土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)改革探索

宋高麗?í?

摘要：針對(duì)目前鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，進(jìn)行了“結(jié)合三個(gè)需求，研究三個(gè)層次，開(kāi)設(shè)第二課堂，搭建兩個(gè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)提高”的課程改革探索與實(shí)踐，即結(jié)合行業(yè)發(fā)展、實(shí)際應(yīng)用、學(xué)生學(xué)習(xí)三個(gè)需求進(jìn)行教材建設(shè)，研究案例、任務(wù)、項(xiàng)目三層次教學(xué)和考核方法，聯(lián)合鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)開(kāi)設(shè)第二課堂，搭建科研創(chuàng)新及在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)兩個(gè)平臺(tái)，以期提高教學(xué)效率和質(zhì)量，提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)原理；教學(xué)改革；應(yīng)用型；能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：TU391；G6420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：

10052909（2016）04006203

隨著建筑行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，土木工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)課程經(jīng)歷了從無(wú)到有、從選修到必修、從簡(jiǎn)單了解到全面掌握的過(guò)程。目前，大多數(shù)高校的鋼結(jié)構(gòu)課程分為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩門(mén)獨(dú)立課程，其中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理作為土木工程專業(yè)必修課，是后續(xù)課程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。目前，該課程在學(xué)時(shí)安排、教材建設(shè)、教學(xué)方法、考核評(píng)價(jià)等方面仍存在一些問(wèn)題和不足。

一、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)存在的問(wèn)題

（一）學(xué)時(shí)少，內(nèi)容多

由于總學(xué)時(shí)的限制，大多數(shù)院校該課程的計(jì)劃學(xué)時(shí)為30學(xué)時(shí)左右，教師在課堂上對(duì)大多數(shù)內(nèi)容只能簡(jiǎn)單介紹，但隨著鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的迅猛發(fā)展，在專業(yè)人員數(shù)量需求增加的同時(shí)，業(yè)界對(duì)其鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)的掌握廣度和深度也提出了越來(lái)越高的要求。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，幫助學(xué)生掌握更多的鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)知識(shí)，這是教師和學(xué)生共同面臨的挑戰(zhàn)。

（二）教師難教、學(xué)生難學(xué)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的特點(diǎn)是內(nèi)容多、公式多、符號(hào)參數(shù)多，與材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等多門(mén)課程聯(lián)系緊密，存在學(xué)生難學(xué)、教師難教的兩難狀況。

（三）教材需不斷完善

鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)所需要的人才從性質(zhì)上主要可分為技術(shù)類、管理類和營(yíng)銷類，

三大類其中對(duì)偏重于應(yīng)用能力的技術(shù)類人才（如鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師、詳圖設(shè)計(jì)工程師、施工員等）需求占總需求量的60%以上[1]?，F(xiàn)用的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教材需結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，不斷完善和修改。

（四）考核方式單一

目前，大多數(shù)院校對(duì)該門(mén)課程的考核方式常采用開(kāi)卷考或閉卷考的形式，考核方式單一，難以全面考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。如何在在不增加學(xué)時(shí)的情況下提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)符合鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)所需的應(yīng)用型人才，課程改革勢(shì)在必行。

三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程“3+3+2+2”教學(xué)改革探索與實(shí)踐

在分析鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，確定該課程改革的總體方向?yàn)椋航Y(jié)合三個(gè)需求，研究三個(gè)層次，開(kāi)設(shè)第二課堂，搭建兩個(gè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)提高。

（一）結(jié)合三個(gè)需求進(jìn)行教材建設(shè)

結(jié)合行業(yè)發(fā)展、工程實(shí)際應(yīng)用以及學(xué)生學(xué)習(xí)需求，調(diào)整課程教學(xué)內(nèi)容，編寫(xiě)側(cè)重于應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教材，教材的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是：（1）在保證學(xué)生掌握基本知識(shí)的前提下對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)刪減，保留重點(diǎn)、壓縮難點(diǎn)，弱化公式推導(dǎo)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)“實(shí)用”和“夠用”。（2）結(jié)合工程實(shí)例“普通鋼屋架單層廠房”和“鋼平臺(tái)”，編寫(xiě)與主要教學(xué)內(nèi)容配套的案例，如表1所示，為后續(xù)課堂教學(xué)改革實(shí)施奠定基礎(chǔ)。赫爾巴特說(shuō)：“如果缺乏背景經(jīng)驗(yàn)，任何新的感知根本就沒(méi)有任何意義可言” 。不同于傳統(tǒng)教材中高度簡(jiǎn)化的例題，表1所示案例是實(shí)際工程問(wèn)題的真實(shí)再現(xiàn)，有助于學(xué)生了解鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算模型的簡(jiǎn)化過(guò)程，有助于學(xué)生將抽象的理論與實(shí)踐應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)。（3）在教材中增加三維模型圖，有利于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)鋼構(gòu)件連接方式、連接構(gòu)造及傳力途徑的感性認(rèn)識(shí)，提高鋼結(jié)構(gòu)施工圖識(shí)讀能力。

（二）研究三層次教學(xué)和三層次考核方法

1.三層次教學(xué)

理論知識(shí)是能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，實(shí)踐是將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的有效途徑。為培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，在教學(xué)中根據(jù)先易后難的原則，采用課堂案例講解、課后任務(wù)驅(qū)動(dòng)、階段性項(xiàng)目考核三層次教學(xué)。

傳統(tǒng)的基于基本知識(shí)點(diǎn)的課堂教學(xué)容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)中“只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林”，采用課堂案例教學(xué)，其實(shí)質(zhì)是將教學(xué)內(nèi)容案例化，即根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇實(shí)際工程案例（表1所示）作為講授基本知識(shí)點(diǎn)的載體，以案例為線索，通過(guò)教師講授、引導(dǎo)學(xué)生參與互動(dòng)討論、歸納總結(jié)，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)，不僅知道“學(xué)什么”，更重要的是知道“學(xué)了可以做什么，怎么做”，從而構(gòu)建學(xué)生的整體設(shè)計(jì)思路。

課后讓學(xué)生完成與教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)的實(shí)際工程任務(wù)，進(jìn)一步鞏固、加深對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。學(xué)生為完成任務(wù)還須進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)的本質(zhì)從“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”。課后任務(wù)驅(qū)動(dòng)讓學(xué)生在 “做中學(xué)”“學(xué)中做”，體驗(yàn)到用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的成就感，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

每一獨(dú)立教學(xué)單元完成后，以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體對(duì)學(xué)生進(jìn)行階段性考核，目的是促使學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)融會(huì)貫通、學(xué)以致用，在“用知識(shí)”的過(guò)程中“以用促學(xué)”[2]，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和對(duì)理論知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

2.三層次考核

打破一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)的傳統(tǒng)考核方式，以應(yīng)用能力考核為核心，建立三層次考核機(jī)制。

過(guò)程考核一（平時(shí)表現(xiàn)考核）：主要以學(xué)生的作業(yè)完成情況、課堂提問(wèn)、課堂討論、出勤和紀(jì)律等作為考核依據(jù)，占總成績(jī)的20%。

過(guò)程考核二（綜合應(yīng)用能力考核）：根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體對(duì)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力進(jìn)行考核，考核內(nèi)容主要包括明確項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容（做什么？），闡述基本設(shè)計(jì)思路和具體方法（怎么做？），占總成績(jī)的40%。學(xué)生5～6人組成一個(gè)小組，針對(duì)考核項(xiàng)目進(jìn)行課后資料的收集和討論，最終每組推薦1人作為代表發(fā)言（其它成員可補(bǔ)充），教師為每一小組進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和打分，小組長(zhǎng)根據(jù)參與度、貢獻(xiàn)度為組員打分。通過(guò)這種考核方式讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固和消化理論知識(shí)，將單一、零散的知識(shí)點(diǎn)綜合運(yùn)用以解決工程實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的整體設(shè)計(jì)思維。教師通過(guò)點(diǎn)評(píng)，讓學(xué)生了解到不足和錯(cuò)誤之處，讓學(xué)生體會(huì)到考試不僅僅是一個(gè)考核的過(guò)程，而是一個(gè)再學(xué)習(xí)和再提高的過(guò)程。同時(shí)，小組成員在討論、協(xié)作的過(guò)程中也培養(yǎng)了溝通表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)精神。

期末考核（基本理論知識(shí)考核）：主要考核學(xué)生對(duì)基本概念、基本構(gòu)造等理論知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度，采用閉卷考或網(wǎng)上在線考試的方式，占總成績(jī)的40%。

通過(guò)過(guò)程考核與期末考核相結(jié)合，理論知識(shí)點(diǎn)考核與綜合應(yīng)用能力考核相結(jié)合[3]，改變學(xué)生死記硬背、期末臨時(shí)抱佛腳以應(yīng)付考試為目的的學(xué)習(xí)方式，全面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、綜合應(yīng)用能力、溝通表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

（三）開(kāi)設(shè)第二課堂

一般普通本科院校土木工程專業(yè)的專業(yè)教育實(shí)踐主要有認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)。在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，專業(yè)課教學(xué)尚未開(kāi)始，實(shí)習(xí)僅停留在走馬觀花的層次。而生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)則

安排在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程結(jié)束后，以集中周的形式開(kāi)展。在課程教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生沒(méi)有更多的機(jī)會(huì)參與實(shí)踐。通過(guò)“走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)”的模式，在進(jìn)行課堂教學(xué)的同時(shí)開(kāi)設(shè)第二課堂，邀請(qǐng)鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)專家以講座的形式對(duì)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行剖析，對(duì)實(shí)踐性較強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)制作、施工組織和安裝等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹，并組織學(xué)生參觀鋼結(jié)構(gòu)加工廠及施工項(xiàng)目，了解鋼結(jié)構(gòu)加工工藝和施工過(guò)程，將鋼結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)從課內(nèi)延伸至課外，既解決了課程學(xué)時(shí)少內(nèi)容多的矛盾，又有利于學(xué)生開(kāi)闊視野，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，了解鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)、企業(yè)、職業(yè)發(fā)展需求，了解學(xué)習(xí)該課程的意義，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（四）搭建兩個(gè)平臺(tái)

1.大學(xué)生科研創(chuàng)新平臺(tái)

創(chuàng)新能力是一個(gè)優(yōu)秀技術(shù)人才的基本特征，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類課程的特點(diǎn)通常是要求學(xué)生按規(guī)范、按步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，往往忽視了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在教學(xué)過(guò)程中，可充分利用試驗(yàn)室資源，在保證基礎(chǔ)驗(yàn)證性試驗(yàn)的前提下，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容在課外開(kāi)展設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型試驗(yàn)，搭建自主研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新平臺(tái)，為學(xué)生提供對(duì)所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行重組和二次創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

2.在線教學(xué)平臺(tái)

搭建課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，將與課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的動(dòng)畫(huà)、視頻、現(xiàn)場(chǎng)圖片、施工圖、習(xí)題、教案等資料上網(wǎng)，充分實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，滿足學(xué)生復(fù)習(xí)、鞏固的學(xué)習(xí)需求；設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)新技術(shù)、新工藝、鋼結(jié)構(gòu)施工圖識(shí)讀等專欄，彌補(bǔ)課堂教學(xué)內(nèi)容的不足；設(shè)置在線答疑和討論互動(dòng)等專欄，加大師生間的互動(dòng)與交流，實(shí)現(xiàn)因材施教、教學(xué)相長(zhǎng)。學(xué)生可以自主安排時(shí)間上網(wǎng)學(xué)習(xí)，并通過(guò)在線測(cè)試實(shí)時(shí)了解學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

（五）教學(xué)效果反饋與評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)教學(xué)效果的的重要方式之一，對(duì)學(xué)院2011級(jí)、2012級(jí)土木工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行無(wú)計(jì)名問(wèn)卷調(diào)查，該課程教學(xué)效果好評(píng)率均達(dá)95%以上。通過(guò)一系列的教學(xué)改革，該課程的考試通過(guò)率和平均成績(jī)均有所提高。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程“3+3+2+2”教學(xué)改革探索與實(shí)踐，以期緩解課程教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少的矛盾，改善學(xué)生難學(xué)、教師難教的“兩難”狀況，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的提升，實(shí)現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)能力的提高。

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