建筑抗震设计课程模块化教学方法探索
摘 要 基于建筑抗震设计课程特点和课程教学中存在的问题，提出模块化教学方法，优化教学内容，将教学内容分为四个模块，针对不同的模块内容，采用理论与工程相结合的教学方法，使学生深入理解建筑抗震设计理论与设计方法，具备独立分析建筑结构工程抗震问题的能力，对应用型本科院校的抗震教学有借鉴意义。
关键词 建筑抗震设计课程；模块化教学方法；应用型本科院校；微课
中图分类号：G642.3 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2018）12-0072-03
1 课堂特点和教学存在的问题
课程特点 建筑抗震设计是一门理论性、实践性、综合性较强的学科，是土木工程专业重要的专业课之一，主要有以下几个方面特征。
1）公式、规范条文多，内容较抽象[2]。课程中存在较多抽象、难懂的知识点，如单自由度、多自由度结构动力反应分析和相关的动力反应方程的建立等。教材中引用大量规范条文，而学生不知从何而来，如钢筋混凝土结构设计中抗震构造措施及抗震设计内力调整等。有些教材中规范条文抄录不完整，而学生不知道如何查阅《混凝土结构设计规范》《高层建筑混凝土结构技术规程》等，束手无策。
2）涉及学科广泛，理论基础知识要求高[3]。课程设置在大三下学期，其先修课程主要有高等数学、材料力学、结构动力学、混凝土结构设计原理、混凝土结构设计、砌体结构、钢结构、理论力学、建筑工程材料、土木工程施工技术、土力学、基础工程等一系列专业基础课程，理论知识的综合运用要求较高。
3）缺少课程设计、课程实验等实践环节。课程开设在毕业设计前，一般不安排抗震小课题。实践环节缺失，而学生后期毕业设计涉及很多抗震设计知识，这无疑会影响学生毕业设计的开展。
教学存在的问题
1）课程设置内容多，学时少。对于抽象、难懂的抗震理论知识，教师大多还是采用传统“填鸭式”教学方法，学生感觉枯燥、乏味，缺少学习积极性。
2）涉及专业基础课程较多。对于应用型本科院校学生来说，大部分学生对于所学专业基础知识掌握不扎实，缺乏对知识的系统梳理，来不及消化这么多基础知识，在课程开始就可能失去学习兴趣。
3）学生现状。应用型本科院校学生就业相对较难，部分学生选择考研，很多学生忙于找工作、找实习单位，无心学习；课程讲授以课堂教学为主，缺少相关的时间练习，学生在实际工作中不知如何应用，很难激发学习兴趣。
针对建筑抗震设计课程特点以及存在的教学问题，教师应该思考如何将枯燥的课程内容化繁为简，如何一改传统“填鸭式”教学，采用多样化的教学手段，将知识讲解的通俗易懂。本文对以下教学内容、方法进行了探索。
2 优化教学内容，化繁为简
建筑抗震设计课程涉及学科知识多，内容又与其他学科存在交叉点，加强与各学科教师间的联系与沟通，压缩重复性的教学内容，突出重点讲解内容。将课程内容分为四个模块，模块之间以承接的百分制考核方式为一条主线，内容模块分配如图1所示。
3 基于模块化教学方法探讨
模块1：地震与建筑抗震基本知识
1）展现历史震害，增强学生抗震意识，激发学习兴趣。课程开始就要激发学生的学习兴趣，列举国内1950年以来发生的地震，统计7.0级以上地震震害情况，如表1、图2所示，让学生很清晰地看出我国地震灾害比例以及地震所带来的巨大经济、生命损失。搜集典型的一些结构、桥梁、道路、次生地质破坏图片，带给学生心理、视觉上的震撼，让学生意识到建筑工程抗震的重要性，学习这门课程的必要性。
2）微课视频生动解读地震基本概念。地震形成、特性及抗震设防等概念知识较零碎，学生一味地从文字上去死记硬背，会导致概念不清、思绪混乱。对基本概念的讲解，制作微课视频，通过生动的动画、活泼的图形以及地震形成视频，解读难懂的地震基本概念，摆脱枯燥的理论讲解，学生也较容易入门，更适应于应用型本科院校学生。
3）搜集地震结构破坏图片，直观讲解建筑抗震设防。如在讲解建筑抗震设防目标“小震不坏、中震可修、大震不倒”概念时，分别搜集地震中遇到的小震不坏、中震可修、大震不倒的房屋图片，分析采用了哪些抗震措施实现三水准设防目标，引出建筑抗震两阶段设计方法，知识自然过渡。用语言描述抗震设防的概念显然空洞而枯燥。
模块2：建筑结构抗震理论及计算
1）引入数值模拟，借助多媒体技术分析地震反应谱。地震反应谱是建筑抗震理论的核心内容，正确理解反应谱的概念、区分地震反应谱与结构设计反应谱的概念是重点，是计算结构水平地震作用的前提与基础。学习思路如图3所示。
2）结合SAP2000模拟，讲解地震作用复杂计算机理。结构抗震计算是学生运用基本理论进行一定的实际运算，这点恰恰是应用型本科院校学生所欠缺的。尤其是弹性时程法理论计算较难懂，如何将理论难、计算难的知识直观、简单地讲解？运用SAP2000弹性时程计算，以多媒体流程图形式进行讲解，如图4所示。运用SAP2000弹性时程法计算中，重点练习地震波的选取，并将計算结果与底部剪力法、阵型分解反应谱法计算结果进行对比分析，帮助学生透彻地理解规范中5.1.2节第3条的条文，避免死记硬背。
模块3：引入工程案例分析，结合PKPM建模加强实践教学 结合PKPM电算演练框架结构抗震设计流程，加强实践教学。以一个实际的工程结构抗震设计案例，运用PKPM从建模、计算、抗震措施到构造措施的设计，通过教师演练、学生实际操作，借助软件简化复杂的计算步骤，教学思路如图5所示。节省的板书时间对重点内容讲深讲透，便于学生较系统地梳理知识，较直观理清思路、掌握重点，从思想上不再惧怕难题，从而很好地过渡到毕业设计。
模块4：建筑结构隔震、减震技术 隔震与消能减震是减轻地震灾害所采用的新技术，对于这一模块的知识，学生主要侧重了解最新、最前沿的抗震技术，了解隔震、消能减震的基本思想，邀请高校对于这一块有着较新、较深入研究的专家来校讲座，组织学生听讲座。最后，学生选定一定的主题，查阅、搜索这方面的资料，提交讲座感想或是见解。
4 结语
本文结合建筑抗震设计课程特点，总结课程教学中存在的问题，优化教学内容，进行模块划分，以一条主线百分制的考核方式串联各模块的教学内容，学生得以连贯性地学习。针对各教学模块，采用微课视频、震害图片、案例分析、数值模拟等多种教学手段，有效解决该课程概念抽象、理论复杂的教学难题。
以一个实际框架结构抗震设计案例的软件建模、计算、分析实际操作小课题，更好地让学生过渡到毕业设计内容，有效地解决了实践与理论脱节的问题，使学生深入理解建筑抗震设计理论与设计方法，具备独立分析建筑结构工程抗震问题的能力，为学生以后从事设计工作打下一定的基础。同时提高了教师的业务水平，对于应用型本科院校学生知识讲授具有一定的参考价值。
参考文献
[1]陈素文，李国强，陈建兵，等.建筑结构抗震多媒体课件建设研究与实践[J].高等建筑教育，2012（3）：151-153.
[2]孙广俊，李鸿晶.“多媒体-工程案例-数值仿真”模式结构抗震原理教学探讨[J].高等建筑教育，2015（6）：74-78.
[3]袁康，夏多田，何明胜.基于震害分析的“建筑抗震设计”研究型教学方法探索[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2015（9）：9-10.
[4]孙建琴，张家玮.建筑抗震设计课程教学探索与实践[J].教学研究，2014（1）：69-72.
[5]张耀军，周翠玲，王新元.提高《建筑结构抗震设计》课程教学质量的教学改革探索[J].东南大学学报：哲学社会科学版，2012（S2）：119-121.
[6]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.