專業(yè)認證背景下的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程教學(xué)改革與實踐

邵建華 李紅明 王治均

摘要：在專業(yè)認證背景下，要將基于成果導(dǎo)向的理念引入《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》的課程教學(xué)體系。課程開設(shè)虛擬仿真實驗，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及加強綜合實踐能力等方面對課程教學(xué)進行改革，建立教、學(xué)、考、評的良性循環(huán)。通過模型作品、案例分析報告等，利用課程成績分析法，計算課程目標(biāo)的達成度。

關(guān)鍵詞：專業(yè)認證;鋼結(jié)構(gòu);教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）12-0136-02

一、引言

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)[1]。其核心是以學(xué)生為中心，培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，堅持持續(xù)改進[2]。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程對于土木工程專業(yè)來說是一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，實踐性很強，與現(xiàn)行的各類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、規(guī)程等密切相關(guān)。為了適應(yīng)我國高等教育的跨越式發(fā)展，要對《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式和教學(xué)模式進行大膽改革與實踐。因此，要將專業(yè)認證基于成果導(dǎo)向（Outcome Based Education，OBE）的現(xiàn)代化教育理念引入課程教學(xué)體系[3]，從頂峰成果入手，推演教學(xué)活動與人才培養(yǎng)目標(biāo)，開展教學(xué)效果評估。

二、工程教育認證下課程教學(xué)大綱的革新

（一）教學(xué)內(nèi)容和手段的革新

傳統(tǒng)的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程教學(xué)過程中，只專注學(xué)生理論知識的灌輸和培養(yǎng)，這并不能完全滿足現(xiàn)代建筑行業(yè)對土木工程專業(yè)畢業(yè)生專業(yè)技能和動手實踐能力培養(yǎng)的需求。OBE理念引導(dǎo)下的教學(xué)模式，注重學(xué)生的實際學(xué)習(xí)效果和產(chǎn)出成果，以此評估教學(xué)成效，進一步改進教學(xué)方法。

在工程教育論證背景下，為了更好地適應(yīng)專業(yè)論證畢業(yè)要求，通過觀察并記錄學(xué)生對《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程所教各部分知識點的理解與掌握、獨立完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和節(jié)點設(shè)計情況，對原有的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程教學(xué)大綱進行改革，增加了4學(xué)時的計算機虛擬仿真上機實驗以及模型制作和工程事故案例分析等實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。同時，對該門課程的教學(xué)方法和手段進行革新，具體如下：（1）重點通過三維仿真演示各類鋼結(jié)構(gòu)、鋼構(gòu)件節(jié)點的組成，在介紹組成中闡釋概念設(shè)計;（2）通過工程事故與案例分析，強化設(shè)計要點及易于忽視的地方;（3）弱化計算過程的講授;（4）以大作業(yè)（制作的模型作品、工程案例分析報告等）考核為主，輔以課堂討論、出席紀(jì)律等表現(xiàn)。

通過以上措施，課程結(jié)束后，學(xué)生既能掌握鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的專業(yè)理論知識，又能通過計算機軟件對鋼結(jié)構(gòu)工程進行建模與分析，還能實際制作模型，以熟知鋼構(gòu)件的設(shè)計、連接構(gòu)造與工程施工要點，顯著增強學(xué)生分析和解決實際工程問題的動手實踐能力，使學(xué)生產(chǎn)生綜合的學(xué)習(xí)成果。

（二）教學(xué)目標(biāo)與指標(biāo)點的關(guān)系

參照專業(yè)認證中畢業(yè)要求的12個一級指標(biāo)，結(jié)合土木工程專業(yè)的實際教學(xué)和行業(yè)背景，對該一級指標(biāo)細分26個二級指標(biāo)。接著，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程所講授的章節(jié)內(nèi)容和知識點，確定該門課程所能支撐畢業(yè)要求的具體二級指標(biāo)和相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，并把各知識點與二級指標(biāo)建立對應(yīng)關(guān)系，進而編制出土木工程專業(yè)認證下的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程教學(xué)大綱。

為了提高學(xué)生解決實際復(fù)雜工程問題中有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析與施工的能力，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程將安排理論講授、案例教學(xué)、模型制作、上機實驗等教學(xué)活動，并根據(jù)課程知識和工程教育論證中的畢業(yè)要求指標(biāo)點，把教學(xué)內(nèi)容劃分為6個課程目標(biāo)，建立課程目標(biāo)所支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點對應(yīng)關(guān)系，并賦予各個課程目標(biāo)支撐相應(yīng)指標(biāo)點的權(quán)重系數(shù)。每個課程目標(biāo)支撐多個畢業(yè)要求指標(biāo)點，這能很直觀地看出畢業(yè)要求指標(biāo)點所需支撐的課程目標(biāo)及相應(yīng)的重要程度。

三、課程的達成度評價

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程的目標(biāo)達成度評價標(biāo)準(zhǔn)主要通過分析學(xué)生的課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、虛擬仿真上機實驗、期末考核大作業(yè)等，利用考核成績分析法得到。課程考核成績分五個等級：優(yōu)、良、中、及格、不及格。課程總評成績包括：平時成績（占20%）、上機實驗（占10%）、期末成績（占70%）。

（一）平時成績

平時作業(yè)考核多樣化，既包括布置課后完成提交的作業(yè)，也包括自主學(xué)習(xí)提交的隨堂作業(yè)，共計4次，每次占5%，按作業(yè)完成情況給予五個評定等級。

平時作業(yè)綜合考查課程目標(biāo)所要掌握的內(nèi)容，平時成績評價主要涵蓋4個課程目標(biāo)。課程目標(biāo)1的平均達成度在83%左右，表明學(xué)生對這部分內(nèi)容完成得較好。這主要是由于教師重點講述了輕型門式剛架廠房結(jié)構(gòu)的布置與設(shè)計方法，學(xué)生理解得更透徹。根據(jù)這個平時成績的達成度結(jié)果，可以掌握學(xué)生對各課程目標(biāo)的學(xué)習(xí)成效，以便更加針對性地傳授教學(xué)內(nèi)容，持續(xù)改進教學(xué)方法。

（二）實踐能力

OBE的理念核心在于強調(diào)課程教授完成后學(xué)生實際產(chǎn)出的成果?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》課程精心設(shè)計兩類典型鋼結(jié)構(gòu)的虛擬仿真上機實驗，并要求學(xué)生制作鋼結(jié)構(gòu)模型，以提高學(xué)生掌握現(xiàn)代工具和解決工程問題的能力，達到工程教育論證的畢業(yè)要求。

虛擬仿真上機實驗的教學(xué)目標(biāo)是：指導(dǎo)學(xué)生利用專業(yè)軟件進行門式剛架廠房和多高層鋼框架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計，包括建模、施加荷載、結(jié)構(gòu)計算、施工圖紙繪制等。

鋼結(jié)構(gòu)模型制作的教學(xué)目標(biāo)是：制作單榀或三維門式剛架或高層鋼結(jié)構(gòu)或空間屋蓋鋼結(jié)構(gòu)模型。模型要能清楚地表現(xiàn)節(jié)點構(gòu)造、節(jié)點連接、梁和柱等截面類型。

根據(jù)布置的教學(xué)任務(wù)，學(xué)生積極開展動手實踐，利用PKPM有限元設(shè)計軟件，模擬鋼結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下的受力性能，并制作多個不同類型的鋼結(jié)構(gòu)模型，形成一些教學(xué)成果，達到了預(yù)期的教學(xué)效果。

（三）期末大作業(yè)

期末大作業(yè)考核包括制作的模型作品、鋼結(jié)構(gòu)工程案例分析報告兩大部分，占總成績的70%，其中模型作品占20%，案例分析報告占50%。

作品考核從模型的簡介、外觀質(zhì)量、制作工藝、節(jié)點構(gòu)造、構(gòu)件形式、整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)合理程度等方面評分，并根據(jù)團隊小組成員制作模型的貢獻度細分到每位成員。案例分析報告則從文字表達、寫作規(guī)范、工程事故分析、鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)知識、力學(xué)概念等方面進行考核。

期末大作業(yè)全面考查學(xué)生對所有6個課程目標(biāo)的掌握程度。從期末考核成績來看，課程目標(biāo)1和6的達成度較好，說明學(xué)生掌握了門式剛架結(jié)構(gòu)知識，并能動手實踐制作該類結(jié)構(gòu)的模型;課程目標(biāo)3和4的達成度稍差，這一方面是由于該部分內(nèi)容對數(shù)學(xué)和力學(xué)的知識要求較高，學(xué)生較難理解，另一方面也是由于這兩部分的課時較少，時間緊，任務(wù)重。今后講解大跨度和多層鋼結(jié)構(gòu)的知識點時，要適當(dāng)?shù)匕才乓恍┲T如網(wǎng)上課堂等課外學(xué)時來彌補，持續(xù)改進教學(xué)方式。

四、結(jié)語

參照專業(yè)認證中畢業(yè)要求的一級指標(biāo)和細化的二級指標(biāo)，本文根據(jù)課程所講授各章的知識點，確定出支撐畢業(yè)要求的具體二級指標(biāo)和相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，將各知識點與二級指標(biāo)一一對應(yīng)，進而編制出專業(yè)認證下的課程教學(xué)大綱。在保證理論教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，課程開設(shè)虛擬仿真實驗，制作鋼結(jié)構(gòu)模型作品，撰寫案例分析報告，大力加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。同時，利用課程成績分析法計算各指標(biāo)點的達成度，并與達成目標(biāo)值進行對比，得到課程目標(biāo)的達成度評價，以便在今后的教學(xué)工作中持續(xù)改進。

參考文獻：

[1]穆浩志，薛立軍，牛興華.工程教育專業(yè)認證背景下工程制圖課程大綱的改革與實踐[J].圖學(xué)學(xué)報，2016，37（5）：711-717.

[2]李志義.適應(yīng)認證要求推進工程教育教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014，（6）：9-16.

[3]孫娜.我國高等工程教育專業(yè)認證發(fā)展現(xiàn)狀分析及其展望[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2016，7（1）：29-34.