徐漢勇，雷 鳴，唐仁華

(長(zhǎng)沙學(xué)院土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410022)

自2017年開始，土木工程專業(yè)評(píng)估被納入全國(guó)工程教育認(rèn)證的整體框架，標(biāo)志著專業(yè)評(píng)估將嚴(yán)格按照工程教育認(rèn)證的核心理念和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行.以學(xué)生為中心是工程教育認(rèn)證的三大核心理念之一[1]，要求在各人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)過程中，必須以學(xué)生的素質(zhì)能力為中心.以課程教學(xué)為例，所有教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)考核必須支撐該課程對(duì)應(yīng)的能力目標(biāo).同時(shí)，社會(huì)需求度作為工程教育認(rèn)證的五大評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一[1]，指出課程體系設(shè)計(jì)和課程教學(xué)的確定應(yīng)由企業(yè)或行業(yè)專家參與，而課程體系設(shè)計(jì)和課程教學(xué)都是緊緊圍繞學(xué)生的能力目標(biāo)，表明課程對(duì)應(yīng)能力目標(biāo)的確定也應(yīng)符合社會(huì)需求適應(yīng)度的要求.

《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程是土木工程專業(yè)建筑工程方向本科教育的一門重要的專業(yè)課，是以建筑工程為載體，結(jié)合學(xué)生已學(xué)的力學(xué)知識(shí)和工程結(jié)構(gòu)知識(shí)，運(yùn)用PKPM結(jié)構(gòu)軟件建立結(jié)構(gòu)模型、計(jì)算并判斷結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，并繪制結(jié)構(gòu)施工圖.相比土木工程專業(yè)建筑工程方向其他專業(yè)課程，《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程涉及更廣泛的理論知識(shí)，相關(guān)的課程主要包括《房屋建筑學(xué)》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、《建筑抗震設(shè)計(jì)》、《工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計(jì)原理》、《土力學(xué)》和《基礎(chǔ)工程》等，又涉及國(guó)家規(guī)范和圖集，如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》等，且實(shí)踐性較強(qiáng).因此，國(guó)內(nèi)一些教學(xué)研究者對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了研究，韋正偉[2]結(jié)合相關(guān)國(guó)家規(guī)范，對(duì)利用PKPM結(jié)構(gòu)軟件里的SATWE子模塊進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和配筋計(jì)算時(shí)相關(guān)各參數(shù)的含義與取值、以及計(jì)算完成后相關(guān)關(guān)鍵性指標(biāo)參數(shù)的含義進(jìn)行了分析，王娜[3]指出，由于該課程教學(xué)和工程項(xiàng)目緊密相關(guān)，提出了項(xiàng)目教學(xué)法，黃麗芬[4]對(duì)該課程的課前教學(xué)準(zhǔn)備、課程教學(xué)和作業(yè)布置等進(jìn)行了探討，指出課前教學(xué)教師應(yīng)以學(xué)生角度進(jìn)行備課、了解學(xué)生對(duì)課程的掌握程度，樂進(jìn)發(fā)[5]提出了“四階段”的教學(xué)模式，即課程教學(xué)階段、PKPM輔助設(shè)計(jì)競(jìng)賽階段、校外實(shí)習(xí)階段和畢業(yè)實(shí)習(xí)階段，通過豐富的實(shí)踐教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，魯麗君[6]指出了在PKPM結(jié)構(gòu)軟件的PMCAD子模塊、SATWE子模塊、JCCAD子模塊的教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生普遍容易出現(xiàn)的問題，如荷載輸入、參數(shù)取值等.前人豐富的研究成果對(duì)《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程的教學(xué)提供了寶貴的參考價(jià)值，但主要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)存在的問題等方面開展研究，研究思路并未基于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，因此，本文將基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程教學(xué)的能力目標(biāo)、主要教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)施和教學(xué)考核等方面開展研究.

1 基于社會(huì)需求度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師能力要求

工程教育專業(yè)認(rèn)證的社會(huì)需求度要求在確定課程體系和課程內(nèi)容時(shí)應(yīng)進(jìn)行社會(huì)調(diào)研，使之與行業(yè)需求的能力一致，而能力的確定勢(shì)必與學(xué)校定位和職業(yè)崗位相關(guān).對(duì)于應(yīng)用型大學(xué)，土木工程專業(yè)建筑工程方向畢業(yè)生的崗位主要為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師和工程一線管理工程師.因此，結(jié)合多位從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十年以上、具備高級(jí)工程師職稱和國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師應(yīng)具備的能力進(jìn)行了調(diào)研.經(jīng)匯總，得出的能力要求如下：

(1)熟悉框架結(jié)構(gòu)、框-剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等各類結(jié)構(gòu)體系；

(2)熟悉獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等各類基礎(chǔ)形式；

(3)熟悉各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)概念；

(4)熟悉常用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求；

(5)能應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模；

(6)能對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析判斷；

(7)能繪制結(jié)構(gòu)施工圖.

2 《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程的能力目標(biāo)

根據(jù)結(jié)構(gòu)工程師的能力要求，尤其是能力要求(4)～(8)條，并結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的建議，確定了《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程的能力目標(biāo)，具體為：

(1)熟悉PKPM結(jié)構(gòu)軟件運(yùn)行思路

(2)能運(yùn)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)；

(3)能根據(jù)與建筑布置協(xié)調(diào)的原則對(duì)結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件進(jìn)行初步布置；

(4)能根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行次要構(gòu)件初步布置；

(5)能根據(jù)規(guī)范給出的建議和構(gòu)件承載范圍對(duì)構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行初步確定；

(6)能利用PMPK結(jié)構(gòu)軟件對(duì)初步確定的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行建模；

(7)能利用規(guī)范和相關(guān)理論課程知識(shí)確定PKPM結(jié)構(gòu)軟件中用于結(jié)構(gòu)計(jì)算的參數(shù)含義和取值；

(8)能利用規(guī)范和相關(guān)理論課程知識(shí)分析結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)；

(9)能利用國(guó)家圖集理解PKPM結(jié)構(gòu)軟件給出的構(gòu)件配筋圖；

(10)能利用規(guī)范和相關(guān)理論課程知識(shí)進(jìn)行柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì).

3 《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程主要教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程能力目標(biāo)，確定了該課程的主要教學(xué)內(nèi)容，具體如下：

根據(jù)課程能力目標(biāo)(1)，先指出PKPM軟件的結(jié)構(gòu)模塊主要包括PMCAD模塊、SATWE模塊、TAT模塊、墻梁柱施工圖模塊和JCCAD模塊，接著指出各模塊的具體用途，在此基礎(chǔ)上，指出各模塊之間的相關(guān)性，即PKPM結(jié)構(gòu)軟件的總體思路.

根據(jù)課程能力目標(biāo)(2)，并結(jié)合《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程、《建筑抗震設(shè)計(jì)》課程和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，指出在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)理解結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則、豎向不規(guī)則和變形縫設(shè)置的具體內(nèi)涵及應(yīng)用.

根據(jù)課程能力目標(biāo)(3)和(4)，并結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程、《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，指出在結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)協(xié)調(diào)建筑施工圖進(jìn)行布置、框架梁的布置應(yīng)與框架柱形成水平雙向承重體系、間隔墻下應(yīng)布置梁、當(dāng)樓板面積較大時(shí)應(yīng)布置次梁等內(nèi)容與應(yīng)用.

根據(jù)課程能力目標(biāo)(5)，并結(jié)合《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程、《建筑抗震設(shè)計(jì)》課程、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，指出在初步確定豎向構(gòu)件截面尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)受荷范圍、層數(shù)和軸壓比限值進(jìn)行確定，在確定水平構(gòu)件截面尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)跨度和規(guī)范給出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行確定.

根據(jù)課程能力目標(biāo)(6)，先結(jié)合《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》和《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》等課程中關(guān)于“結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖”的概念和內(nèi)容，指出“利用PMCAD模塊建立結(jié)構(gòu)模型”的具體思路，接著指出PMCAD模塊各組成部分與該思路的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系，再指出PMCAD模塊各組成部分的具體操作.

根據(jù)課程能力目標(biāo)(7)，指出“SATWE模塊或TAT模塊”中與設(shè)計(jì)參數(shù)最相關(guān)的選項(xiàng)為“分析和設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義”，并結(jié)合相關(guān)課程具體講解該選項(xiàng)中各參數(shù)的物理意義、取值和應(yīng)用，接著根據(jù)課程能力目標(biāo)(8)，并結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》和《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》等課程，指出“SATWE模塊或TAT模塊”中關(guān)于結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的具體內(nèi)容，如軸壓比、梁是否超筋、周期比、位移比、撓度比、剪重比、剛重比校核等，并分析超限原因和解決措施.

根據(jù)課程能力目標(biāo)(9)，先結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》對(duì)梁平法施工圖、柱平法施工圖和剪力墻平法施工圖的制圖規(guī)則進(jìn)行詳細(xì)講解.接著，講述利用墻梁柱模塊繪制墻梁柱施工圖的操作，并對(duì)各施工圖進(jìn)行識(shí)讀.再結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程，指出鋼筋混凝土樓板的設(shè)計(jì)步驟、計(jì)算方法、驗(yàn)算內(nèi)容和施工圖繪制要求，在此基礎(chǔ)上，講述如何利用PMCAD模塊中的“畫結(jié)構(gòu)平面圖”輸入鋼筋混凝土樓板設(shè)計(jì)時(shí)的各已知條件、如何選擇計(jì)算方法、如何查看驗(yàn)算內(nèi)容和如何繪制板配筋圖.

根據(jù)課程能力目標(biāo)(10)，先結(jié)合《基礎(chǔ)工程》課程和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，指出柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)必須提供的已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容.接著，講述如何利用JCCAD模塊確定各已知條件、如何查看設(shè)計(jì)結(jié)果和繪制基礎(chǔ)施工圖.

4 《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程教學(xué)實(shí)施

由《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程教學(xué)內(nèi)容可知，該課程涉及的理論知識(shí)多而廣、與工程相關(guān)性強(qiáng)、軟件操作性強(qiáng)，且在實(shí)際教學(xué)中，課時(shí)量常為24課時(shí)，致使教學(xué)內(nèi)容針對(duì)的工程類型有限.為能較好地提高教學(xué)質(zhì)量，在實(shí)際教學(xué)中針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容采用以下不同的教學(xué)方法：

(1)知識(shí)歸納法：對(duì)于PKPM結(jié)構(gòu)軟件概述、結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布置方案、構(gòu)件截面尺寸初步確定，以及與PKPM結(jié)構(gòu)軟件各模塊相關(guān)理論課程知識(shí)和規(guī)范規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，側(cè)重于理論知識(shí)的總結(jié)和整理，因此，采用知識(shí)歸納法，并以PPT和PDF形式進(jìn)行教學(xué).

(2)項(xiàng)目教學(xué)法：考慮到該課程理論知識(shí)是以服務(wù)于工程設(shè)計(jì)為目的，軟件操作的目的是將設(shè)計(jì)構(gòu)思通過軟件變成施工圖，因此，在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布置方案、構(gòu)件截面尺寸初步確定的教學(xué)內(nèi)容中，引入一個(gè)典型工程案例以及對(duì)應(yīng)完整的建筑施工圖，應(yīng)用之前采用知識(shí)歸納法講授的理論知識(shí)完成該工程的概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布置方案和構(gòu)件截面尺寸估算.同時(shí)，在軟件操作相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容中，繼續(xù)以該典型工程為案例，應(yīng)用之前采用知識(shí)歸納法講授的與PKPM結(jié)構(gòu)軟件各模塊相關(guān)理論課程知識(shí)和規(guī)范規(guī)定完成軟件操作.

(3)課堂教學(xué)互動(dòng)法：考慮到該課程設(shè)計(jì)的知識(shí)面較廣，且各教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)著各具體能力目標(biāo)，為提高教學(xué)質(zhì)量，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，采用向?qū)W生提問題和學(xué)生向老師提問題形式的課堂教學(xué)互動(dòng)法.

(4)學(xué)生實(shí)踐法：考慮到該課程目的之一是學(xué)生能熟練操作PKPM結(jié)構(gòu)軟件，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性.因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)中，尤其是與關(guān)鍵操作相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容中，在完成了理論知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)上，安排一定的時(shí)間進(jìn)行上機(jī)操作.

(5)優(yōu)秀課程平臺(tái)互動(dòng)法：考慮到課時(shí)有限，在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，主要是以平屋頂?shù)目蚣芙Y(jié)構(gòu)作為工程案例，而在實(shí)際中，坡屋頂?shù)目蚣芙Y(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等形式普遍得到應(yīng)用.因此，為使學(xué)生能獲得更多的知識(shí)，充分利用優(yōu)秀課程平臺(tái)，制作相關(guān)錄像，并上傳到平臺(tái)，供學(xué)生學(xué)習(xí).同時(shí)，在優(yōu)秀課程平臺(tái)的“問題討論”模塊，提出一些專業(yè)問題與學(xué)生進(jìn)行討論.

5 《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程考核

工程教育專業(yè)認(rèn)證考核實(shí)際上能力考核，根據(jù)該要點(diǎn)，考慮到該課程不同教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)著具體的能力目標(biāo)，因此，采用過程考核和期末考核兩種方式：

(1)過程考核：根據(jù)各課程能力目標(biāo)，布置相應(yīng)作業(yè)，根據(jù)作業(yè)情況，并結(jié)合課堂教學(xué)互動(dòng)和優(yōu)秀課程平臺(tái)互動(dòng)，對(duì)該能力進(jìn)行總體考核，并分析存在的問題，根據(jù)持續(xù)改進(jìn)理念，進(jìn)行改進(jìn).

(2)期末考核：提供一套完整的建筑施工圖，采用上機(jī)考試的方式，要求學(xué)生利用PKPM結(jié)構(gòu)軟件遞交整個(gè)計(jì)算文件，該文件包含結(jié)構(gòu)布置方案、構(gòu)件截面尺寸、計(jì)算參數(shù)、計(jì)算結(jié)果文件、梁配筋施工圖、柱配筋施工圖、基礎(chǔ)平面布置圖、基礎(chǔ)施工圖和板配筋施工圖，必要時(shí)提供文本文件進(jìn)行說明，成果涵蓋該課程的全部能力目標(biāo).

6 結(jié)論

工程教育專業(yè)認(rèn)證本質(zhì)是能力考核，該理念貫穿各人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)，尤其是課程教學(xué).根據(jù)專業(yè)認(rèn)證社會(huì)需求度的要求，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師的能力要求進(jìn)行了社會(huì)調(diào)查，在此基礎(chǔ)上確定了《PKPM結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用》課程的具體能力目標(biāo)，并以此確定了該課程的具體教學(xué)內(nèi)容.根據(jù)各教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)確定了相應(yīng)的教學(xué)方法，最后根據(jù)各能力目標(biāo)和工程教育專業(yè)認(rèn)證的持續(xù)改進(jìn)理念，確定了該課程的具體考核方式和考核內(nèi)容.