“水工建筑物课程设计”改革探索

［摘 要］ “水工建筑物课程设计”是水利水电工程专业一门非常重要的实践课程，当前该门课程进行过程中存在一些问题，如时间紧，任务重，学生对规范规程不熟悉，提交的设计成果敷衍及质量差等问题。为了调动学生的学习积极性、提高学生的独立思考能力，提出把课程设计融入课堂中，分步提交课程设计成果，以及提交最终设计成果时进行简单的答辩等改革方式，以期提高学生课程设计成果的质量，并让学生尽早接触实际工程，以培养高素质的应用型人才。

［关键词］ 水工建筑物；课程设计；教学改革

［基金项目］ 2017年度贵州省土木工程一流学科建设项目（QYNYL〔2017〕0013）

［作者简介］ 邹 爽（1975—），女，贵州贵阳人，硕士，贵州大学土木工程学院副教授，主要从事水利水电工程及水工结构研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）29-0053-04 ［收稿日期］ 2023-03-29

一、概述

“水工建筑物课程设计”是水利水电工程专业一门非常重要的实践课程，在水利水电工程专业人才的培养过程中起到了非常重要的作用［1］。本课程的任务是：根据教师提供的实际工程资料，学生要完成水工建筑物的设计计算过程，使学生完成理论到实践的转换，让学生掌握水工建筑物的设计计算理论和方法，能独立完成工程设计，并学会使用相关的设计规范规程，学会运用所学理论知识解决实际工程问题，再配合其他相关专业课程的学习，为今后从事水工建筑物的设计、施工、管理及运行等工作打下扎实的基础［2］。

在多年指导课程设计的过程中，笔者发现了一些问题，“水工建筑物课程设计”是学生在大学时期接触的第一门设计课，涉及知识面很广，需要与“水力学”“工程水文”“材料力学”等基础课程紧密结合，是大学所学基础课程及专业基础课程的一次综合运用。因此这对于刚接触的学生来说很难，他们不知道如何把所学的理论知识融会贯通，很难找准方向。同时，课程设计学时短，学生对工程概念不清晰，思路混乱，规范意识不强，不知道该查找哪些规范，加上设计成果中绘图不规范及CAD操作不熟练等问题，导致学生没法高质量地完成设计。针对教学中出现的这些问题，笔者提出了一些改革方法，首先，提前布置课程设计任务，上课期间就先布置课程设计，课程上到哪儿，课程设计就做到哪儿，及时地把课堂上的理论知识应用到设计中，既巩固了理论知识，也提高了学生对理论知识的实际运用能力。其次，根据学生的课程设计进度分步提交设计成果，根据中间成果发现问题并及时解决问题，优化设计成果。最后，提交课程设计成果时，每个学生进行5分钟的简短答辩，答辩过程中及时解决他们的疑惑，对存在较严重问题的设计成果打回重做，并重新答辩，以提高学生的课程设计效果，让学生交出更好的设计成果。

二、课程设计当前存在的问题

（一）课程设计学时短

在教学计划中，课程设计是安排在课程全部上完之后进行的，并且学时较少，课程设计时间仅为1.5周。时间紧，任务重，而且期末考试的科目也比较多，学生往往重考试轻设计，使得最终交上来的课程设计图纸及说明书比较敷衍，出现许多诸如图纸不完整、标注不规范、说明书不规范等问题，甚至很多学生采取拷贝别人成果的方式，达不到课程设计的效果。学生在短时间内没有办法把课程设计内容做得很好，每次的课程设计都是匆匆开始匆匆结束，学生最终所交的成果较差，无法达到教学要求。

（二）理论知识与实际工程脱节

教学计划中，“水工建筑物课程设计”是安排在“水工建筑物”课程教学全部结束后才开始的，学生在做课程设计时已经忘了课堂教学的理论知识，而且该门课程设计需要与很多基础课程紧密结合，如“材料力学”“理论力学”“工程水文学”“工程CAD”“工程制图”及“水力学”等，这些课程中有些是大一就完成的，在做“水工建筑物课程设计”时，需要花大量时间去复习，在短时间内，要进行大量课程的复习并完成课程设计任务很难。将理论知识应用到课程设计中，学生常常无从下手，更不知道怎么样把课堂理论知识与课程设计结合起来。

（三）设计成果不符合要求

学生提交的最终成果图中，存在很多问题。主要有以下几个方面。

1.图纸比例不规范。很多学生提交的图纸比例不规范，不知道用什么比例画图，甚至有的学生不理解比例的概念，曾有学生标出1∶1的图纸比例，表明学生的工程意识不够，对制图标准理解不足。

2.图纸标注不全。很多学生提交的图纸就是草图，缺失很多标注，仅画出了建筑物的轮廓线，缺少详细的尺寸标注以及必要的图纸说明。这说明了学生没有认真去学习实际工程图纸，图纸看得少，不知道该标注哪些尺寸。

3.图纸线条不规范。工程图纸中，为了表示不同的内容以及图纸的主次关系，需要用不同的线条（如实线、虚线、点划线、折断线、波浪线等），以及不同粗细的线条。粗线条表示建筑物的主要轮廓线，点划线表示建筑物的中心线，虚线表示已经开挖了的原地面线，等等。但是学生交的图纸中，整个图纸用同一线宽，同一线型，不分主次。

4.图纸投影关系不清楚。为了表达建筑物的构造，需要画建筑物的平面图、剖面图及立面图，三张图之间都有对应关系、投影关系，不是独立的，但是学生经常搞不清楚这三个图之间的对应关系，说明学生对于建筑物的投影关系理解不透彻。

5.设计说明书不规范。为了表达清楚设计过程，需要学生提交设计说明书。学生提交的说明书中，存在格式不规范的问题，例如，图表不规范，有些图直接从CAD拷贝过来，没有进行调整，出现了有的图大有的图小的情况。还有，表格不按规定的格式，有些表出现换页的情况，以及排版不规范等问题。

（四）课程评价系统单一

课程设计最后的成绩评定仅依据学生提交的成果是不合理的。仅看成果是无法判定是不是学生自己动手做的，有些学生可能是拷贝别人的成果，有些学生图纸看起来还不错，但是一问三不知。因此，建议提交成果时进行简短答辩，确保学生能自主地完成课程设计任务。

三、课程设计改革理念及思路

（一）调整课程设计进行的时间，课程设计与课堂教学同步进行

课程设计是教学计划中很重要的一部分，是实现理论知识与实际工程设计密切结合的重要步骤。课程设计做好了，有助于学生顺利进行毕业设计，也有助于学生毕业后顺利进入工作单位进行实际工程设计工作。教学计划安排的课程设计时间是期末课程全部结束之后进行，等进行课程设计时之前学的理论知识就忘得差不多了。学生不知道从哪儿开始，要用到哪部分的理论知识，所以很难开始课程设计。这导致学生用了很多时间去查相关资料，最终只能敷衍了事，匆匆做完课程设计，交上来的成果质量很差，相当于草图，没有达到课程设计的效果。

“水工建筑物课程设计”涉及的基础课程非常多，在短时间内是没办法复习完的，而且还涉及很多相关的规范规程。学生在上“水工建筑物”课程中，可以提醒学生进行基础知识的复习及相关规范规程的查阅学习，通过查阅相关的规范规程，使学生提前熟悉相关的规范规程，并且复习相关的理论知识，这样更容易进入课程设计任务。

提前布置课程设计任务，“水工建筑物”课程开始时就把设计任务相关的实际工程资料及任务书发给学生，随着课程的进行，课程设计也同时进行，“水工建筑物”课程上到哪里，课程设计就做到哪里，每次课后就给学生布置相应的课程设计计算内容，并要求学生在QQ作业进行提交，方便教师及时了解课程设计存在的问题。这样，学生可以把课堂上学习的理论知识马上运用到实际工程设计中，既巩固了理论知识，也学会了理论知识与实际工程的结合应用。

（二）分步提交设计成果

上课过程中，根据课程进度进行课程设计，根据课程进度要求学生提交相应的设计成果，在QQ群里布置作业，学生进行提交。教师可以根据提交的中间成果，及时发现学生在设计过程中存在的问题，对于学生的共同问题，可以在课堂上统一讲解；对于个别问题，可以课间进行答疑解惑。这样，学生能把课程设计的每一步都搞得清清楚楚，既能巩固基础知识，也能培养把基础知识应用到实际工程中的能力。

（三）紧密结合实际工程

1.课程设计与实习结合。水工建筑物是一种复杂的结构，水工建筑物的课程设计时间较短。在较短的时间内，学生没办法高质量地完成课程设计，最后导致提交的设计成果不理想，效果不佳。带领学生到工程现场进行教学，让学生直观地了解各个水工建筑物的细部构造，例如，了解重力坝中闸墩、导流墙及闸门等细部构造，也可以借助教学录像给学生展示水工建筑物的施工过程，还可以通过参观教学模型，结合教学模型讲解水工建筑物的各个部分，加深学生的直观认识，对学生进行水工建筑物设计有很好的帮助。

2.强化课程设计。“水工建筑物课程设计”是与教学配套的一项实践性教学环节，也是非常重要的教学实践环节。通过课程设计，可以使学生更进一步地掌握各个水工建筑物的设计过程及计算过程，深入理解建筑物的受力原理等，既能巩固学生的基础知识，也能提高学生的设计思想及工程素质，对学生的教育起到了不可替代的作用。

但是课程设计中存在很多问题，学生缺乏对实际工程的理解，在设计过程中比较迷茫和困惑，不知道从何开始，而且没有查找规范的习惯，并缺乏对规范的理解和重视，制图不规范等。基于以上这些问题，在课程设计中应形成一套完整的设计任务书，包括详细的设计过程、设计步骤、制图要求、设计说明书格式要求、图纸要求及参考资料等进行详细说明，给学生提供一套实际工程中的设计图纸，让学生知道实际工程设计图纸的一些制图规范，同时可以收集一些往届学生做得好的设计图纸，向学生展示，并对其进行点评。这样能够加强学生对制图规范、说明书规范格式等的了解，为学生毕业后所从事的工作打下良好的基础［3］。

课程设计过程中，应提出对设计成果的具体要求。图纸必须规范，要严格按制图标准进行，建议学生分图层绘制图纸，这样方便修改编辑；图纸线条需根据不同的建筑物进行设置，如建筑物轮廓线用粗实线、中心线用点画线、开挖掉的原地面线用虚线、标注部分用细实线、覆盖建筑物部分的地形线需要剪切等，不允许整个图幅只用一种线条；建筑物尺寸标注要清楚；设计说明书编写要规范；图表编号要正确规范等。

3.培养学生自主学习的积极性。课堂教学过程中学生是被动接受知识，课程设计与此不同，需要学生自主思考，主动查阅科技文献、规范规程，以及之前学过的基础课程。课程设计涉及的知识非常广，通过发现问题、提出问题、解决问题，提高学生的设计水平及强化理论知识。工程设计是一项创造性的工作，需要学生独立思考，培养独立解决实际工程的能力。首先，根据教师提供的实际工程资料进行水工建筑物剖面设计，设计没有标准答案，也不是唯一结果，每个学生做出来的设计应该是独一无二的。其次，根据规范规定的计算内容和方法对剖面进行计算，计算结果与规范值进行比对，直到计算结果满足规范为止。最后，进行建筑物的细部构造设计并画出图纸，整个设计过程是需要学生独立思考独立完成的。

课程设计指导过程中，可以因材施教，根据每名学生的学习情况做出不同的要求，针对学习能力强的学生可以要求更高更多，学习能力薄弱的学生可以让他们加强基础知识的学习。例如，在做拱坝设计的过程中，坝肩稳定计算有难度，就不能要求所有学生都完成，仅要求部分学习能力强、基础扎实的学生完成。这样不会因为设计太难而打压了学生的积极性。对于学习能力薄弱的学生，要加强管理，多关注、多关心，提高他们学习的积极性和主动性。

4.采用更合理的成绩评定系统。学生提交课程设计成果时，逐个进行5分钟的简单答辩，答辩的目的是检验学生是否搞懂了设计过程，进一步加强学生对理论知识、设计思路、设计方法及相关规范的理解。严格控制成果质量，对于设计过程不清楚，设计图纸质量不过关或设计说明书不规范的学生，一律打回重做。学生的课程设计成绩由三部分综合考虑后给出最后成绩，第一部分是平时表现，该部分根据学生平时提交的设计中间成果给出成绩，按时并高质量完成提交中间成果的均为优，平时没有提交的按零分计。第二部分是答辩，根据提交成果时对提出问题的回答情况给出分数，分为优、良、中、及格及不及格五个等级。第三部分是最终成果，根据学生提交的图纸及设计说明书质量给出成绩。设计说明书完整、图纸清晰完整的为优；能全部完成任务书规定的任务量，设计说明书完整但是图纸不太完善的为良；完成任务量，但是质量一般的为中；完成大部分任务量的为及格；未完成基本任务量的为不及格。平时成绩占比40%，答辩成绩占比30%，最终成果的质量占比30%，根据三部分的综合成绩给出最终成绩，成绩分为优秀、良好、中等、及格及不及格五个等级，对于成绩不及格的一律进行重修［4］。