基于應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的鋼結(jié)構(gòu)課程改革與實(shí)踐

袁繼峰 冷捷 陸永濤

[摘 要]我國(guó)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展給鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)重大機(jī)遇，鋼結(jié)構(gòu)人才培養(yǎng)需求和要求與日俱增。高等教育改革深入推進(jìn)，也促使應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)成為鋼結(jié)構(gòu)課程改革研究的重要課題。本研究分析了鋼結(jié)構(gòu)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及存在的弊端，基于應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的定位，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)課程的自身特點(diǎn)及鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)人員基本職業(yè)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，從課程培養(yǎng)定位、信息化教學(xué)手段、多樣化考核方式、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)等幾個(gè)方面開(kāi)展鋼結(jié)構(gòu)課程改革與實(shí)踐，旨在提高鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)課程;創(chuàng)新型;應(yīng)用

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2020）08-0141-03

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化發(fā)展的日益加快，建筑業(yè)正注入新的發(fā)展活力，尤其是新技術(shù)、新工藝、新材料的推廣應(yīng)用，為建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來(lái)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。2016年李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提到“發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑”，住建部在工作報(bào)告中強(qiáng)調(diào)“推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)于住宅建設(shè)試點(diǎn)”，以及鋼結(jié)構(gòu)建筑體系與工業(yè)化發(fā)展模式天然契合，都進(jìn)一步推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)模、運(yùn)行模式以及相關(guān)周邊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)人才需求和要求也與日俱增，但當(dāng)前高校培養(yǎng)的鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工和管理人員與鋼結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的現(xiàn)狀難以達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

伴隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，高等教育改革也在不斷深入?！靶鹿た啤碧剿鞴こ探逃闹袊?guó)模式，工程教育認(rèn)證對(duì)接國(guó)際工程教育標(biāo)準(zhǔn)、提升大學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力成為社會(huì)、高校、企業(yè)的共識(shí)。2016年李克強(qiáng)總理在高等教育改革創(chuàng)新座談會(huì)上指出高等教育要培育更多創(chuàng)新型人才。創(chuàng)新型人才通常分為原始創(chuàng)新型人才和應(yīng)用創(chuàng)新型人才。原始創(chuàng)新是指根本的創(chuàng)新，該類(lèi)人才主要指學(xué)術(shù)型人才，而應(yīng)用創(chuàng)新型人才主要指通過(guò)繼承創(chuàng)新或消化吸收再創(chuàng)新的人才，對(duì)于應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)意義[2]。因此，鋼結(jié)構(gòu)課程培養(yǎng)應(yīng)定位于應(yīng)用創(chuàng)新型人才，為建筑行業(yè)快速發(fā)展的鋼結(jié)構(gòu)工程輸入更多人才，從而促進(jìn)行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

一、鋼結(jié)構(gòu)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及弊端分析

（一）行業(yè)發(fā)展給應(yīng)用創(chuàng)新型人才帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)

鋼結(jié)構(gòu)是一門(mén)多學(xué)科交叉的課程，涉及建筑材料、力學(xué)、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、抗震防災(zāi)等知識(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋工業(yè)廠(chǎng)房、公共建筑、房地產(chǎn)、橋梁、特種結(jié)構(gòu)等，近十年更是在超大跨、超高層、非規(guī)則、裝配式等方面得到快速發(fā)展，給應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。根據(jù)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)目標(biāo)不能僅限于畢業(yè)時(shí)應(yīng)掌握的知識(shí)、能力和素養(yǎng)，而是關(guān)注學(xué)生畢業(yè)5年后能夠達(dá)到的職業(yè)和專(zhuān)業(yè)成就，這就決定我們必須將應(yīng)用創(chuàng)新型人才作為鋼結(jié)構(gòu)課程培養(yǎng)定位。

（二）教學(xué)方式難以激活應(yīng)用創(chuàng)新型人才活力

鋼結(jié)構(gòu)課程具有明顯的“三多三難”特點(diǎn)，即“內(nèi)容多、公式多、構(gòu)造多”“理解難、做題難、應(yīng)用難”，而教師講解過(guò)程時(shí)常先入為主地引導(dǎo)，按照自身的理解介紹課程內(nèi)容，忽略學(xué)生的感悟體驗(yàn)，導(dǎo)致課堂教學(xué)效果并不是特別好。特別是鋼結(jié)構(gòu)課程知識(shí)點(diǎn)前后的關(guān)聯(lián)度較大，若某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有及時(shí)理解，后面跟上就更難了，而當(dāng)前學(xué)生的特點(diǎn)是不習(xí)慣到辦公室詢(xún)問(wèn)老師，而是習(xí)慣在網(wǎng)絡(luò)上尋找答案。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)屬于實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工廠(chǎng)中鋼構(gòu)件加工與制作過(guò)程普遍缺乏了解，課堂教學(xué)中雖可采用圖片、視頻形式展示，但面對(duì)不斷壓縮的課內(nèi)學(xué)時(shí)以及眾多要講解的知識(shí)點(diǎn)，教師通常選擇快速跳過(guò)，導(dǎo)致課堂越來(lái)越沉悶，難以激活應(yīng)用創(chuàng)新型人才活力。

（三）考核方式抑制應(yīng)用創(chuàng)新型人才發(fā)展

鋼結(jié)構(gòu)課程考核方式一般以閉卷考試為主，閉卷考試的優(yōu)點(diǎn)在于能有效督促學(xué)生記住課程中必須掌握的基本知識(shí)、理論和技能[3]，然而任課教師在編制試卷的時(shí)候，受限于考試時(shí)間和試卷體量，都會(huì)選取教學(xué)大綱中最重要、最具代表性的知識(shí)點(diǎn)。片面的考試內(nèi)容導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程知識(shí)體系掌握不夠全面，忽視對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，且閉卷考試答案的客觀(guān)化、標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)形中抑制了應(yīng)用創(chuàng)新型人才思維的發(fā)展。同時(shí)，課程考核以考試成績(jī)作為學(xué)生學(xué)習(xí)效果單一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，錯(cuò)位的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致學(xué)生只追求分?jǐn)?shù)，注重考試內(nèi)容的記憶，而不在意知識(shí)理解與再創(chuàng)新。于是，教學(xué)過(guò)程中信息反饋這重要的一環(huán)被打斷，教師難以通過(guò)考核反饋鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)效果，而到畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)或者學(xué)生進(jìn)入企業(yè)時(shí)，已經(jīng)無(wú)法彌補(bǔ)。

（四）實(shí)踐環(huán)節(jié)難以支撐應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

鋼結(jié)構(gòu)課程的工程實(shí)踐特點(diǎn)要求學(xué)生應(yīng)具備良好的專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，然而長(zhǎng)期以來(lái)進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)工地實(shí)踐是最難以協(xié)調(diào)的環(huán)節(jié)。工地項(xiàng)目進(jìn)度與教學(xué)進(jìn)度之間的時(shí)間不匹配，工程項(xiàng)目所在地與校園存在的空間距離，工地項(xiàng)目復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)的安全隱患，這些因素導(dǎo)致學(xué)校把鋼結(jié)構(gòu)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)都安排在大四畢業(yè)實(shí)習(xí)階段，而由于多數(shù)實(shí)習(xí)項(xiàng)目為混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐環(huán)節(jié)流于形式。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)課程對(duì)于施工圖紙的理解至關(guān)重要，而缺乏直觀(guān)的認(rèn)識(shí)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)會(huì)算，不會(huì)畫(huà)，對(duì)于細(xì)部構(gòu)造更是不懂，這點(diǎn)在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)體現(xiàn)得尤為明顯，究其原因在于實(shí)踐環(huán)節(jié)沒(méi)有支撐好應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。

二、以應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，進(jìn)行課程教學(xué)改革

（一）轉(zhuǎn)變課程培養(yǎng)定位

提升學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力，專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容設(shè)置必須緊跟行業(yè)發(fā)展及企業(yè)需求[4]。首先需要破除傳統(tǒng)培養(yǎng)方案的認(rèn)識(shí)，將個(gè)人職業(yè)發(fā)展規(guī)劃和行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)結(jié)合起來(lái)考慮，簡(jiǎn)而言之就是給出畢業(yè)生畢業(yè)5年左右能夠達(dá)到的職業(yè)和專(zhuān)業(yè)成就，按照專(zhuān)業(yè)水平、專(zhuān)業(yè)能力、社會(huì)能力三要素的標(biāo)準(zhǔn)組織課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)大綱。在確定課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)大綱后，在研討教學(xué)內(nèi)容編排時(shí)，按照“理解—應(yīng)用—?jiǎng)?chuàng)新”思想，重新撰寫(xiě)講稿與多媒體課件，突破以往按知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)的授課方法，轉(zhuǎn)變?yōu)榘磵徫恍枨蠼M織課程內(nèi)容，對(duì)重要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深層鍛煉。從我校五年多的改革效果來(lái)看，這項(xiàng)改革明顯提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和職業(yè)能力。

（二）在線(xiàn)課程助推教學(xué)改革

現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展給予教育更廣闊的平臺(tái)，打破了教育的時(shí)空界限、課堂教室的圍墻，也更符合當(dāng)代大學(xué)生獲取知識(shí)習(xí)慣[5]。鋼結(jié)構(gòu)課程按照國(guó)家資源共享課的標(biāo)準(zhǔn)扎實(shí)推動(dòng)，確定“網(wǎng)絡(luò)化為平臺(tái)，數(shù)字化為手段，個(gè)性化為理念”建設(shè)思想，較好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在的不足。我校和上海維啟信息技術(shù)有限公司共同研發(fā)基于BIM技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工教學(xué)資源，豐富了在線(xiàn)課程的教學(xué)資源，由專(zhuān)業(yè)教師提出方案，企業(yè)人員完善方案，技術(shù)公司實(shí)現(xiàn)方案，形成了一種良好的互補(bǔ)，保障了教學(xué)資源的正確性和美觀(guān)性。在線(xiàn)課程實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注重教學(xué)策略，不同于課堂教學(xué)中教師和學(xué)生之間雙向交流，在線(xiàn)課程中的信息流動(dòng)表現(xiàn)為單向傳遞，學(xué)生處于被動(dòng)接受地位[6]。因此，在線(xiàn)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)來(lái)自鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域工作實(shí)際，同時(shí)關(guān)聯(lián)理論知識(shí)點(diǎn)，這樣才能夠引起學(xué)生的興趣，啟發(fā)學(xué)生的思考，最終達(dá)到應(yīng)用創(chuàng)新能力的提高。如鋼柱的抗剪鍵設(shè)置，在教材和規(guī)范中都缺乏詳細(xì)敘述，而鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量較輕，在使用時(shí)受水平荷載影響非常大，柱底會(huì)產(chǎn)生很大的剪力，若不合理設(shè)計(jì)抗剪鍵將影響鋼結(jié)構(gòu)性能的發(fā)揮。通過(guò)在線(xiàn)課程“抗剪鍵”專(zhuān)題補(bǔ)充課堂知識(shí)，充分利用視頻信息可視化的特點(diǎn)，把教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)可視化，并在后面留有思考題，然后進(jìn)行課堂教學(xué)與學(xué)生互動(dòng)，通過(guò)在線(xiàn)課程與課堂教學(xué)之間點(diǎn)線(xiàn)相連，最后讓在線(xiàn)課程成為鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中的一個(gè)有機(jī)整體。

（三）創(chuàng)新性理念轉(zhuǎn)變考核方式

閉卷考試雖存在一定的不足，但對(duì)于促進(jìn)知識(shí)的學(xué)習(xí)具有積極意義，作為有效的考核方式仍予以保留。同時(shí)，基于創(chuàng)新性教育理念，應(yīng)將過(guò)去單一性考核方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻有钥己朔绞?，注重個(gè)性化教育，即增加外出調(diào)查、陳述展示、模型制作等環(huán)節(jié)，并確定與之相匹配的考核標(biāo)準(zhǔn)。如鋼結(jié)構(gòu)課程中提出了“課堂微項(xiàng)目—課程設(shè)計(jì)小項(xiàng)目—畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合項(xiàng)目”三級(jí)實(shí)踐項(xiàng)目體系中的“微項(xiàng)目”，其中有一個(gè)微項(xiàng)目就是要求學(xué)生綜合所學(xué)內(nèi)容，購(gòu)買(mǎi)木板、502膠水、螺絲等材料，模擬實(shí)際工程中的鋼板、焊縫、螺栓等，制作梁柱節(jié)點(diǎn)模型。該項(xiàng)目采取小組合作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的形式，在模型制作中綜合應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)連接、受彎構(gòu)件等章節(jié)內(nèi)容，充分激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。模型制作完畢，通過(guò)課堂分享、邀請(qǐng)每組組長(zhǎng)打分的方式，使得更多的學(xué)生參與“微項(xiàng)目”。這一系列“微項(xiàng)目”都精心設(shè)置了考核標(biāo)準(zhǔn)，從團(tuán)隊(duì)協(xié)作、選材是否合適、構(gòu)件制作精度和準(zhǔn)確性等多個(gè)方面進(jìn)行考核，并作為學(xué)生對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)課程掌握與否的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。其次，運(yùn)用在線(xiàn)課程的“微測(cè)驗(yàn)”功能，題目設(shè)置更為靈活，不必追求答案的標(biāo)準(zhǔn)化，及時(shí)的反饋機(jī)制有助于教師修訂教學(xué)進(jìn)度。最后，在閉卷考試試卷中對(duì)計(jì)算題出題方式予以改革，借鑒職業(yè)資格考試模式，從工程背景引出問(wèn)題，并將最終所求答案回歸工程，改變以往題目直接給出“內(nèi)力、材料強(qiáng)度、約束性質(zhì)”等而不知道這些參量與工程之間聯(lián)系的弊端，將知識(shí)的學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)。

（四）虛實(shí)結(jié)合改變實(shí)踐教育模式

應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)應(yīng)建立在實(shí)際工程案例基礎(chǔ)之上，因此面臨帶學(xué)生進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)存在的安全、交通、工期等問(wèn)題。我校投入資金建設(shè)了鋼結(jié)構(gòu)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，由教師與企業(yè)工人共同設(shè)計(jì)并制作門(mén)式鋼架、網(wǎng)架等實(shí)體模型。在課程教學(xué)中間，發(fā)放學(xué)生相應(yīng)的施工圖紙，并設(shè)置思考問(wèn)題，在帶領(lǐng)學(xué)生參觀(guān)實(shí)體模型的同時(shí)，啟發(fā)學(xué)生思考，并與施工圖紙和教材內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)可觸摸的感官讓學(xué)生直觀(guān)認(rèn)識(shí)鋼結(jié)構(gòu)工程，如圖1所示。

實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室占地面積大、投資大、單次接納的學(xué)生數(shù)量依然有限，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠補(bǔ)充實(shí)訓(xùn)平臺(tái)存在的不足。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）搭建鋼結(jié)構(gòu)虛擬平臺(tái)，基于Unity引擎、BIM等技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)仿真，“可任意拆卸”這個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的強(qiáng)項(xiàng)能幫助學(xué)生更深刻地理解鋼結(jié)構(gòu)。如圖2中所示的梯形鋼屋架支座節(jié)點(diǎn)，能夠幫助學(xué)生理解支座節(jié)點(diǎn)中各類(lèi)加勁肋、節(jié)點(diǎn)板等之間相互作用及連接方式，實(shí)現(xiàn)模型的觀(guān)察及細(xì)節(jié)拆分，而與實(shí)體模型的結(jié)合更是啟發(fā)學(xué)生對(duì)于其他節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)實(shí)踐環(huán)節(jié)多樣化、靈活化、隨時(shí)化，節(jié)省了課時(shí)，提高了效率。

在管理模式，改變以往由教師為主導(dǎo)的情況，建立由學(xué)生為主體的鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新小組，鋼結(jié)構(gòu)任課教師、實(shí)驗(yàn)室管理教室僅在里面擔(dān)任輔導(dǎo)教師。除課程教學(xué)計(jì)劃中注明要進(jìn)行的集中實(shí)踐外，平時(shí)學(xué)生可隨意進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和虛擬仿真平臺(tái)學(xué)習(xí)，將由鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新小組學(xué)生進(jìn)行管理，這種模式極大地提升了平臺(tái)的利用率，保障了實(shí)驗(yàn)室高等開(kāi)發(fā)，避免了低效率運(yùn)行。

三、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于轉(zhuǎn)型發(fā)展高校來(lái)說(shuō)，加快應(yīng)用創(chuàng)新型鋼結(jié)構(gòu)人才培養(yǎng)是解決行業(yè)快速發(fā)展和高等院校工程教育的重要手段。通過(guò)對(duì)課程體系定位調(diào)整、改革教學(xué)手段、轉(zhuǎn)變考核方式以及采用虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐環(huán)節(jié)為培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型鋼結(jié)構(gòu)人才探索出一條可供參考的道路，真正將應(yīng)用型高校的教育職能與行業(yè)發(fā)展，以及個(gè)人發(fā)展融為一體。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]