體系探討
《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)體系,應(yīng)包括可靠度分析的基本方法,可靠度方法在不同地區(qū)、不同行業(yè)的實(shí)施情況,即規(guī)范,可靠度研究的進(jìn)展情況,讓學(xué)生對可靠度在土木行業(yè)的應(yīng)用和研究有較深入的理解,為學(xué)生的研究開闊視野。具體分析有以下幾點(diǎn)。
1.教學(xué)目的?!督Y(jié)構(gòu)可靠度分析》是為土木研究生開設(shè)的課程。本課程主要介紹結(jié)構(gòu)分析中的可靠度理論、方法和應(yīng)用。目前我國工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),已從傳統(tǒng)的安全系數(shù)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)榛诳煽慷壤碚摰臓顟B(tài)設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法沒有充分考慮設(shè)計(jì)參數(shù)的不確定性,而可靠度理論則較充分地考慮了參數(shù)的隨機(jī)變異性,廣義可靠度則還能進(jìn)一步考慮模糊不確定性和未確知性,是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐發(fā)展的必然方向。課程目的是通過教學(xué)讓學(xué)生學(xué)會從隨機(jī)概率分析的角度來處理力學(xué)和結(jié)構(gòu)問題。
2.教學(xué)內(nèi)容選擇。工程結(jié)構(gòu)可靠度教學(xué)采用的教材是《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)原理》,參考教材是《結(jié)構(gòu)可靠度理論》,內(nèi)容包括:工程結(jié)構(gòu)可靠度研究歷史簡介,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和半概率設(shè)計(jì)方法,中心點(diǎn)法———次二階矩理論之一,驗(yàn)算點(diǎn)法———次二階矩理論之二,荷載及抗力的統(tǒng)計(jì)分析,近似概率法的應(yīng)用,材料性能的質(zhì)量要求和控制,以及工程結(jié)構(gòu)可靠度理論發(fā)展中的幾個問題。本課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是一次二階矩理論、概率極限設(shè)計(jì)實(shí)用表達(dá)式和結(jié)構(gòu)體系可靠度。由于是研究生課程,在講授時增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性與抗倒塌設(shè)計(jì),既有結(jié)構(gòu)可靠性評估,又有巖土工程可靠度等內(nèi)容,為學(xué)生科研提供參考。
3.教學(xué)方法。當(dāng)今教育注重知識講授與能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。知識是能力的基礎(chǔ),能力是已獲知識應(yīng)用的手段和體現(xiàn)。
(1)在課堂教學(xué)方法上,采用小班教學(xué),課堂教學(xué)方式相對比較靈活。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同可采用講解、回答問題、討論、自學(xué)等多種教學(xué)方式。
(2)將多種教學(xué)手段引入教學(xué)體系。除常規(guī)教學(xué)手段外,還可采用多媒體技術(shù),比如ppt、視頻、動畫,以形象直觀地展示教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生理解更加容易,另外,由于土木工程的普遍性,還可以采用帶學(xué)生現(xiàn)場參觀的形式,拉近課堂與現(xiàn)實(shí)的距離。這些教學(xué)表現(xiàn)形式的多樣化,大大提高了教學(xué)效率和質(zhì)量。
(3)提升學(xué)生的科研意識。課堂上重視科研現(xiàn)狀和科研前沿的介紹,讓學(xué)生了解相關(guān)方面的研究情況。
4.重視應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。在互連網(wǎng)發(fā)達(dá)的今天,學(xué)生上網(wǎng)幾乎成了習(xí)慣。充分利用這個條件,讓學(xué)生從網(wǎng)上搜集資料,自己了解和解決一些對他們相對有難度的問題。培養(yǎng)學(xué)生搜集、查閱資料、綜合資料的基本科研能力。
5.提高教師素質(zhì)。教師的素質(zhì)直接關(guān)系著教學(xué)的質(zhì)量和效果。深厚的基礎(chǔ)理論和廣博的專業(yè)知識,一定的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),相當(dāng)?shù)目茖W(xué)研究能力,是對現(xiàn)代大學(xué)教師的時代要求。教師須注重調(diào)整知識結(jié)構(gòu)體系,努力學(xué)習(xí)新技術(shù),才能保證在教學(xué)中有效地提高講授的質(zhì)量,較好地提升學(xué)生的工程意識和科研意識。當(dāng)然,作為教師的一般素質(zhì)要求的提升也不可懈怠,比如表達(dá)能力、與學(xué)生互動的能力、敏感捕捉學(xué)生疑惑點(diǎn)的能力等。教師自身素質(zhì)的提升,是保證土木《工程結(jié)構(gòu)可靠度》良好教學(xué)效果的動力和源泉。
三、《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)實(shí)踐總結(jié)
結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,下面是對《工程結(jié)構(gòu)可靠度》的教學(xué)實(shí)踐總結(jié)。
1.精心組織教學(xué),全力保證教學(xué)質(zhì)量。在學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)可靠度教學(xué)目的的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生學(xué)會如何把結(jié)構(gòu)可靠度用于自己的研究領(lǐng)域;利用多樣化的教學(xué)手段,培養(yǎng)學(xué)生理解、解決實(shí)際問題的能力。
2.拓展課堂教學(xué),開展多層次多種形式的教學(xué)活動。對于可靠度相關(guān)的概率、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)振動等數(shù)學(xué)知識,采用重點(diǎn)講解與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合,對于規(guī)范現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,科研現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,在課堂講解時穿插進(jìn)行,開設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的專題講座,開拓學(xué)生的視野,對可靠度有較深入的了解。結(jié)果表明:通過學(xué)習(xí)拓展、前沿講解和專題講座,學(xué)生鞏固了所學(xué)知識,開闊了視野,豐富了結(jié)構(gòu)可靠度的教學(xué)內(nèi)容。
3.結(jié)合科研與實(shí)際工程,提升教師素質(zhì)。做好科研課題,積極參加實(shí)際工程,可以有效提升教師的素質(zhì)。做好科研,才能把握土木結(jié)構(gòu)可靠度的快速發(fā)展,及時調(diào)整知識結(jié)構(gòu),拓展知識面,了解新技術(shù)和新方法。積極參加實(shí)際工程,才能提高動手能力,增強(qiáng)工程素質(zhì)。實(shí)踐表明:通過將科研和工程實(shí)踐成果引入教學(xué),能深入淺出,避免紙上談兵,有效增強(qiáng)教學(xué)效果。
4.考核辦法。考核采用平時成績和寫論文的形式,由于是小班,學(xué)生本科學(xué)習(xí)的背景不一樣,每個學(xué)生的論文題目和方向是不一樣的,迫使其獨(dú)立完成。經(jīng)學(xué)生的實(shí)踐說明,這種考核方法是適合該課程特點(diǎn)的一種較好的考試辦法。它既可以促進(jìn)學(xué)生掌握可靠度的基本內(nèi)容,又可以增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,并對以后的碩士論文撰寫有幫助。四、結(jié)束語。在結(jié)構(gòu)可靠度的教學(xué)實(shí)踐中,有如下幾點(diǎn)體會:(1)課程內(nèi)容應(yīng)盡可能地反映學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。課堂講義應(yīng)反映一些較成熟的、工程上適用的較新研究成果,著重從方法和思路方面加以講解。(2)教學(xué)與學(xué)生擴(kuò)展閱讀、自己查資料、寫論文相結(jié)合。培養(yǎng)學(xué)生自己就某個方向收集資料、提煉觀點(diǎn)的能力。(3)針對部分學(xué)生本科教學(xué)的背景差異,在課堂講授時,做一些查漏補(bǔ)缺的教學(xué)。該部分應(yīng)簡單易懂,并給出進(jìn)一步閱讀的參考書目或網(wǎng)址,以方便學(xué)生拓展閱讀。(4)教學(xué)與科研相結(jié)合。高水平的教學(xué)離不開科研,科研與教學(xué)相互促進(jìn),高質(zhì)量的教學(xué)需要高質(zhì)量科研的融入。
作者:楊世浩 齊甦 單位:中國地質(zhì)大學(xué)