探討《工程結(jié)構(gòu)可靠度》課程開設(shè)的實用性

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一、《結(jié)構(gòu)可靠度》開設(shè)的必要性

相關(guān)的從業(yè)工程技術(shù)人員也經(jīng)歷了以經(jīng)驗為主的安全系數(shù)法的舊規(guī)范到基于可靠度理論的極限狀態(tài)法設(shè)計的新規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”。新近入行的技術(shù)人員不必“轉(zhuǎn)軌”，直接采用新規(guī)范，但新規(guī)范的基礎(chǔ)———可靠度理論，只在極少數(shù)大學(xué)開設(shè)，這造成了理論與實踐的脫節(jié)，學(xué)生從業(yè)后對規(guī)范理解不夠深入和透徹面對規(guī)范的“轉(zhuǎn)軌”，我校的相應(yīng)教學(xué)還沒跟上，作為規(guī)范的核心內(nèi)容工程結(jié)構(gòu)可靠度原理在本科階段是不學(xué)的。事實上，為了方便學(xué)生以后從事土木工程，需要在本科生階段就進行教學(xué)，可以在本科生高年級開設(shè)。目前只在研究生階段學(xué)習，除了了解基于可靠度的規(guī)范外，也為學(xué)生科研提供了新方法，開拓了視野。

二、《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)體系探討

《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)體系，應(yīng)包括可靠度分析的基本方法，可靠度方法在不同地區(qū)、不同行業(yè)的實施情況，即規(guī)范，可靠度研究的進展情況，讓學(xué)生對可靠度在土木行業(yè)的應(yīng)用和研究有較深入的理解，為學(xué)生的研究開闊視野。具體分析有以下幾點。

1.教學(xué)目的。《結(jié)構(gòu)可靠度分析》是為土木研究生開設(shè)的課程。本課程主要介紹結(jié)構(gòu)分析中的可靠度理論、方法和應(yīng)用。目前我國工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，已從傳統(tǒng)的安全系數(shù)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)榛诳煽慷壤碚摰臓顟B(tài)設(shè)計方法。傳統(tǒng)的設(shè)計方法沒有充分考慮設(shè)計參數(shù)的不確定性，而可靠度理論則較充分地考慮了參數(shù)的隨機變異性，廣義可靠度則還能進一步考慮模糊不確定性和未確知性，是結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與實踐發(fā)展的必然方向。課程目的是通過教學(xué)讓學(xué)生學(xué)會從隨機概率分析的角度來處理力學(xué)和結(jié)構(gòu)問題。

2.教學(xué)內(nèi)容選擇。工程結(jié)構(gòu)可靠度教學(xué)采用的教材是《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計原理》，參考教材是《結(jié)構(gòu)可靠度理論》，內(nèi)容包括：工程結(jié)構(gòu)可靠度研究歷史簡介，傳統(tǒng)設(shè)計方法和半概率設(shè)計方法，中心點法———次二階矩理論之一，驗算點法———次二階矩理論之二，荷載及抗力的統(tǒng)計分析，近似概率法的應(yīng)用，材料性能的質(zhì)量要求和控制，以及工程結(jié)構(gòu)可靠度理論發(fā)展中的幾個問題。本課程學(xué)習的重點是一次二階矩理論、概率極限設(shè)計實用表達式和結(jié)構(gòu)體系可靠度。由于是研究生課程，在講授時增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性與抗倒塌設(shè)計，既有結(jié)構(gòu)可靠性評估，又有巖土工程可靠度等內(nèi)容，為學(xué)生科研提供參考。

3.教學(xué)方法。當今教育注重知識講授與能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。知識是能力的基礎(chǔ)，能力是已獲知識應(yīng)用的手段和體現(xiàn)。

（1）在課堂教學(xué)方法上，采用小班教學(xué)，課堂教學(xué)方式相對比較靈活。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同可采用講解、回答問題、討論、自學(xué)等多種教學(xué)方式。

（2）將多種教學(xué)手段引入教學(xué)體系。除常規(guī)教學(xué)手段外，還可采用多媒體技術(shù)，比如ppt、視頻、動畫，以形象直觀地展示教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生理解更加容易，另外，由于土木工程的普遍性，還可以采用帶學(xué)生現(xiàn)場參觀的形式，拉近課堂與現(xiàn)實的距離。這些教學(xué)表現(xiàn)形式的多樣化，大大提高了教學(xué)效率和質(zhì)量。

（3）提升學(xué)生的科研意識。課堂上重視科研現(xiàn)狀和科研前沿的介紹，讓學(xué)生了解相關(guān)方面的研究情況。

4.重視應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。在互連網(wǎng)發(fā)達的今天，學(xué)生上網(wǎng)幾乎成了習慣。充分利用這個條件，讓學(xué)生從網(wǎng)上搜集資料，自己了解和解決一些對他們相對有難度的問題。培養(yǎng)學(xué)生搜集、查閱資料、綜合資料的基本科研能力。

5.提高教師素質(zhì)。教師的素質(zhì)直接關(guān)系著教學(xué)的質(zhì)量和效果。深厚的基礎(chǔ)理論和廣博的專業(yè)知識，一定的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，相當?shù)目茖W(xué)研究能力，是對現(xiàn)代大學(xué)教師的時代要求。教師須注重調(diào)整知識結(jié)構(gòu)體系，努力學(xué)習新技術(shù)，才能保證在教學(xué)中有效地提高講授的質(zhì)量，較好地提升學(xué)生的工程意識和科研意識。當然，作為教師的一般素質(zhì)要求的提升也不可懈怠，比如表達能力、與學(xué)生互動的能力、敏感捕捉學(xué)生疑惑點的能力等。教師自身素質(zhì)的提升，是保證土木《工程結(jié)構(gòu)可靠度》良好教學(xué)效果的動力和源泉。

三、《工程結(jié)構(gòu)可靠度》教學(xué)實踐總結(jié)

結(jié)合教學(xué)實踐，下面是對《工程結(jié)構(gòu)可靠度》的教學(xué)實踐總結(jié)。

1.精心組織教學(xué)，全力保證教學(xué)質(zhì)量。在學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)可靠度教學(xué)目的的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生學(xué)會如何把結(jié)構(gòu)可靠度用于自己的研究領(lǐng)域；利用多樣化的教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生理解、解決實際問題的能力。

2.拓展課堂教學(xué)，開展多層次多種形式的教學(xué)活動。對于可靠度相關(guān)的概率、數(shù)理統(tǒng)計、隨機振動等數(shù)學(xué)知識，采用重點講解與學(xué)生自主學(xué)習相結(jié)合，對于規(guī)范現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，科研現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，在課堂講解時穿插進行，開設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的專題講座，開拓學(xué)生的視野，對可靠度有較深入的了解。結(jié)果表明：通過學(xué)習拓展、前沿講解和專題講座，學(xué)生鞏固了所學(xué)知識，開闊了視野，豐富了結(jié)構(gòu)可靠度的教學(xué)內(nèi)容。

3.結(jié)合科研與實際工程，提升教師素質(zhì)。做好科研課題，積極參加實際工程，可以有效提升教師的素質(zhì)。做好科研，才能把握土木結(jié)構(gòu)可靠度的快速發(fā)展，及時調(diào)整知識結(jié)構(gòu)，拓展知識面，了解新技術(shù)和新方法。積極參加實際工程，才能提高動手能力，增強工程素質(zhì)。實踐表明：通過將科研和工程實踐成果引入教學(xué)，能深入淺出，避免紙上談兵，有效增強教學(xué)效果。

4.考核辦法。考核采用平時成績和寫論文的形式，由于是小班，學(xué)生本科學(xué)習的背景不一樣，每個學(xué)生的論文題目和方向是不一樣的，迫使其獨立完成。經(jīng)學(xué)生的實踐說明，這種考核方法是適合該課程特點的一種較好的考試辦法。它既可以促進學(xué)生掌握可靠度的基本內(nèi)容，又可以增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力，并對以后的碩士論文撰寫有幫助。四、結(jié)束語。在結(jié)構(gòu)可靠度的教學(xué)實踐中，有如下幾點體會：（1）課程內(nèi)容應(yīng)盡可能地反映學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。課堂講義應(yīng)反映一些較成熟的、工程上適用的較新研究成果，著重從方法和思路方面加以講解。（2）教學(xué)與學(xué)生擴展閱讀、自己查資料、寫論文相結(jié)合。培養(yǎng)學(xué)生自己就某個方向收集資料、提煉觀點的能力。（3）針對部分學(xué)生本科教學(xué)的背景差異，在課堂講授時，做一些查漏補缺的教學(xué)。該部分應(yīng)簡單易懂，并給出進一步閱讀的參考書目或網(wǎng)址，以方便學(xué)生拓展閱讀。（4）教學(xué)與科研相結(jié)合。高水平的教學(xué)離不開科研，科研與教學(xué)相互促進，高質(zhì)量的教學(xué)需要高質(zhì)量科研的融入。

作者：楊世浩 齊甦 單位：中國地質(zhì)大學(xué)