基于“工程認(rèn)證”的鋼結(jié)構(gòu)課程建設(shè)探索★

蔣正躍 付云松 韓 俊 周保才

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，云南 昆明 650201)

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基于“工程認(rèn)證”的鋼結(jié)構(gòu)課程建設(shè)探索★

蔣正躍 付云松 韓 俊 周保才

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，云南 昆明 650201)

以云南農(nóng)業(yè)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)課程建設(shè)為例，為更好地實(shí)現(xiàn)土木工程專業(yè)認(rèn)證要求，從配套課程體系建設(shè)、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、“教、學(xué)、行”協(xié)同并進(jìn)等方面，提出了該課程的教學(xué)策略，從而提高了教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力。

鋼結(jié)構(gòu)，工程認(rèn)證，課程建設(shè)，教學(xué)內(nèi)容

0 引言

云南農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程80%以上專業(yè)生源來自省內(nèi)，就業(yè)單位主要是與土木工程相關(guān)的省內(nèi)外大、中、小型企事業(yè)單位。土木工程專業(yè)目標(biāo)定位：立足云南邊疆民族地區(qū)，輻射全國(guó)，面向土木工程及相關(guān)領(lǐng)域，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義建設(shè)，德、智、體、美全面發(fā)展，具有良好的人文，科學(xué)素養(yǎng)，掌握土木工程學(xué)科體系核心知識(shí)，獲得科學(xué)研究、工程技能訓(xùn)練，能在建筑、道橋、水利等行業(yè)從事工程項(xiàng)目勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理和科研工作的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。培養(yǎng)目標(biāo)定位較全面準(zhǔn)確地吻合了《高等學(xué)校土木工程專業(yè)評(píng)估(認(rèn)證)標(biāo)準(zhǔn)》2015版一級(jí)指標(biāo)第二點(diǎn)“專業(yè)目標(biāo)”(見表1)。

表1 土木工程專業(yè)目標(biāo)

1 專業(yè)目標(biāo)要求鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建完整課程體系

鋼結(jié)構(gòu)課程體系是土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)課程體系中一個(gè)重要支系，對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成具有支柱作用，是學(xué)生獲得能力要求的主要途徑和源泉，通過對(duì)《鋼結(jié)構(gòu)》及相關(guān)課程學(xué)習(xí)可獲得運(yùn)用數(shù)學(xué)手段建立方程，求解鋼結(jié)構(gòu)工程承載能力、正常使用問題的工程科學(xué)應(yīng)用能力；針對(duì)具體鋼結(jié)構(gòu)工程能經(jīng)濟(jì)、合理選用鋼材，有明確的力學(xué)基本概念，熟練計(jì)算分析出結(jié)果，應(yīng)用投影的基本理論和作圖方法繪制工程圖，具備常用工程軟件CAD，PKPM應(yīng)用的工程技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用能力；根據(jù)工程項(xiàng)目要求選擇合理的結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)形式，做出合理的計(jì)算假定，確定結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，正確設(shè)計(jì)工程基本構(gòu)件，能合理制定一般工程項(xiàng)目的施工方案，具有編制施工組織設(shè)計(jì)、組織單位工程項(xiàng)目實(shí)施的初步能力；能編制工程概預(yù)算，具有項(xiàng)目成本控制的初步能力；能夠正確分析建造過程中的各種安全隱患，提出有效防范措施解決土木工程實(shí)際問題能力?！朵摻Y(jié)構(gòu)》及相關(guān)課程還可提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、工程素質(zhì)，并與專業(yè)目標(biāo)中12條三級(jí)指標(biāo)中的6條對(duì)應(yīng)。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，必須以《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理》課程為核心，構(gòu)建完善的課程體系，課程體系應(yīng)該包括基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課三部分，課程體系矩陣詳見表2。三部分缺一不可逐級(jí)為基礎(chǔ)，任何一層級(jí)的殘缺和瑕疵都將會(huì)在學(xué)生畢業(yè)后發(fā)生滯后效應(yīng)。當(dāng)基礎(chǔ)課模塊點(diǎn)滴必然導(dǎo)致專業(yè)基礎(chǔ)課的欠缺，影響專業(yè)課教學(xué)大綱、任務(wù)圓滿完成，學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)、知識(shí)掌握、能力訓(xùn)練不能實(shí)現(xiàn)專業(yè)目標(biāo)要求。

表2 鋼結(jié)構(gòu)課程體系矩陣表

2 針對(duì)專業(yè)、課程目標(biāo)的需要，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

高素質(zhì)應(yīng)用型本科《鋼結(jié)構(gòu)》課程的目標(biāo)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面：解決工程實(shí)際問題能力，包括結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)體系布置、分析計(jì)算，結(jié)構(gòu)材料、桿件、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)，繪制施工圖，組織管理現(xiàn)場(chǎng)施工；工程技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用能力，包括結(jié)構(gòu)體系、桿件截面優(yōu)化，符合實(shí)際的簡(jiǎn)化力學(xué)模型，熟練計(jì)算并能正確判斷結(jié)果的正確性。在鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)全過程中貫穿由材料、連接、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)這四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)形成的一條主線，但具體問題關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)有所側(cè)重，根據(jù)具體章節(jié)和問題列出對(duì)應(yīng)于四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)及其與基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課關(guān)聯(lián)度的詳細(xì)清單，講授時(shí)做到思路清晰，關(guān)鍵點(diǎn)透徹。根據(jù)清單權(quán)衡、優(yōu)化各章節(jié)學(xué)時(shí)分配，優(yōu)化后的學(xué)時(shí)安排見表3。穩(wěn)定因相對(duì)抽象影響因素多，工程事故較多，是《鋼結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，講解時(shí)應(yīng)從失穩(wěn)產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度，按結(jié)構(gòu)整體→結(jié)構(gòu)單元→桿件→截面組件步驟逐階段研究，每一階段失穩(wěn)形式不一，影響因素不一，針對(duì)特定的失穩(wěn)形式，特定的影響因素，影響因素的疊合效應(yīng)，采取的方法、措施分階段按階段支系進(jìn)行求解和設(shè)計(jì)。第四章軸心受力桿件是闡述穩(wěn)定性問題的知識(shí)的主要章節(jié)，這一章課內(nèi)講授多占總學(xué)時(shí)的21%，課外學(xué)時(shí)占總課外學(xué)時(shí)的28.5%，其他章節(jié)均涉及穩(wěn)定性問題，關(guān)于穩(wěn)定性問題課內(nèi)外均應(yīng)控制在30%以上，才能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)的要求。

3 推進(jìn)“教、學(xué)、行”協(xié)同并進(jìn)

1)“教、學(xué)、行”全過程貫穿課堂。

明朝思想家王陽明提出了“知行合一”的思想，其核心應(yīng)是“教、學(xué)、行”協(xié)同并進(jìn)。課程教學(xué)中不應(yīng)僅采用主動(dòng)與被動(dòng)填鴨式而應(yīng)更多的采用主動(dòng)與主動(dòng)互動(dòng)式，主動(dòng)與主動(dòng)互動(dòng)式教學(xué)把知識(shí)信號(hào)經(jīng)過大腦重新加工組織，是知行合一的過程，高效率、高質(zhì)量達(dá)至知的目的，對(duì)每一章節(jié)的重點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)要進(jìn)行講授過程和課堂情境精雕細(xì)琢，才能讓學(xué)生與老師形成腦際貫通和心靈互動(dòng)。

表3 《鋼結(jié)構(gòu)》課程學(xué)時(shí)(48學(xué)時(shí))安排

例如講解工字鋼梁與H型鋼柱翼緣采用角焊縫連接計(jì)算時(shí)，學(xué)生通常在頭腦中難構(gòu)建立體模型，焊縫位置不清楚，焊縫上的危險(xiǎn)截面更不能判斷，作用效應(yīng)不能理解，不知道如何算，算何處。備課時(shí)必須采用工程案例圖片、利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)三維模型和動(dòng)畫，將學(xué)生難以想象的細(xì)部構(gòu)造，破壞過程等展現(xiàn)出來，解決了學(xué)生算何處的問題，這一過程更多的是主動(dòng)與被動(dòng)式，提醒學(xué)生精力集中并以提問的方式檢查學(xué)生接受的效果。下一步開始采用主動(dòng)與主動(dòng)式講授如何算的問題，采用提問加引導(dǎo)方式，讓學(xué)生通過已知的力學(xué)知識(shí)分析在單作用效應(yīng)下危險(xiǎn)截面的應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算，確認(rèn)學(xué)生單作用效應(yīng)清晰，再引導(dǎo)學(xué)生分析在多作用效應(yīng)下危險(xiǎn)截面的應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算，學(xué)生對(duì)該問題的知識(shí)體系構(gòu)架成形后，解決工程實(shí)際問題的能力即“行”訓(xùn)練必須當(dāng)場(chǎng)讓學(xué)生完成備課時(shí)準(zhǔn)備好的小算例，每一堂課，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)授受均“教、學(xué)、行”協(xié)同并進(jìn)，不僅使學(xué)生對(duì)知識(shí)理解得透徹，而且培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的科學(xué)邏輯思維和素養(yǎng)，提升學(xué)生工程科學(xué)應(yīng)用能力、土木工程技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用能力、解決土木工程實(shí)際問題能力、綜合能力。

除此之外，鋼結(jié)構(gòu)課程的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)也是必不可少的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，在教學(xué)過程中，應(yīng)該充分利用學(xué)校周圍的在建或已建的工業(yè)廠房、鋼材市場(chǎng)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，以彌補(bǔ)課堂教學(xué)過程中的不足之處[2]。

2)以習(xí)題和課程設(shè)計(jì)為載體強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用能力。

鋼結(jié)構(gòu)課程課堂內(nèi)學(xué)時(shí)少，學(xué)生在課堂上很難將重要知識(shí)點(diǎn)全部掌握，所以就應(yīng)該要求學(xué)生在課余做大量的練習(xí)，練習(xí)既要有教材后面的習(xí)題，這類習(xí)題主要考察學(xué)生對(duì)基本概念、基本方法的掌握情況[3]，也要有教材外的習(xí)題，為了與社會(huì)、行業(yè)接軌，課外習(xí)題就可以采用行業(yè)的水平考試題或能力測(cè)試題，這類題目強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)解決土木工程實(shí)際問題的能力。引入工程事故案例教育，美國(guó)工程院院士、工程歷史專家Petroski教授說工程事故在工程的發(fā)展過程中起到了非常重要的作用[4]。引導(dǎo)學(xué)生分析挖掘?qū)е率鹿拾l(fā)生的原因，應(yīng)該吸取哪些教訓(xùn)，增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、社會(huì)責(zé)任，效果獨(dú)特顯著。

鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐性重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生畢業(yè)取得工程能力不可缺失的訓(xùn)練手段，也是學(xué)生進(jìn)入行業(yè)的崗前技能演練，是學(xué)生踏入行業(yè)的鋪路石。

我校土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)選題不僅圍繞市場(chǎng)適時(shí)調(diào)整，而且考慮到學(xué)生的實(shí)情，題目主要有：三角形屋架施工圖設(shè)計(jì)；梯形屋架施工圖設(shè)計(jì)；門式剛架施工圖設(shè)計(jì)。共三種類型供學(xué)生選擇，并且通過跨度、層高、荷載大小的調(diào)整做到每三位學(xué)生一個(gè)題目，每個(gè)學(xué)生必須提供手繪二號(hào)鉛筆施工圖一張，手寫計(jì)算書一份，學(xué)生畢業(yè)適應(yīng)行業(yè)的速度明顯加快，效果較好，讓學(xué)生既學(xué)好了知識(shí)，又能應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題，真正做到了學(xué)以致用。

3)以能力培養(yǎng)為核心，改革考試方式提升學(xué)生工程問題解決能力。

專業(yè)基礎(chǔ)課試卷除考查學(xué)生對(duì)本課程教學(xué)大綱規(guī)定的主要內(nèi)容、基本知識(shí)以及原理的掌握情況外，還應(yīng)該考查學(xué)生對(duì)本專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)課程支撐知識(shí)體系的掌握程度，從而達(dá)到支撐專業(yè)課程體系教學(xué)質(zhì)量整體提升，專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量全面提高的效果[5]。

試卷命題應(yīng)以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心，體現(xiàn)工程認(rèn)證中對(duì)能力和知識(shí)的要求，知識(shí)包含課程工具、專業(yè)支撐、專業(yè)及與變更相關(guān)四個(gè)方面，其特點(diǎn)面廣量大，分值控制在40%以內(nèi)，題型采用選擇題才能達(dá)到考查效果。能力強(qiáng)調(diào)的是應(yīng)用知識(shí)解決問題上，分值控制在60%左右，命題最好能借助工程案例作為載體來進(jìn)行考查，將工程案例中的關(guān)鍵知識(shí)體系拆分為若干考點(diǎn)。

例如將軸心受壓格構(gòu)式綴條柱設(shè)計(jì)大題拆分為柱全截面繞虛軸確定分肢間距，分肢穩(wěn)定驗(yàn)算，節(jié)點(diǎn)連接計(jì)算三道題，相對(duì)準(zhǔn)確考查出學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握以及應(yīng)用能力。將原來的閉卷考試變更為開卷考試(允許學(xué)生帶相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)考場(chǎng))。引導(dǎo)學(xué)生注意能力培養(yǎng)以及對(duì)基本概念的學(xué)習(xí)和理解，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。

4)通過學(xué)院建立的學(xué)科平臺(tái)，推動(dòng)相關(guān)課程體系協(xié)同、持續(xù)改進(jìn)。

學(xué)院設(shè)有課程負(fù)責(zé)人，課程組教研室，院專家委員會(huì)三級(jí)學(xué)科平臺(tái)，一、二級(jí)負(fù)責(zé)實(shí)施、協(xié)調(diào)、研討，第三級(jí)負(fù)責(zé)監(jiān)督、評(píng)估、考核、決策事宜?？记白袷卦嚲韺徟贫龋己笸ㄟ^學(xué)校試卷分析系統(tǒng)得出報(bào)告，專家委員會(huì)審查反饋、監(jiān)督制度確保了鋼結(jié)構(gòu)課程及相關(guān)課程體系的持續(xù)改進(jìn)。

4 結(jié)語

完善的學(xué)科平臺(tái)和教學(xué)管理制度是推進(jìn)我?！朵摻Y(jié)構(gòu)》課程建設(shè)的保障；教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化是課程建設(shè)的主體；教、學(xué)、行協(xié)同并進(jìn)是課程建設(shè)實(shí)施的核心途徑；考試改革和持續(xù)改進(jìn)是課程建設(shè)效果的檢驗(yàn)。通過以上一系列措施使我校建設(shè)后的《鋼結(jié)構(gòu)》課程更加符合工程認(rèn)證體系和土木工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃對(duì)學(xué)生畢業(yè)的要求。

[1] 江學(xué)良，胡習(xí)兵，陳伯望，等.專業(yè)認(rèn)證背景下土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系探索與實(shí)踐[J].高等建筑教育，2015，24(1)：29-35.

[2] 李日兵，賈玉琢，龔 靖.鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)改革探索與實(shí)踐[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27(5)：49-53.

[3] 胡圣軍.地方院校鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].山西建筑，2006，32(17)：204-205.

[4] 李清揚(yáng)，李瑞景，李 穎.鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革探討[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，25(2)：79-80.

[5] 蔣正躍，龔愛民，周保才.卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)下專業(yè)課程考試改革探索[J].山西建筑，2014，40(10)：259-260.

Exploration on theSteelStructurecurriculum construction basing on “engineering certification”★

Jiang Zhengyue Fu Yunsong Han Jun Zhou Baocai

(CollegeofWaterResources,HydropowerandConstructionofYAU,Kunming650201,China)

Taking steel structure curriculum construction of Yunnan Ariculture University as an example, in order to better realize civil engineering profession accreditation elements, starting from aspects of building curriculum system, optimizing curriculum teaching contents, coordinating teaching and learning and practice, the paper puts forward the curriculum teaching strategies, so as to improve teaching quality and strength students’ social adaptabilities.

steel structure, engineering certification, curriculum construction, teaching content

1009-6825(2016)24-0230-03

2016-06-12★:云南農(nóng)業(yè)大學(xué)校級(jí)一類課程項(xiàng)目

蔣正躍(1971- )，男，碩士，講師

G642.0

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