摘要: 就PKPM在建筑業(yè)中的應(yīng)用,針對(duì)當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀的不足,分析探討課程教學(xué)改革的若干問(wèn)題,突出以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能為主的教學(xué)模式,提出了課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和考核方式等方面的改革新舉措。
關(guān)鍵詞: PKPM;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)模式;教學(xué)方法;實(shí)踐能力
0引言
隨著科技的發(fā)展,計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和建筑結(jié)構(gòu)分析理論在不斷地發(fā)展和完善,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)在建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其中由中國(guó)建筑科學(xué)研究院開發(fā)的PKPM系列軟件是目前國(guó)內(nèi)使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件之一,國(guó)內(nèi)大多數(shù)設(shè)計(jì)院結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是通過(guò)該軟件來(lái)完成的,已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須正確掌握熟練應(yīng)用的基本技能;诖耍诟咝5慕ㄖこ虒I(yè)中作為專業(yè)基礎(chǔ)課被普遍開設(shè),該課程是集實(shí)踐性、實(shí)用性為一體的專業(yè)課程,以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),教授PKPM系列軟件的基本操作以及在結(jié)構(gòu)施工圖中的應(yīng)用,學(xué)好該課程不僅能使學(xué)生掌握對(duì)軟件的熟練操作,更能使學(xué)生對(duì)以前所學(xué)建筑結(jié)構(gòu)類課程基礎(chǔ)理論知識(shí)的應(yīng)用有一個(gè)新的認(rèn)識(shí)和提高,旨在培養(yǎng)學(xué)生利用軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力,使學(xué)生具備對(duì)各種錯(cuò)綜復(fù)雜因素的綜合分析能力和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。
但是從作者在教學(xué)及研究中發(fā)現(xiàn),目前的教學(xué)現(xiàn)狀并不盡如人意,由于該課程的教材、案例等不像混凝土結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)課程那樣充足適用,教學(xué)內(nèi)容陳舊,教學(xué)手段和方法不科學(xué),教學(xué)過(guò)程沒(méi)有充分考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程,理論與實(shí)踐沒(méi)能很好的結(jié)合,教學(xué)僅停留在基本命令使用的初級(jí)層面上,不夠深入,從而使得學(xué)生在課程學(xué)習(xí)階段能掌握的設(shè)計(jì)內(nèi)容很少,以至于在后續(xù)的專業(yè)課和課程設(shè)計(jì)中,不能很好的發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn),不能靈活應(yīng)用軟件處理設(shè)計(jì)中的實(shí)踐問(wèn)題。并且考試形式單一,考核不全面,傳統(tǒng)的考核方式是筆試加機(jī)試,甚至只有筆試。由于考試時(shí)間的限制,一般出的題目較單一,只是關(guān)于基本操作命令應(yīng)用的,盡管一定程度上可以反映學(xué)生的初步學(xué)習(xí)掌握情況,但并不能將學(xué)生的真實(shí)的設(shè)計(jì)思路體現(xiàn)出來(lái)。因此,有必要對(duì)PKPM這門計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程進(jìn)行一定的研究和改革,探索出一套切實(shí)有效的教學(xué)方法,使學(xué)生真正做到學(xué)有所用。
1課程內(nèi)容的選定
PKPM是一套集建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)及概預(yù)算、施工軟件等于一體的大型建筑工程綜合CAD系統(tǒng),所以我們沒(méi)有必要教授PKPM所有的功能和命令,教學(xué)內(nèi)容需要根據(jù)專業(yè)進(jìn)行取舍。針對(duì)建筑工程專業(yè),最主要的四大課程內(nèi)容是:任務(wù)一:結(jié)構(gòu)平面計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(PMCAD);任務(wù)二:框排架計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(PK);任務(wù)三:結(jié)構(gòu)空間有限元分析設(shè)計(jì)軟件(SAT-8);任務(wù)四:基礎(chǔ)工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(JCCAD)。教學(xué)時(shí)從了解軟件的基本功能和主要技術(shù)條件入手,在學(xué)生熟悉各級(jí)菜單命令及其操作方法的基礎(chǔ),循序漸進(jìn)地掌握PMCAD結(jié)構(gòu)建模的主要步驟、荷載的輸入、計(jì)算數(shù)據(jù)文件形成、結(jié)構(gòu)平面施工圖的繪制,PMCAD接力PK、PMCAD接力SAT-8進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和配筋并繪制梁柱施工圖的方法、SAT-8(PK)接力JC-CAD、地質(zhì)資料輸入、地基基礎(chǔ)計(jì)算、繪制基礎(chǔ)施工圖等操作。
2多媒體教學(xué)新模式
為了將教師講授與學(xué)生上機(jī)更好的結(jié)合起來(lái),可將教學(xué)地點(diǎn)安排在計(jì)算機(jī)房,使聽課的學(xué)生人手一臺(tái)電腦。采用新興的多媒體教學(xué)軟件,使教師操作的內(nèi)容能同步顯示在學(xué)生機(jī)上,實(shí)現(xiàn)教師一人對(duì)學(xué)生多人的手把手教授。然后針對(duì)教師的演示安排學(xué)生動(dòng)手練習(xí),并基于這些命令去完成相關(guān)的課堂作業(yè),使學(xué)生能對(duì)所學(xué)的命令能夠通過(guò)練習(xí)得到強(qiáng)化。為了防止教師在演示過(guò)程中,學(xué)生急于動(dòng)手操作而不認(rèn)真聽講的現(xiàn)象,可通過(guò)相關(guān)的軟件控制學(xué)生機(jī)操作,在教師講解階段學(xué)生機(jī)只能觀看而不能操作,使學(xué)生真正看懂后再解控學(xué)生機(jī)進(jìn)行練習(xí),真正做到當(dāng)堂的內(nèi)容當(dāng)堂消化,效果明顯。
對(duì)于初學(xué)的學(xué)生,執(zhí)行命令時(shí)切記不要死記硬背,要教會(huì)其看命令行的提示,看懂提示并根據(jù)提示做出正確的操作,這一點(diǎn)對(duì)于真正的掌握PKPM操作是非常重要的。如果能看懂命令行的提示,即便遇到?jīng)]有學(xué)過(guò)的命令,也可以根據(jù)命令行的提示進(jìn)行操作,進(jìn)而不斷擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)和操作能力。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),掌握好基礎(chǔ)命令即可,強(qiáng)調(diào)學(xué)會(huì)對(duì)構(gòu)件建模的簡(jiǎn)化分析,應(yīng)該用哪些命令和功能去實(shí)現(xiàn),做到舉一反三。
3加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)
以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)顯示,學(xué)習(xí)PKPM最大的敵人就是遺忘,因此應(yīng)適度淡化課堂講授學(xué)時(shí),強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué),全方位將理論與應(yīng)用相結(jié)合,最大限度發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,循循誘導(dǎo),讓學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中領(lǐng)悟內(nèi)容,降低理論知識(shí)遺忘率,真正進(jìn)入理論與應(yīng)用融合的境界。
在PKPM實(shí)踐教學(xué)這一階段,可以以不同種類的工程項(xiàng)目為載體,如磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等,讓學(xué)生使用PMCAD進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模,然后接力SAT-8進(jìn)行有限元計(jì)算,再把上部結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)傳到JCCAD進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì),最后采用施工圖設(shè)計(jì)模塊對(duì)自動(dòng)生成的施工圖進(jìn)行后處理并轉(zhuǎn)換為AutoCAD圖形進(jìn)行編輯,從而完成一套工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)施工圖。在教學(xué)指導(dǎo)過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生參照實(shí)際工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求為依據(jù)來(lái)對(duì)自己所做項(xiàng)目的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選取,如對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)、結(jié)構(gòu)體系的布置方式、不同用途房間的活荷載、構(gòu)件的截面尺寸、材料的強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)和采用的直徑等的選取。并采用正確的檢查方法以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息、計(jì)算信息等輸入的正確性。如通過(guò)對(duì)整樓模型的仔細(xì)觀察,檢查構(gòu)件布置是否正確;通過(guò)平面荷載顯示校核這一模塊中的荷載圖,來(lái)分析荷載輸入的正確性等。應(yīng)讓學(xué)生知道這些提前給定的參數(shù)經(jīng)過(guò)計(jì)算后是否合理,將直接影響結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)。因此應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生仔細(xì)閱讀分析計(jì)算結(jié)果文件,即SAT-8計(jì)算完成后子菜單“分析結(jié)果圖形和文本顯示中”的內(nèi)容,包含建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息WMASS.OUT文件、周期、振型、地震力WAQ.OUT文件、結(jié)構(gòu)位移WDISP.OUT文件、內(nèi)力WNL.OUT文件、配筋WPJ.OUT文件等輸出文件。這部分內(nèi)容雖然不包含施工圖,但是是前邊計(jì)算結(jié)果的一個(gè)直觀顯示,能使我們觀察到計(jì)算結(jié)果是否符合規(guī)范,各工況下的荷載圖是否正確,結(jié)構(gòu)平面和豎向布置是否規(guī)則對(duì)稱,從而進(jìn)一步反映出前邊設(shè)計(jì)是否正確合理。教師應(yīng)對(duì)分析結(jié)果文件的常見問(wèn)題給予總結(jié)說(shuō)明,然后由學(xué)生對(duì)自己工程項(xiàng)目的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,找出參數(shù)不合理的原因,提出改正措施,修改后再計(jì)算,分析后再修改計(jì)算,直到找到理想的結(jié)果。通過(guò)這個(gè)反復(fù)試算的過(guò)程,使學(xué)生掌握模型優(yōu)化的具體方法和操作能力。結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化完成后,在進(jìn)行施工圖繪圖的時(shí)候,要求學(xué)生能夠正確選擇和使用結(jié)構(gòu)施工圖的繪圖軟件,能夠快速準(zhǔn)確地繪出施工圖。并強(qiáng)調(diào)施工圖繪制與結(jié)構(gòu)制圖知識(shí)的結(jié)合,避免在繪制結(jié)構(gòu)施工圖時(shí)出現(xiàn)很多不規(guī)范繪圖問(wèn)題,從而保證施工圖的完整性和正確性以及圖面質(zhì)量。在這個(gè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中會(huì)綜合運(yùn)用到大量以前所學(xué)的混凝土結(jié)構(gòu)、建筑抗震、地基基礎(chǔ)、工程制圖等知識(shí),這樣完成項(xiàng)目時(shí)可以大大提高學(xué)生綜合運(yùn)用以前所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,都會(huì)覺(jué)得自己的專業(yè)技能又進(jìn)步了,有強(qiáng)烈的成就感,也激發(fā)了進(jìn)一步更深入學(xué)習(xí)的積極性。
4考核方式的改革
考試是教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),是教學(xué)信息反饋的重要途徑,更是檢查教學(xué)效果、鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)、改進(jìn)教學(xué)工作和促進(jìn)學(xué)校教育目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要手段。本課程由于其實(shí)踐性教強(qiáng),傳統(tǒng)的筆試考核方法顯現(xiàn)出很多弊端,不能很好的評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,也偏離了本課程注重實(shí)踐的培養(yǎng)目標(biāo)。作者認(rèn)為應(yīng)采取筆試和機(jī)試相結(jié)合的方法,并且應(yīng)以機(jī)試作為檢驗(yàn)教學(xué)效果的主要手段。筆試主要考察學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)程序、基本理論和規(guī)范規(guī)程的掌握程度,機(jī)試主要檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)輔設(shè)計(jì)軟件的熟練程度和基本操作技能。要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)快速完成相應(yīng)的結(jié)構(gòu)施工圖的繪制。實(shí)踐證明,這種考核方式,能比較客觀的考查學(xué)生總體知識(shí)和技能的掌握情況,能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。在平時(shí)作業(yè)的要求方面,可適當(dāng)放寬時(shí)間,但一定要求學(xué)生本人動(dòng)手去做,不能眼高手低,在課堂上看教師演示時(shí)覺(jué)得很簡(jiǎn)單而缺少練習(xí),真正使用時(shí)才發(fā)現(xiàn)不會(huì)操作。并且在今后的課程里面要增設(shè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(PKPM)的課程設(shè)計(jì),也作為整個(gè)課程考核中的一部分。
5結(jié)論
對(duì)于操作性強(qiáng)的PKPM課程的教學(xué)和學(xué)習(xí),合理的選擇教學(xué)內(nèi)容,積極的采用多媒體教學(xué)新模式,加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng),運(yùn)用綜合的考試考核方式,真正的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,使學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用,掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的真本領(lǐng),這才是我們教學(xué)的最終目的。
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