創(chuàng)客教學(xué)法在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》教學(xué)中的應(yīng)用研究

趙瑩

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林長春 130000）

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》是土木工程專業(yè)的核心課程，主要講授鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理、構(gòu)造要求、設(shè)計方法等。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程理論高深、方法抽象。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是填鴨式教學(xué)法。填鴨式教學(xué)方法，以教師為中心，以教師理論講授為主，枯燥、乏味?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》課程雖然是非常重要的專業(yè)核心課程，但給學(xué)生的感受卻是“無用”而“無趣”的，學(xué)生的反饋是既“用不上”，也“沒意思”，學(xué)生對課堂的參與度低，教學(xué)效果不佳。

1 創(chuàng)客教學(xué)法現(xiàn)狀

“創(chuàng)客”一詞來源英文“maker”，即“創(chuàng)造者”[1]。 “創(chuàng)客”的內(nèi)涵是具有創(chuàng)新精神、銳意進取，努力把創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實?！皠?chuàng)客”的特征是興趣使然、善于思考、積極行動、開放包容、樂于分享?！皠?chuàng)客”尋求自我的實現(xiàn)和個性愛好發(fā)展，寬松的環(huán)境、靈活的機制、和諧的氛圍、業(yè)務(wù)的挑戰(zhàn)是創(chuàng)客們最感興趣的內(nèi)容。2015年3月，召開十二屆全國人大三次會議，“創(chuàng)客”一詞首次被寫入政府工作報告，由此開始，“創(chuàng)客”一詞席卷中國?！皠?chuàng)客”教學(xué)法強調(diào)以學(xué)生為中心，強調(diào)快樂學(xué)習(xí)，強調(diào)從創(chuàng)造中學(xué)。創(chuàng)客教學(xué)法的普遍特征是含有兩個元素，一個是“動手實踐”，另一個是“成果展示”。近年來，學(xué)者們紛紛嘗試將創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)用到教學(xué)當(dāng)中。華東師范大學(xué)高金麗設(shè)計了創(chuàng)客教學(xué)流（scscscscs），并將其應(yīng)用到高二的《創(chuàng)意設(shè)計與制作》課程當(dāng)中[2]；徐麗君、趙超將創(chuàng)客教育理念融入《材料力學(xué)》的教學(xué)之中[3]；余憲澤將創(chuàng)客教育與中學(xué)物理相結(jié)合，提出了M-P教學(xué)模式[4]；楊維、費瑞偉構(gòu)建了中小學(xué)創(chuàng)客教育的一般框架[5]；于寶東提出了基于創(chuàng)客教育的8步教學(xué)法[6]；黎加厚提出了基于創(chuàng)客教育的5步教學(xué)法[7]；李慧穎提出了基于創(chuàng)客教育的項目體驗式教學(xué)模式[8]。從收集到的資料看，創(chuàng)客教學(xué)法在中小學(xué)教學(xué)中應(yīng)用較多，在大學(xué)物理課、英語課、材料力學(xué)等課程上略有涉及，但是，在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程教學(xué)中的應(yīng)用，尚無相關(guān)研究報道。

2 創(chuàng)客教學(xué)模式構(gòu)建

結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的特點，將已有創(chuàng)客教學(xué)法進行了改進，通過模型化學(xué)習(xí)成果、項目化學(xué)習(xí)內(nèi)容、創(chuàng)客化學(xué)習(xí)過程，將創(chuàng)客教學(xué)法應(yīng)用到《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》教學(xué)當(dāng)中。

2.1 模型化學(xué)習(xí)成果

通過引入“模型”，將“創(chuàng)客”教學(xué)法應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)系列課程的教學(xué)當(dāng)中。每一階段的學(xué)習(xí)成果，不再是習(xí)題，而是一個明確指定的“模型”。這個“模型”既是每一階段的教學(xué)的終點，也是該階段的教學(xué)的起點，確定教學(xué)成果?！澳Ｐ汀鄙鷦?、直觀、有趣。以“模型”作為學(xué)習(xí)成果，學(xué)生沒有抵觸情緒，學(xué)習(xí)的主動性會有所增強。

2.2 項目化學(xué)習(xí)內(nèi)容

當(dāng)明確了學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)目標(biāo)之后，將教學(xué)內(nèi)容按實際鋼結(jié)構(gòu)工程項目的實施情況進行整合。比如，軸心受力構(gòu)件的相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容整合為 “平臺柱工程項目”，受彎構(gòu)件的相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容整合為“桁架工程項目”。學(xué)習(xí)內(nèi)容就是一個個真實的工程項目。

2.3 創(chuàng)客化學(xué)習(xí)過程（見圖1）

（1）構(gòu)思模型。教師在開始講授每一章的教學(xué)內(nèi)容之前，首先把創(chuàng)造結(jié)構(gòu)模型的具體任務(wù)布置給學(xué)生。學(xué)生接到任務(wù)后，就要伴隨著課堂理論教學(xué)的開展，對模型的類型、截面形式、細(xì)部構(gòu)造、尺寸等進行構(gòu)思。

（2）創(chuàng)造模型。學(xué)習(xí)基本單元是團隊。學(xué)生接到任務(wù)后，自由分組。到工程現(xiàn)場參觀、體驗感受、考察和學(xué)習(xí)。查閱資料，設(shè)計出具有新意的模型，利用PKpm、BIM等軟件進行虛擬仿真模型的建立和方案的確定。明確分工。伴隨著教學(xué)進程，完成模型的創(chuàng)造。

（3）展示模型。在每個章教學(xué)的最后一次課上進行模型展示。先由每個團隊代表對模型進行介紹，然后稱量每組模型的自重，并進行加載。記錄自重和極限承載力，并計算荷重比。

（4）評價模型。教師對模型進行點評。由學(xué)生評委團對每組模型進行打分。評價包括作品評價和學(xué)習(xí)過程評價。評價指標(biāo)包括模型方案的創(chuàng)新性、模型制作的合理性和模型功能的高效性等。通過評價模型，將課程內(nèi)容與能力結(jié)構(gòu)建立映射關(guān)系。

（5）反思模型。學(xué)生提交學(xué)習(xí)體會，反思和總結(jié)整個學(xué)習(xí)過程的經(jīng)驗、教訓(xùn)和感悟。

圖1 創(chuàng)客教學(xué)法基本流程

3 創(chuàng)客教學(xué)法的應(yīng)用實踐

對土木工程2015級《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》進行了基于創(chuàng)客教學(xué)法的教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果。現(xiàn)以第一章第4節(jié)“平臺柱設(shè)計”教學(xué)為例，介紹一下創(chuàng)客教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用。

3.1 學(xué)生情況分析

學(xué)習(xí)本節(jié)之前，學(xué)生們已經(jīng)在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課上學(xué)習(xí)了“軸心受力構(gòu)件”相關(guān)的理論知識和結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法。但因?qū)W生自主學(xué)習(xí)能力較差，原理課內(nèi)容多、學(xué)時少等問題的存在，學(xué)生對相關(guān)知識的理解和掌握并不理想。

3.2 教學(xué)內(nèi)容

該節(jié)課主要講授平臺柱的設(shè)計方法和設(shè)計步驟。

3.3 教學(xué)目標(biāo)

通過采用創(chuàng)客教學(xué)法，讓學(xué)生深入理解抽象的“軸心受力構(gòu)件”理論知識，制作平臺柱模型。從而達(dá)到知識性 （鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法）、技能性（發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力）；情意性（工匠精神、創(chuàng)新精神和團隊精神）三個方面的教學(xué)目標(biāo)。

3.4 教學(xué)過程

教學(xué)過程包括四個階段：課上講授、課下實訓(xùn)、課上點評、課下總結(jié)四個階段。整個過程中體現(xiàn)了體驗教育，快樂教育，基于項目的教育，創(chuàng)造中學(xué)等教育理念。其中，課上講授階段，按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法，進行基本知識的傳授，同時，向?qū)W生進行模型制作任務(wù)的布置，學(xué)生會在上課的過程中完成模型的初步構(gòu)思。課下實訓(xùn)階段，包括分組、復(fù)習(xí)、參觀、計算、分析、答疑和制作七個方面。在這個階段，學(xué)生們要完成模型的創(chuàng)造。將“平臺結(jié)構(gòu)”和工程實體，也就是該校的工程實訓(xùn)中心鋼平臺相對接，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生以團隊的形式學(xué)習(xí)、研究已有實訓(xùn)中心鋼平臺圖紙，復(fù)習(xí)和鞏固“平臺柱”這部分教學(xué)內(nèi)容，包括：平臺柱的截面形式、設(shè)計原理和設(shè)計步驟。然后，在原有設(shè)計方案的基礎(chǔ)上進行改良和優(yōu)化，設(shè)計并制作出自己的平臺柱模型。在這個階段，學(xué)生結(jié)合設(shè)計任務(wù)進行分工、分組，然后，通過自主學(xué)習(xí)、查閱規(guī)范、計算手冊等夯實理論，掌握設(shè)計方法，同時，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和查閱國內(nèi)外優(yōu)秀教材，借助BIM、PKPM、ANSYS等軟件進行構(gòu)造和力學(xué)分析，通過理論計算，完成模型方案的確定。充分利用創(chuàng)客空間，建立第一課堂和第二課堂的有機結(jié)合和行業(yè)專家指導(dǎo)的良性機制。第三個階段，是課上點評。這個階段，通過展示、介紹、稱重、加載、點評，學(xué)生完成自己學(xué)習(xí)成果的展示。第四個階段，是課下總結(jié)，在這個階段，學(xué)生會對自己的模型制作全過程進行整理和回顧，在知識、技能、情意三個方面進行總結(jié)。

3.5 教學(xué)效果

與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，創(chuàng)客教學(xué)法課堂氣氛更加活躍、學(xué)生參與度更高、課下自主學(xué)習(xí)效果更好。

4 結(jié)語

該文結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的特點，將已有創(chuàng)客教學(xué)法進行了改進，通過模型化學(xué)習(xí)成果、項目化學(xué)習(xí)內(nèi)容、創(chuàng)客化學(xué)習(xí)過程。將創(chuàng)客教學(xué)法引入到《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》教學(xué)實踐當(dāng)中，取得了比較好的教學(xué)效果。