“全過程控制”工程項目式教學法在鋼結構基本原理課程教學中的應用

徐菁+劉斌+楊松森

摘要：針對土木工程專業(yè)鋼結構基本原理課程傳統(tǒng)教學模式中的弊端，提出基于“全過程控制”的工程項目式教學方法。將實際的建設工程項目融入課堂教學的每一章節(jié)，使課堂教學緊密結合實際工程且置于項目整體結構設計體系，讓學生從“項目設計”中求學問，即“做中學”，提高了學生的實踐能力，有利于培養(yǎng)卓越工程師。

關鍵詞：鋼結構基本原理；全過程控制；項目式學習；卓越工程師

中圖分類號：G64242；TU391 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2017）02005405

工程教育的目的是培養(yǎng)卓越工程師，即具備技術知識、管理知識、社會意識并具有創(chuàng)新能力的滿足社會需求的工程師。而當前土木院校的畢業(yè)生普遍“實踐能力”不足，畢業(yè)以后要經過約2年以上的“學徒工生涯”才能勝任普通的技術工作。

針對鋼結構基本原理課程而言，其學習目的是使學生掌握鋼結構設計的基本概念、原理、設計方法，但結果卻是學生學過該課程后，依然對鋼結構設計缺乏形象、具體的理解，難以形成知識體系，不具備做設計的基本能力。究其原因有兩方面：

一方面，傳統(tǒng)的“講授法”教學，按照教材從鋼結構材料、破壞形式到受拉構件、受壓構件、受彎構件、拉彎構件……屬于從基本概念講起，以受力方式將一個整體工程拆解成若干部分，學生學了一學期還未接觸到實際工程項目的設計，學到的只是一個個片段，缺乏對知識體系的認識，如盲人摸象，對知識點的理解不具體且片面，逐漸失去學習興趣。

另一方面，以前的教學內容是按構件類型分章的，而現在的教學內容變?yōu)榘磸姸群头€(wěn)定性兩方面分章，從而導致第一個問題在目前的教學過程中顯得更加突出。從邏輯上講，構件的強度計算屬于截面承載力方面，穩(wěn)定計算則屬于整個構件的承載力方面，強度和穩(wěn)定性從來都是獨立進行計算，這樣分開似乎很合理，但從學習者的角度來講，原來是把一個柱子的原理講完，再講梁的原理，而現在卻是柱子講一部分，梁再講一部分，然后再講柱子，學習內容變得雜亂無章，而強度理論和穩(wěn)定理論這些學生沒有建立起來的知識卻成為編排內容的主線。因此，改革傳統(tǒng)的鋼結構基本原理課程教學模式勢在必行。

針對以上問題，提出基于能力培養(yǎng)的“全過程控制”工程項目式教學法。簡單地講，就是將一個實際的工程項目分解成若干個設計專題，并將這些設計專題融入課堂教學的每一章節(jié)，將課堂教學置于結構體系的構架下進行，實現對鋼結構基本原理課程教學的“全過程控制”?；谀芰ε囵B(yǎng)的“全過程控制”工程項目式教學法符合“卓越工程師”的培養(yǎng)特點

——以實際工程為背景，以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力。

一、基本原理

建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。建構主義學習理論認為“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是學習環(huán)境中的四大要素?；陧椖康膶W習，實質上就是一種基于建構主義學習理論的探究性學習模式，“情境”是這種學習模式的四大構成要素之一。讓學生從實踐活動中求學問，即“做中學”。在鋼結構基本原理課程教學中，教師選定真實的建設工程項目，正是為學生創(chuàng)設一種“情境”。教學圍繞項目展開，使知識和現實產生了密切的聯系，讓學生對散亂的內容有了整體把握。如果把鋼結構基本原理課程的學習比喻為航海，那么實際工程項目整體設計就像一張航海圖，它可以時時告訴學生，從哪里來，到哪里去，讓學生的學習有了一個清晰的思路和感覺，激發(fā)了學生的學習興趣，提高學習質量，實現了理論知識的傳授和實踐能力培養(yǎng)之間的有機結合。

二、實施方案

（一）精心選擇、設計項目

在項目式學習中，項目的選擇極其重要，它是項目式學習的載體以及知識點與工程實際聯系的紐帶。項目選擇遵循兩個原則：第一，所選擇的項目應是實際工程項目；其次，項目能融合教學大綱規(guī)定的教學內容。教學中選擇了鋼結構廠房設計和鋼屋架設計兩個項目。

（二）創(chuàng)建該課程的網絡學習系統(tǒng)

該網絡學習系統(tǒng)包括課程簡介、學習指引、PPT課件、教學視頻、作業(yè)、答疑、論壇等板塊。教學團隊的教師協作完成講授視頻，上傳網絡學習系統(tǒng)。網絡學習系統(tǒng)中設答疑、論壇版塊，可對課堂學習、視頻學習內容進行答疑、討論。

（三）課程內容講授

課程內容是學習的核心，不管教學方法如何創(chuàng)新，讓學生深刻理解基本概念、基本原理依然是教師的重要教學任務。巧妙的構想、精彩的課堂講授是完成該任務的重要手段。因為項目學習需安排師生討論，如果全部采取傳統(tǒng)的課堂講授方法，基本教學內容就完成不了，故選擇約三分之一的內容采用“翻轉課堂”的模式授課，即學生提前學習網上視頻，課堂上針對視頻內容答疑、討論，以此節(jié)省時間進行課堂討論。

（四）融于課程教學的工程項目設計

簡單地講，就是將一個實際的工程項目設計實例分解成若干個設計專題，并將這些設計專題融入課堂教學的每一個章節(jié)，使課堂教學置于結構體系的構架下進行。其操作程序如下：

1.課前準備

（1）將一個實際的工程設計實例分解成若干個與教學內容相對應的專題設計，每個專題設計對應于實際工程中的一個受力構件。

（2）編制相應的專題設計報告。

2.課中實施

（1）采用“啟發(fā)式”教學，在開始講授相關的教學章節(jié)之前，將專題設計中所涉及的相關內容作為問題交代給學生，使學生帶著問題學習，明確學習目的，提高學習興趣。

（2）以專題設計為主線，課堂教學為平臺，在相關的教學章節(jié)結束之后，引導學生完成各專題報告中相對應的設計內容，及時發(fā)現和糾正學生在每一階段存在的問題，實現對鋼結構基本原理課程教學的全過程控制。

（3）在完成每一個專題設計之后，及時邀請該工程的設計師（本項目的主要成員之一）為學生講解專題設計中所涉及的《規(guī)范》條文、構造措施，以及相關的施工圖設計。采用“討論式”和“翻轉課堂式”教學模式，組織學生、教師以及工程設計人員，對學生在相關的專題設計中所遇到的問題展開討論。一方面，學生在設計中遇到的問題可及時得到解決；另一方面，也增加了學生接觸《規(guī)范》條文以及施工圖紙的機會，提高了學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力。

3.課后展示

整個課程學習完成之后，所有的專題設計也隨即完成。以多媒體方式給學生介紹該工程的整套施工圖，以照片和實地參觀的形式讓學生看到該工程建成之后樣子，增加學生的職業(yè)使命感和成就感。

基于“全過程控制”工程項目式教學方法的實施流程如圖1所示。該教學方法縮短了知識與實踐應用之間的距離，

激發(fā)了學生的興趣和熱情，提高了學生應用工程知識的能力以及解決工程實際問題的能力。在項目式學習中，教師應注意角色的轉變——從教師到教練或顧問。學生是學習的主導者，教師成為幫助學生完成項目的“顧問”。

（五） 學習效果評價

基于“全過程控制”的工程項目體驗式教學方法，在傳統(tǒng)課堂教學模式的基礎上引入翻轉課堂和討論試課堂學習，形成了“以學生為中心”的復合式教學模式。在新的教學模式下，傳統(tǒng)的“期末一考定成績”的學習評價模式亦改變?yōu)椤斑^程評價為主，期末考核為輔”的評價模式。學生分階段提交的“項目作業(yè)”占總成績的40%，平時提問、課堂討論、網上論壇討論和作業(yè)完成度占總成績的30%，期末書面考試占總成績的30%。該評價模式有效提高了學生的學習積極性和自主性，促使學生由“記憶型”學習轉變?yōu)椤袄斫?、分析型”學習。

三、結語

在鋼結構基本原理課程教學中實施基于能力培養(yǎng)的“全過程控制”工程項目式教學法，將真實的項目設計引入課堂，為學生提供實踐課程的教學情境，極大地調動了學生的學習興趣，激發(fā)了學生自主學習。及時將課堂知識用于設計實踐，以應用為本，學以致用，提高了學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，有利于培養(yǎng)滿足社會需求、實踐能力強的 “卓越工程師”。

該教學法將知識、能力、項目應用一體化，使學生的能力培養(yǎng)落實到每一節(jié)課，具有較強的實用性和可操作性，在工程類課程教學中具有一定的推廣應用價值。

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Abstract：Aiming at the obstacles of the traditional teaching mode which carrying on the basic principles of steel structure in civil engineering lessons， we conclude a project teaching method which is based on “the whole process control”. Putting actual construction project into every section of classroom teaching， it can be closely combined with practical engineering and the classroom teaching content. At the same time， it can place the classroom teaching content under the whole framework of structure design. That will guide the students get knowledge from the real subject design， namely “Do In Learn”. This method will show good influence on improving the students practice ability and the cultivation of excellent engineer.

Keywords： the basic principles of steel structure；the whole process control；project teaching method；excellent engineer

（編輯 周 沫）