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中外土木工程專業結構抗震與減震課程比較研究論文
摘要：地震嚴重危及人民生命和財產安全，中國是一個地震多發的國家，增強土木工程結構的抗震能力勢在必行。抗震與減震課程是一門涉及多種專業知識的課程，文章以同濟大學、香港理工大學、帝國理工大學及加州大學伯克利分校等世界級土木強校為例，主要討論抗震與減震課程研究生階段各校授課內容，通過對比研究課程設置，取長補短，不斷提高中國土木工程專業的教育質量，加強研究生能力培養，促進中國研究生教育的轉型。
關鍵詞：抗震與減震；土木工程專業；課程設置；教學改革方案
中圖分類號：G40-0593；TU352 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2017）04-0041-04
地震是一種嚴重危及人民和生命財產安全的自然災害。近年來，世界范圍內的強烈地震導致的建筑物損壞、倒塌以及人員傷亡令人觸目驚心。中國是一個地震多發的國家，增強土木工程結構的抗震能力勢在必行，按照“拓寬專業面，加強基礎”的教學指導方針[1]各高校開設了建筑結構抗震設計課程，防災減災工程及防護工程學科也受到了普遍的關注。文章以同濟大學、香港理工大學、帝國理工大學及加州大學伯克利分校等世界級土木強校為例，對比研究土木工程專業抗震與減震課程的設置情況。
一、課程設置概況
抗震與減震課程作為土木工程專業課，具有極強的理論性和實踐性，主要學習地震成因及結構抗震基本知識，場地、地基和基礎的抗震，單、多自由度結構體系地震反應，地震作用計算和結構抗震驗算，各類建筑結構的抗震設計，結構隔震與消能減震設計等內容[2]。
同濟大學土木工程學院防災方向研究生培養方案中將結構抗震與減震設為專業學位課，課程主要內容包括：建筑結構抗震設計基本知識，建筑結構抗震非線性靜力分析理論和技能，建筑結構隔震和消能減震設計概念、理論和分析手段等。
香港理工大學土木工程專業結構工程專業的部分課程設置與同濟大學防災專業核心課程類似，其中與結構抗震與減震課程對應的是樓宇抗震設計。
帝國理工大學土木工程專業結構工程專業分為混凝土結構、地震工程、綜合結構工程及鋼結構設計四個模塊，其中地震工程模塊與防災專業更為接近。對比同濟大學防災核心課程與帝國理工大學地震工程模塊課程發現，對應結構抗震與減震課程的是混凝土結構抗震設計和鋼結構抗震設計。
加州大學伯克利分校土木工程專業有兩個與防災相關的專業，分別為結構工程專業和機械與材料專業，與結構抗震與減震課程對應的是地震防護系統、抗震設計和高等地震分析。
四個學校均開設了結構抗震與減震課程或其相關課程。同濟大學和香港理工大學均只開設了一門課程，而帝國理工大學開設了兩門，加州大學伯克利分校開設了三門。其中，帝國理工大學雖然開設兩門課程，但課程以結構形式加以區分而非從主要內容進行細化。加州大學伯克利分校開設的課程則兼具深度和廣度，并對當下應用日益廣泛的地震防護系統和較難的高等地震分析單獨開課，使學生可以根據自身興趣和課題方向選課，為其科研和實踐奠定堅實的基礎。
二、課程內容
四所學校對應結構抗震與減震課程的內容如下表。
從學分設置而言，同濟大學的結構抗震與減震課程為2學分，香港理工大學和加州大學伯克利分校每門課程的學分均為3分，同濟大學抗震課程的學分偏少，而加州大學伯克利分校三門課程共9學分，學生可根據自己的研究方向、興趣和自身能力選修。
各高校抗震與減震課程的設置情況及課程內容與大學所處國家（地區）地理位置及其研究生教育的特點有關。從開課的內容可以看出，香港理工大學和帝國理工大學的授課內容只涉及抗震設計，雖然帝國理工根據不同的結構形式開設了不同的課程，專業性更強，但在內容上沒有太多拓展，對于時下應用日益廣泛的結構振動控制系統涉及不多，因此可以看出這兩所大學對于結構抗震與減震課程的要求相對較低，這一現象與這兩所大學所處地理位置的地震危險性以及所處國家或地區的研究生教育特點有關。香港理工大學地處中國香港，香港地區雖然有較大斷裂，但由于該斷裂處于較完整的火山巖和花崗巖巖體中，不具備發生中強地震的充分條件[3]。帝國理工大學地處倫敦，而倫敦地震活動水平處于中低水平[4]。因此，對抗震內容的學習要求相對不高。對于研究生教育特點，香港地區高校專業及課程設置往往從實際出發，取決于社會需求，有較強的社會適應性[5]。香港理工大學更是主張“實用為本，學以致用”，其課程設置與社會需求緊密結合，產學研結合充分，為社會培養了大量高素質應用型復合型人才。與之類似，英國現行的研究生教育培養模式也是應用型人才培養模式，市場起導向作用[6]，在中國香港和英國這種以強調應用性為主的研究生培養模式下，由于所處的地域地震危險性不高，因此，抗震與減震課程要求相對較低。
同濟大學開設的結構抗震與減震課程涉及抗震設計與地震防護系統兩方面的內容，且本科階段同濟大學開設有建筑結構抗震設計課程，主要講授抗震設計相關內容，恰好與研究生階段的內容有效銜接。中國內地的研究生教育正處于轉型期[7]，逐步從擴大規模向提高質量轉變，教學質量有所提高，教學內容更加深入，但轉型還未徹底，因此在課程設置和內容安排上可能還存在不足，應結合自身情況，不斷深化改革，最終形成獨具特色的研究生教育培養模式。
加州大學伯克利分校開設地震防護系統、抗震設計和高等地震分析三門課程，在廣度和深度上都更勝一籌，但是在總課時有限的情況下，多數學生也只能選修其中的一門或兩門，其中高等地震分析課程專業性太強，適合此類研究方向或對此有強烈興趣的學生選修，不能全面普及。這與美國的研究生教育特點有關，美國研究生教育的課程設置靈活、系統，與科研結合緊密。此外，美國的研究生教育非常重視課程學習，美國的研究生院為學生提供了大量可供選修的課程，學生對課程的選擇具有較大的自主權。
就課程內容安排而言，加州大學伯克利分校開設的課程涉及抗震設計、地震防護系統和抗震分析等內容；同濟大學的課程涉及抗震設計和地震防護系統兩個方面；香港理工大學和帝國理工大學均只涉及抗震設計。顯而易見，加州大學伯克利分校、同濟大學兩所高校所有開設的課程涉及的內容更廣。就授課內容的深度和專業性而言，帝國理工大學與香港理工大學均只涉及抗震設計的內容，但帝國理工大學根據不同的結構形式開設不同的課程，更加深入且細化，專業性更強；加州大學伯克利分校的三門課程更加專業、細化、深入，且涉及時域、頻域分析等高難度內容。同濟大學一門課程安排抗震設計和地震防護系統兩方面的內容有不夠深入的嫌疑，但考慮到同濟大學本科階段已開設建筑結構抗震設計課程，主要講授抗震設計內容，恰好與研究生課程結構抗震與減震課程互為補充，這樣的課程設置方式也較為合理。
三、教學改革思路和總結
通過比較研究可以看出：不同高校土木工程專業中結構抗震與減震課程的設置與其所處國家（地區）的地域特點及研究生培養模式密切相關，主要區別：在開課數量上，同濟大學與香港理工大學均只開設一門課程，帝國理工大學與加州大學伯克利分校都開設了多門課程；在課時安排上，同濟大學的課時安排偏少；在授課內容的深度和廣度上，不同的學校有不同安排，所處地域對此有一定影響。
教學改革是一項系統性和綜合性的工程，需長期堅持[8]，在進行教學改革時，應結合學校
自身情況及所處地域環境，積極借鑒并吸收其他學校的可行經驗。
（一）增加課時
抗震與減震課程作為日益受關注的土木工程專業課程，其重要性不言而喻，課時是授課內容和質量的保證，適當增加課時很有必要。
（二）合理增設課程數量
把結構抗震與減震作為一門課程進行講授并不利于學生結合自身研究方向選擇課程，應當適當增設課程，拓展所學內容并加深難度，使不同學生能根據自己的研究方向和興趣選修課程，為其后期進行科學研究和工程實踐打下堅實基礎。
（三）深化改革，促進轉型
中國的研究生教育經過多年發展已基本形成培養模式多樣、學科種類齊全的研究生教育體系，為社會的建設與發展提供了有力的人才保障，但也應認識到，中國的研究生教育與其他教育強國相比還有較大的差距，因此，應當抓住轉型期的關鍵機遇，不斷提高教育質量，加強研究生教育的能力培養，不斷深化改革、促進中國研究生教育的轉型。
參考文獻：
[1]董事爾，趙渝林， 明成林.寬口徑土木工程專業人才培養模式研究[J].高等建筑教育， 2008，42（1）：18-21.
[2]戴素娟， 孫黃勝， 高秋梅.淺談結構抗震設計課程教學改革[J].土木建筑教育改革理論與實踐， 2008（10）： 94-95.
[3] 岳中琦.與香港地區地震危險性相關的汶川地震災害調查的五點認識[J].華南地震， 2011，31（2）： 14-20.
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[6] 魯正，劉傳名，武貴.英國高等工程教育及啟示[J].高等建筑教育，2016，25（3）： 41-45.
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[8]潘毅，李彤梅，黃云德.建筑類建筑結構課程教學改革探討與嘗試[J].高等建筑教育，2010，19（6）：119-121.
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