0 引 言

随着合肥学院逐步推进教学模块化体系，2013年起“高层建筑结构课程”的教学改革也随之进行。模块化体系是：在明确专业能力的前提下，将专业能力具体化为能力要素，对能力要素进行优化组合形成能力单元，以各个能力单元及其对应知识单元构建形成的知识体称为“模块”，通过若干个相关模块的有机搭配，将按学科知识体系构建的专业课程体系，转变为按专业能力体系构建专业模块化体系。教学的显著特征是以“能力输出”为导向、以学生获得相应的“工程能力”为教学目标。高层建筑结构设计课程的内涵非常符合模块化教学改革的思想，另外，高层建筑结构的知识在我国“一级注册注册结构工程师”专业考试中占总分18%左右，这样高层建筑结构设计课程的教学改革顺理成章。改革教学方法，不断提升教学质量，探索研究型教学十分必要。[1]下面从能力体系、教学内容体系等几方面阐述高层建筑结构设计的教学体系改革建设。

1 能力体系

土木工程专业人才培养方案中的“结构设计能力”由工程基础知识应用能力、工程力学分析与计算能力、结构分析与计算能力、工程结构设计实现能力4个分项能力组成。其中工程结构设计实现能力的内容包括掌握结构体系的布置、结构体系工作特点；正确运用有关“规范”“规程”进行结构设计；绘制结构施工图；熟练运用工程CAD等。

依据“工程设计能力”的要求，分析梳理能力要素后，确定将结构布置、设计计算、绘图等能力进行一体化建设，将原来的高层建筑结构课程、结构CAD辅助设计课程进行整合，名称为：高层建筑结构及辅助设计“模块”。“高层建筑结构及辅助设计”模块的主要前置模块有力学类模块、混凝土结构模块、抗震模块、建筑设计模块等，后置模块为毕业设计。“高层建筑结构及辅助设计”模块是人才培养方案中的顶层专业技术模块。

前置模块有自己的能力目标，同时也为“高层建筑结构及辅助设计”模块提供能力支持。能力支持分别为：力学类模块提供普遍性计算原理方法及规定；混凝土结构模块和抗震模块提供基本构件、基本结构设计计算原理方法及规定；建筑设计模块提供结构设计的基本条件与建筑的基本要求。经过能力分解与细化后，“高层建筑结构及辅助设计”模块的能力要素为：结构选型、结构布置、结构计算参数确定、结构计算、结构抗震设计、施工图设计，归纳教学能力目标为：运用现行有关“规范”手工进行一般高层建筑结构设计的能力；运用现行有关“规范”解决高层建筑施工中遇到的需要一般变更设计问题的能力；熟练使用建筑结构CAD技术进行一般高层结构的工程设计能力，以上3项能力中均包括正确绘制结构施工图的能力。

2 教学内容体系

围绕教学能力目标，确定教学单元。确定教学单元的基本思想是按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3(以下简称《规程》)的要求进行编排，同时考虑建筑结构CAD和工程实践要求。教学内容单元包括：(1)高层建筑结构体系的性态、工程要求；(2)高层建筑结构荷载与地震作用、效应组合；(3)框架结构内力与位移计算、构造设计；(4)剪力墙结构内力与位移计算、构造设计；(5)框架——剪力墙结构内力与位移计算、构造设计；(6)建筑结构CAD技术(理论教学+实践教学)；(7)高层混凝土结构工程设计(实践教学)。新构建教学单元与公认成熟的教学单元不要有过多的变化，毕竟“高层建筑结构设计”是比较成熟的传统课程。

③对刀：分别用1、2、3号刀试切端面和外圆，设置好刀偏表，并用“X磨损”留好0.3的余量，为粗、精车做好准备。

各教学单元内的教学知识内容整合是改革的一项重点工作。为了实现“工程能力”，教学知识内容一定具有针对性。在知识整合中，分析各个相关模块之间知识的相关性、相容性、独立性，避免相同的知识内容重复出现在不同的模块中；对于同属一个知识领域的知识内容，根据模块输出能力特点，按照知识的连贯性、逻辑性、深化性分布在不同模块中[2]。“高层建筑结构及辅助设计”模块重点组织突出高层建筑结构设计所要求的专项知识，紧紧围绕《规程》的要求规定、同时兼顾“行业”考试的特点，从理论、计算、基本规定等方面确定教学知识内容。

设计题目都是来自实际工程，先给出一定的参数和条件，学生在这样的条件和基础上进行下一步设计。设计题目有高层框架结构设计、高层剪力墙结构设计、高层框架—剪力墙结构设计，学生根据自己的具体情况选择适合自己的题目。完成一个设计阶段，与实际工程的设计对比，找出自己存在的问题，提出解决问题的方式、方法。

根据能力—知识体的容量确定本模块的学时、学分。学习总量160学时，其中：课堂理论教学32学时；上机教学24学时；设计实践教学24(独立一周)学时；自主学习80学时。整个模块5个学分，其中理论教学2学分、上机教学1.5学分、设计实践教学1.5学分。

再例如，建筑结构CAD技术单元。主要教学内容有；结构建模、结构构件参数输入、结构计算、计算结果检查、绘制结构施工图。能力要求：(1)正确建模、正确输入参数；(2)判断计算结果的正确性；(3)结构模型与结构整体指标的影响关系；(4)正确绘制施工图。

3 教学授课体系

3.1 课堂理论教学

教学的主要方式是围绕案例来展开,实施案例教学，拓宽专业视野[3]。一般高层房屋建筑施工图为条件基础，按照结构设计的基本程序要求，将教学内容逐渐在图纸上开展，完成从结构选型、结构布置、整体参数计算、结构计算(不同结构用不同理论)到结构施工图绘制等过程。

3.4 微小RNA 微小 RNA(MicroRNA，miRNA)是高度保守的非编码RNA，它是细胞增殖、生长、分化、迁移和凋亡过程中重要的调节因子。研究表明，miR-21过表达通过调节PTEN基因在卵巢透明细胞癌的发生发展中起重要作用。另一项研究证实miR-191可通过调控组织抑制金属蛋白酶(TIMP)表达在子宫内膜异位症恶变过程中发挥重要作用。TIMP是一种凋亡蛋白，它的表达与细胞生长及侵袭呈负相关。由于miRNA在血液循环中稳定存在，易于检测，因此许多研究者认为miRNA可以作为肿瘤筛查、诊断和预后评估的新指标。

教学中采用讲解、分析、讨论相结合，板书、多媒体相结合等多种手段提高教学效率。[4]

3.2 计算机教学

上机教学的重点是使学生掌握一种设计软件的应用、掌握高层混凝土结构设计流程、正确理解结构工作性态，进而达到“能力”培养。指导学生进行计算机设计为主、教师讲解为辅。计算机辅助设计训练分为参数确定、结构性态分析、能力输出3个过程(如图2)开展。为了便于找出差距、提出解决办法，利于设计水平的提高，学生熟悉软件后，选择实际工程进行练习。

 

图1 教学知识点讲解框图

图2 辅助设计训练的流程图

3.3 工程设计教学

工程设计教学贯穿教学的全过程[5]。教学开始之初就将设计任务布置下去，要求学生随着教学进度逐步开展设计工作，将集中课程设计模式转换为连续阶段性设计成果积累。每个设计过程严格按照《规程》要求进行，学习效果较好。

例如，高层建筑结构体系的性态、工程要求单元。主要教学内容有：《规程》推荐的结构体系及特点、各结构体系布置的基本思想和具体手法、结构体系结构规则要求。能力要求：(1)定性进行结构布置；(2)定量布置结构构件；(3)定量计算结构规则性指标；(4)定性判定结构规则性。

若f(x)∈C[a,b]I D[a,b]，则∃ξ∈(a,b)，使得 f(b)+f(a)=f′(ξ)(b-a)。

“高层建筑结构设计”涉及的公式多、定性的指标多。为了使学生更好地掌握知识、提高听课效果，借鉴 “一级注册注册结构工程师”专业考试的形式，考试时可以写携带相关的“书籍”“规范”还包括自己的读书笔记。

3.4 学生自主学习

自主学习的题目有高层混凝土结构的结构布置；水平作用下框架效应计算；一榀高层框架结构计算设计；一片高层剪力墙结构计算设计等。学生在以上题目中选择3个题目来规划自己的学习，每个题目下有具体的学习内容、学习要求。

4 能力考核体系

(1)笔试考核。拟定试题的基本思想既注重知识点的考核、也要考虑知识结构相对完整性，在一定的资料背景下完成几个知识点的考核。举例，某A级高度高层钢筋混凝土剪力墙结构，PKPM结构计算软件计算的结构振动周期结果(如表1)(人工调整了顺序)。计算说明该结构的扭转刚度是否满足要求(5分)？考点为:参数甄别,参数相关关系,结构计算结果,规范要求规定,判断刚度情况等，每个点1分。

 

表1 结构振动周期

  

周期/秒平动系数(X+Y)扭转系数2.36950.90 ( 0.90+0.00 )0.101.99430.31 ( 0.00+0.31 )0.691.23050.02 ( 0.02+0.00 )0.982.83950.80 ( 0.00+0.80 )0.20………………

是我不好，给你带来了麻烦，我走了，好好珍重自己！大夫说你肾虚，酒后加重，切记不要贪酒，按时服药。记得每天早上喝水，坚持下去，对心脑血管有益。手机、项链、戒指是你的，我不要，还有房产证，都在抽屉里。你好好回家过日子吧，只要你幸福我就心安了！

(2)辅助设计考核。考试时间长度一般为240分钟，题目为多层钢筋混凝土框架结构设计。考核内容包括：结构建模；荷载输入；楼层组装；结构分析；形成施工图；存在问题与处理。考试结束后学生提交工程设计文件(电子)、设计中遇到的问题与处理方法、以及没有解决的问题等(手写卷)。

(4)自主学习考核。自主学习一个阶段完成后就进行一次考核，目前采用三次考核。总的成绩取三次成绩的平均值。

(3)工程设计考核。整个教学过程结束后，学生提交设计成果。学生提交的成果验收合格后，起评分为60分，余下分值采取答辩的方式评定，满分100分。

教学过程按提出问题、解决问题、能力输出3个过程(如图1)开展，计算结论与规范对比后再回到提出问题部分，若有问题再循环，若无问题循环结束。这样知识点与能力输出形成了良好的循环，同时在每个部分内有小循环，使能力与知识良好结合。

(5)考核成绩汇总。成绩一为理论考核成绩(50%)+自主学习成绩考核(40%)+读书笔记(10%)；成绩二为辅助设计考核成绩：成绩三为工程设计考核成绩。

5 改革成效与存在问题

5.1 改革成效

改革开始到现在有4年的时间，在校内进行了两次汇报交流。教学活动中对“模块”的组成内涵、教学执行等各个环节不断地完善、实践、再完善、再实践，建立了相对稳定的“高层建筑结构及辅助设计”教学体系(如图3)。教学体系中各部分的逻辑关系清晰，整个体系以“工程能力”开始执行，经历中间各个环节又回到“工程能力”，系统只有一个“工程能力”的出口和进口。

教学资源是教学内容的主要载体。根据巴班斯基教学过程最优化理论，最优化的教学内容应符合“实践价值”符合“学生年龄可能性”符合“规定学习该材料的时数”等。[11]因此，视听说教学资源应适量、应适切和重实践。首先，所选资源的“视听”与“说”比例恰当，避免“只听不说”“只说不听”；其次，所选资源的主题应有关联性，即，听说资源互为补充；再次，所选资源应贴近时代,学生能学以致用。

形成了完整的“模块”描述、讲义、课件等教学文件，教学模式、考核模式基本稳定。经过授课、设计实践、考核等教学环节体系化落实，到达“能力期望”的学生都具有了良好的工程设计能力。学生毕业后的知识、能力与行业标准要求有效融合，降低了企业用人培养的成本。

2018年上半年，在房价整体企稳的背景下，租房市场价格有了比较明显的上涨，特别是一线城市，超过60%的租房家庭感受到租金上涨的压力，甚至有8%的家庭，租金涨幅超40%。紧随其后的是新一线城市，约半数租房家庭感受到了房租上涨的压力。

  

图3 教学体系执行的流程图

5.2 存在问题

“高层建筑结构及辅助设计”模块的教学内容特点是理论性强，计算繁琐[6]，涉及到的知识面(点)多，设计结果的标准性强。为了保证学生在有限的时间内达到有效的设计能力，目前的知识—能力体内涵重点突出了，但不够全面。如“复杂高层建筑结构体系”的设计计算，没有纳入教学范畴内。

教学讲义建设不够完善，工程实例的内容比较薄弱，现行教材的内容与我们的教学思想有一定的冲突。教材建设将是下一步工作的重点。

图5a为不同加热速率下CaCO3的转化率α随时间t的变化情况，其中小图是同一样品在TGA中100℃/min和50℃/min的测量结果。从图5a可以看出，在急速加热器内CaCO3完全反应仅需8 s，而在TGA测试中则需900 s，由此可知急速加热器反应速率明显快于同条件下的TGA。图5b是转化率α随温度T的变化情况，随升温速率的增大，CaCO3完成分解的温度升高，起始转化温度升高。样品的瞬时加热出现快速反应阶段，使得反应速率在初始阶段随转化率的增大而增快直到最大值，揭示了其急速升温特性，可见加热速率的提升有利于加快CaCO3整体反应过程的反应速率。

参考文献：

[1] 张富安.改革教学方法 探索研究型教学[J].中国大学教学，2012(1)：65-67.

[2] 安静波.高层建筑结构设计课程的教学改革与实践[J].高等建筑教育，2014,23(2)：44-47.

[3] 王晓萍，刘玉玲.“以学生为中心”的教法、学法、考法改革与实践[J].中国大学教学，2017(6)：73-76.

[4] 黄音，简斌，杨红.多媒体在高层房屋结构设计课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2014，23(2).133-135.

[5] 牛海成，徐海兵.面向可持续发展的高层建筑结构设计课程教学改革探讨[J].高等建筑教育，2013，22(2):72-75.

[6] 刘金云，刘文祥.基于学生生源特点探讨高层建筑结构课程教学改革[J].高等建筑教育，2010，19(3)：64-66.