浅析结构设计竞赛对大学生综合能力的培养

李扬+汪秋红

（湖北工业大学建筑工程系，湖北 武汉 430068）

摘要：大学生结构设计竞赛是一项极富创新意识和挑战意识的科技竞赛，但受到参赛经验以及培养理念及模式等方面的限制，部分高校在参加大学生结构设计竞赛的过程中，教师的积极引导作用常难以充分發挥，学生的综合能力并未通过竞赛得到有效提高。结合大学生结构设计竞赛指导教师的经历，就目前大学生综合素质发展方面面临的问题进行深入分析。以第八届中南地区大学生结构设计竞赛为例，对如何通过大学生结构设计竞赛实现大学生综合能力的培养进行分析和研究，所得结论供国内同行借鉴和参考。

关键词：大学生结构设计竞赛；综合能力；创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）18-0212-02

一、引言

大学生结构设计竞赛作为土木工程专业创新性和实践性最强的学科竞赛，是教育部确定的全国九大大学生学科竞赛之一，如何充分发挥竞赛对土木工程专业实践教学的指导作用，对未来卓越土木工程师培养计划的顺利实施具有重要的意义。结合近年来多次指导省级以及国家级大学生结构设计竞赛的经历，就目前结构设计竞赛在大学生创新能力培养方面面临的问题进行深入分析，以第八届中南地区大学生结构设计竞赛为例，对如何通过大学生结构设计竞赛实现大学生综合能力的培养进行分析和研究，供国内同行借鉴和参考。

二、当前结构设计竞赛所面临的主要问题

（一）大学生结构竞赛指导方法和指导体系仍不健全

目前，许多高校仍缺乏科学系统的大学生结构竞赛指导方法和指导体系。许多高校在竞赛中只重视拿不拿奖，而不重视如何通过竞赛培养学生灵活运用知识的技能。竞赛指导多数停留在让参赛学生埋头苦练上，因而尚未形成科学系统的大学生结构竞赛指导方法和指导体系，其指导水平远未能达到教学艺术的高度。同时，目前许多高校筹备结构设计竞赛时，教师的指导与学生的自主创新之间尚无法得到全面的协调。

（二）对学生专业知识拓展的限制

目前，以专业知识指导结构设计竞赛，反过来以结构设计竞赛促进专业课程教学的有效互动模式还没有形成，在很大程度上制约了竞赛向专业课程反馈、促进作用的发挥。比如，部分学生虽然能够动手制作承载力较高，且外观精美的结构模型，然而在竞赛模型展示阶段，一被问到有关结构力学、材料力方面的知识，学生却常常回答的“驴头不对马嘴”。因此，构建一套结构设计竞赛反馈指标体系，评价土木工程专业学生对专业知识的应用能力，促进专业课程教学，是目前需要深入研究的课题。

三、高校大学生结构设计竞赛培养模式的建议

针对目前结构设计竞赛在培养大学生综合能力领域所面临的主要问题，笔者提出如下改进建议，为结构设计竞赛对大学生综合能力的培养模式提供一点参考。

（一）构建结构设计竞赛实践培训与专业理论相结合的教学模式

由于结构设计竞赛的参赛同学多为二年级或三年级学生，二年级学生已学完理论力学，正在学习材料力学，三年级学生已学完理论力学和材料力学，正在学习结构力学和钢筋混凝土结构、桥梁设计等专业课。通过结构设计竞赛中的指导，促使学生将所学力学知识以及其他相关专业课知识直接进行应用，从而增强大学生的知识综合运用能力、理论联系实际的能力、动手动脑的创新能力以及力学分析软件的应用能力，实现学生基本专业素质的提高。结合土木工程的各专业模块（如建筑工程方向、道路与桥梁工程方向等）开设符合专业特点的结构创新设计讲座，将科技创新活动纳入实践课程教学体系中，更能突出其在实践创新能力培养中的地位和作用。讲座知识可涵盖不同模块的专业创新内容，如建筑工程方向可以房屋建筑结构为主，道路与桥梁工程方向可以桥梁结构为主，满足不同模块学生的要求。结构创新设计讲座可结合专业课的实践性教学环节来设置，开设诸如构件模型（如梁、板、柱、墙、基础等）、结构模型（建筑、桥梁、高耸结构、大跨及空间结构等）设计制作及加载试验等一系列内容的创新实践讲座。开设创新设计讲座将有助于增强学生对专业知识的直观认识和理解。

（二）建立以结构设计竞赛为平台的教师教学与科研团队

以第八届全国结构设计大赛为例，为了能在此次大赛中取得好成绩，湖北工业大学特组织了结构设计大赛指导老师团队，其中以苏骏教授为主要负责人，团队成员包括余佳力老师（主要从事结构工程研究）、张晋老师（主要从事力学专业研究）和李扬老师（主要从事材料耐久性研究）。在大赛筹备期间，苏骏教授总负责比赛准备阶段的组织和策划，具体包括试验加载设备的购买引进、与其他兄弟高校的交流沟通，并对结构选型方案的最终确立进行审核；余佳力老师主要负责队员的招募和选拔，并引导学生进行结构模型的选型；张晋老师主要负责进行结构模型的力学仿真分析，将分析过程及方法传授给学生；李扬老师主要负责对学生进行材料性能试验方面的培训、计算说明书撰写能力的培养等。每个指导老师均充分发挥了自己的专业优势，实现了整个指导队伍的良性循环发展。

四、培养实例

结合第八届中南地区大学生结构设计竞赛的指导经历，通过对师生竞赛准备过程及竞赛具体环节的结果分析，给出切实可行的培养和指导建议。结构设计竞赛在准备过程中基本分为如下几个环节：

1.在确立结构方案阶段。指导老师初步向学生提供几种可行的结构方案，由学生结合自己的理论分析和模型加载效果进行结构方案的改进，或另行确立结构方案。应予以指出的是：该阶段老师不要直接指定结构的方案，而是让学生自己去思考和确定，从而激发学生的设计热情和创新意识。

2.在理论分析阶段。指导老师向学生进行了有关Ansys以及Sap2000有限元分析软件培训，并要求学生把拟设计的结构构件制作成试件进行受力性能试验分析，从而让学生了解竹材的力学性能，为理论分析提供参考依据。该阶段，教师不要代替学生完成理论分析，而是掌握“授之以鱼不如授之以渔”的道理，要求学生切实提高力学分析和试验研究的能力，为日后开展更深入的理论创新研究打下坚实的基础。

3.进行模型制作和加载试验。在初步确定了结构的制作方案之后，要求学生进行模型的制作并进行加载试验，通过试验结果对模型进行改进。通过反复试验加载实现结构的优化，提交最终的模型方案。在这个阶段，要切实通过该环节提高学生的动手实践能力、试验分析能力。同时应在该环节完全模拟结构设计大赛正式举办的过程，从而使学生克服参赛时紧张、焦虑的情绪，培养良好的心理素质。

4.正式参加比赛期间。要求学生在认真完成自己模型的同时，利用空余时间与其他高校师生交流有关结构模型设计方面的经验，在模型展示和加载阶段认真研究他人模型的优劣。

五、总结

通过结构设计竞赛对大学生综合能力进行培养，才能真正体现大学生结构设计竞赛的价值和意义。结合自身大学生结构设计竞赛的指导经历，对高校大学生结构设计竞赛培养模式的建议提出了建议：构建结构设计竞赛实践培训与专业理论相结合的教学模式，建立以结构设计竞赛为平台的教师教学与科研团队，由此提高学生参与科技创新活动的热情，并促进土木工程创新团队的培养、教学与科研团队的组建，实现土木工程学科学术与研究的纵深发展。

参考文献：

[1]陈天虹，葛龙威，吴建华，等.从大学生结构设计竞赛看学生创新应用能力的培养[J].浙江科技学院学报，2005，17（4）：298-300.

[2]贾传果，张川，李英民，等.结构设计竞赛对土木工程专业本科教育重要性的探讨[J].高等建筑教育，2014，23（1）：133-135.

收稿日期：2016-11-29

基金项目：湖北工业大学教研项目：《基于结构设计竞赛的大学生创新能力培养研究》，课题编号：2014066

作者简介：李扬（1986-），男，工学博士，讲师，研究方向：混凝土结构教育教学研究。