預(yù)應(yīng)力技術(shù)在“智慧軌道交通”課程中的教學(xué) 案例探討

朱爾玉 劉磊 朱力 白正偉

[摘 要] 案例教學(xué)的主要目的是通過案例來引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又可以緩解教師的教學(xué)壓力。學(xué)生普遍反映預(yù)應(yīng)力技術(shù)在“智慧軌道交通”課程學(xué)習(xí)中，知識點多、內(nèi)容復(fù)雜、難以理解，重點結(jié)合目前案例教學(xué)中存在的問題和發(fā)展現(xiàn)狀，本著一切以教學(xué)為中心的目的，通過案例教學(xué)的方式，詳細(xì)地介紹了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在“智慧軌道交通”課程中的具體內(nèi)容，并得出結(jié)論：案例教學(xué)在預(yù)應(yīng)力技術(shù)教學(xué)中是完全適用的。

[關(guān)鍵詞] 案例教學(xué);預(yù)應(yīng)力技術(shù);案例庫建設(shè);智慧軌道交通

[基金項目] 2018年度國家自然科學(xué)基金重大科研儀器研制項目“高能X射線CT混凝土結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)”（51727813）

[作者簡介] 朱爾玉（1963—），男，山東萊蕪人，工學(xué)博士，北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）15-0129-04? ?[收稿日期] 2020-12-17

一、引言

案例教學(xué)是一種開放式、互動式的新型教學(xué)方式[1]。這種新型教學(xué)方式可以最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，對一些難以理解或難以表述清楚的理論，通過指定案例的形式，提前指導(dǎo)學(xué)生閱讀相關(guān)文獻(xiàn)和開展課前討論，形成反復(fù)的互動和交流，可以增加學(xué)生對理論知識的印象[2]。理論知識印象加深后，教師的講解可以起到四兩撥千斤的效果，通過對各種信息、知識、經(jīng)驗和觀點進(jìn)行整合，來啟發(fā)學(xué)生思維，最大限度地激發(fā)學(xué)生的課堂積極性[3]。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在“智慧軌道交通”課程的講解過程中，很多知識點難以用語言表述，因此給學(xué)生留下了這門課枯燥、乏味的印象，這不利于教師教學(xué)工作的開展及學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)。如何將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用在“智慧軌道交通”課程中，通過結(jié)合案例教學(xué)的理念，將課程中涉及的知識點生動形象地傳遞給學(xué)生，是本文的研究重點。

二、案例教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與問題

（一）案例教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀

案例教學(xué)法最早可以追溯到古希臘、羅馬時代，但它真正作為一種教學(xué)方法的形成和運用，是在1870年由美國哈佛法學(xué)院和企管研究所推廣，并從美國迅速傳播到世界許多地方[4]。案例教學(xué)最早用于醫(yī)學(xué)教學(xué)中，主要目的是為了啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握對各種病癥的診斷和治療。20世紀(jì)初，哈佛商學(xué)院出現(xiàn)了工商管理案例[5]。案例教學(xué)在實際課堂中的表現(xiàn)已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注，其作為一種行之有效的教學(xué)理念備受青睞[6]，主要有以下幾方面特點。

1.鼓勵學(xué)生獨立思考。在鼓勵學(xué)生獨立思考方面，傳統(tǒng)教學(xué)是有明顯缺點的，而且傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容在實踐中往往不夠?qū)嵱茫y以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過對實際工程經(jīng)驗總結(jié)的教學(xué)案例可以更為生動的鼓勵學(xué)生去思考、創(chuàng)造和發(fā)揮，使得枯燥、無聊的理論知識傳授變成一種探索式的研究工作，這種轉(zhuǎn)變可以極大地鼓舞學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.意識自身的不足，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。在案例教學(xué)過程中，會有經(jīng)驗交流環(huán)節(jié)，在交流過程中，大家往往可以及時地發(fā)現(xiàn)自己的不足，取長補(bǔ)短，從而有利于學(xué)習(xí)進(jìn)步。

3.引導(dǎo)學(xué)生重視自身能力的思想轉(zhuǎn)變。在知識的傳授過程中，傳統(tǒng)教學(xué)理念很少考慮到知識轉(zhuǎn)換為能力的過程，同時一味地通過對書本知識進(jìn)行死記硬背也不利于將來對知識的深層次理解。而在案例教學(xué)中，這種忽視實際能力的培養(yǎng)是不存在的，學(xué)生可以直接從案例中汲取知識，從而正視自己的學(xué)習(xí)實踐。

4.重視雙向交流。傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生往往被動地聽課，學(xué)習(xí)主動性差，有時到最后的測試環(huán)節(jié)才知道知識點掌握得不足。在案例教學(xué)中，學(xué)生可以主動跟教師或其他同學(xué)進(jìn)行交流，同時對于問題的思考隨時都有教師引導(dǎo)，并提出解決方案，這有利于教師掌握學(xué)生對知識點的理解情況，并對癥下藥，提高課堂效率。

（二）案例教學(xué)現(xiàn)有問題

1.案例缺乏針對性，內(nèi)容不夠具體。為了覆蓋更多的知識，現(xiàn)有案例多是把重點放在了內(nèi)容上，范圍寬，覆蓋面大，直接導(dǎo)致案例缺乏針對性，不夠具體。

2.案例來源渠道狹窄，可操作性不強(qiáng)。教學(xué)案例按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)也有不同的分類，主要集中在評述案例和討論案例兩個方面[7]。目前大多數(shù)高校均沒有建立關(guān)于案例共享的平臺，相反更多的是采取案例庫知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，這也導(dǎo)致教師在開展案例工作的時候積極性不高，無法參照已有的案例資料，同時在一定程度上也不利于案例的開發(fā)。

3.案例教學(xué)有待進(jìn)一步推廣。隨著近年來高校對案例教學(xué)的逐步推廣，案例教學(xué)法得到了大家的普遍認(rèn)可。案例庫的建設(shè)是阻礙推廣的一個重要原因之一，目前案例庫的建設(shè)制度并未得到規(guī)范化的約束，也未建立一致的共享機(jī)制[8]。

案例的采集和采編往往是個人行為，因此案例的使用率比較低，尤其是在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用方面。因為理論知識涉及的范圍比較廣，內(nèi)容比較專業(yè)，因此案例教學(xué)法很難通過單一的案例將具體的內(nèi)容講解清楚，案例內(nèi)容需要交叉設(shè)置，這也直接導(dǎo)致了案例教學(xué)法推廣比較困難[9]。

三、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在“智慧軌道交通”中的案例教學(xué)授課理論分析

（一）“智慧軌道交通”預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁

預(yù)應(yīng)力技術(shù)在單軌交通預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁中的應(yīng)用，講解內(nèi)容主要包括：橫截面設(shè)計、荷載內(nèi)力分析、預(yù)應(yīng)力設(shè)計和軌道梁扭轉(zhuǎn)配筋分析等四個方面。案例教學(xué)過程中主要有重慶軌道交通2號線、韓國大邱市軌道交通3號線、重慶單軌3號線、日本大阪單軌交通線、東京單軌電車羽田線和日本多摩都市單軌線共計7個案例。講解內(nèi)容主要圍繞上文提及的四個方面內(nèi)容展開，首先是工程概述，其次是軌道梁截面設(shè)計和跨徑選取，再次是預(yù)應(yīng)力筋及普通鋼筋的設(shè)計，最后是預(yù)應(yīng)力相關(guān)內(nèi)容的計算。通過這7個案例可以很清楚地將單軌交通預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的內(nèi)容講述完畢。

（二）教學(xué)計劃

本教學(xué)案例的適用對象是有一定實踐經(jīng)驗和理論素養(yǎng)的應(yīng)用型專業(yè)碩士研究生，對于沒有實踐經(jīng)驗的學(xué)生，應(yīng)該將其分散到各個組中，避免他們的集中而影響整體案例的教學(xué)效果。多元背景學(xué)生之間的交流啟發(fā)性意義更大，對于案例講解內(nèi)容在經(jīng)驗、觀點、知識和信息方面的交流會更多些，這也是案例教學(xué)的設(shè)立初衷。通過充分考慮學(xué)生之間能力的差異，在一定程度上緩解了學(xué)生之間知識面的差距，從而起到案例教學(xué)的教育目的。教學(xué)對應(yīng)的團(tuán)體是小班組成的課堂，最多40人，小班課堂有利于教師對每個學(xué)生知識理解的把握[ 10 ]。

（三）案例備課

案例備課工作安排在了課前，通過教師對案例的進(jìn)一步溫習(xí)，標(biāo)出案例關(guān)鍵知識點轉(zhuǎn)折處的理論知識，同時對案例中人物、事件、結(jié)構(gòu)、問題、背景、數(shù)據(jù)、觀點、結(jié)論、懸念等也要做進(jìn)一步的熟悉，并做好解答問題及引導(dǎo)學(xué)生思考的工作。案例的備課工作直接影響教師在課堂上的表現(xiàn)，一名優(yōu)秀的教師應(yīng)該提前熟悉案例的各個環(huán)節(jié)，以及常見的知識點、疑難點的講解。在案例教學(xué)過程中，有時同一個案例會涉及多方面的理論知識，在不同案例中又會體現(xiàn)理論知識的不同方面，這些內(nèi)容教師在課前備課階段應(yīng)該梳理完成。

（四）案例預(yù)習(xí)

案例的預(yù)習(xí)工作對象主要是學(xué)生，有效的預(yù)習(xí)可使學(xué)生在教師提起相關(guān)知識點時產(chǎn)生熟悉感，這種熟悉感往往會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并加深對課堂上知識點的理解。

案例預(yù)習(xí)時學(xué)生腦海中應(yīng)該帶著問題去閱讀，課前給學(xué)生布置好預(yù)習(xí)的任務(wù)，其中問題方面的總結(jié)主要有以下幾條[ 11 ]：（1）這個案例的背景是什么，為什么教師會安排這個案例在本堂課中;（2）案例中涉及的知識點有哪些，哪些知識自己理解不了;（3）案例中涉及的計算方法是否有別的解題過程，文中涉及的內(nèi)容是否全面;（4）預(yù)應(yīng)力技術(shù)在這個過程中有哪些具體的體現(xiàn)。

（五）課堂教學(xué)

案例教學(xué)在課堂上的體現(xiàn)主要有以下五個方面。

1.教師引導(dǎo)。在案例教學(xué)中，教師的主要作用是引導(dǎo)和維護(hù)課堂秩序，在這里教師存在的價值是為學(xué)生服務(wù)，想方設(shè)法調(diào)動學(xué)生的積極性，激勵學(xué)生主動地思考并鼓勵他們?nèi)ケ磉_(dá)和討論。

2.以學(xué)生為中心。案例教學(xué)的中心不是教師，不是案例，也不是由故事產(chǎn)生的各種論題本身，而是所有參與案例討論的學(xué)生。在案例教學(xué)的課堂中，學(xué)生是主角，所有活動應(yīng)該確定學(xué)生的主體地位。

3.以討論為基礎(chǔ)。案例教學(xué)的重點不在教師傳授而是學(xué)生主動去理解，因此這也確定了課堂主題節(jié)奏應(yīng)該是學(xué)生積極討論，有問題或是不明白的地方，積極主動地找組內(nèi)成員討論或是找教師解決。組內(nèi)的討論可以在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時，及時讓他們認(rèn)識到自身的不足，取長補(bǔ)短。

4.鼓勵學(xué)生提出不同的答案。案例教學(xué)的目的不是告訴學(xué)生誰是誰非，不是給出正確或是錯誤的價值判斷，而是找到理想的答案。優(yōu)秀的教學(xué)案例應(yīng)該建立在答案的多元化上，多種答案勢必會讓學(xué)生從多個角度思考問題，多種答案還可以解決標(biāo)準(zhǔn)答案枯燥難以帶動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的問題。在案例的討論過程中，學(xué)生從多角度理解案例有利于組內(nèi)討論，并帶動他們學(xué)習(xí)進(jìn)步。

5.全民參與。全民參與是指在討論的過程中，無論成績好壞的學(xué)生都能有發(fā)言的機(jī)會，只有做到全民參與，才能從真正意義上提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，這也是案例教學(xué)的初衷。

（六）組織討論

組內(nèi)討論應(yīng)該參照面試過程中的小組討論法。小組討論法是指將一組人選集中在一起就某個話題展開討論，面試考官在旁進(jìn)行觀察篩選的一種甄選方式[ 12 ]。在案例教學(xué)中，教師的作用就是在旁邊進(jìn)行觀察的“面試官”，當(dāng)組內(nèi)出現(xiàn)不可調(diào)和的意見時，主動去引導(dǎo)大家思考，以免引起沖突。組內(nèi)討論一般具有很強(qiáng)的針對性，討論內(nèi)容均是教師結(jié)合案例提出的，能引導(dǎo)學(xué)生理解知識點的題目。組內(nèi)討論也存在弊端，厘清弊端有利于指導(dǎo)后期的工作。由于班級人數(shù)一般較少，學(xué)生水平參差不齊，直接導(dǎo)致分組過程無法充分考量學(xué)生之間的差距，造成某些組內(nèi)討論不夠積極。

（七）案例改進(jìn)

教師每年在教學(xué)后期對案例進(jìn)行總結(jié)優(yōu)化，主要是在結(jié)構(gòu)布局方面根據(jù)實際情況做出調(diào)整，同時應(yīng)該適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充案例，有些案例不能完整的體現(xiàn)課堂的全部知識，因此應(yīng)該有一定的案例在內(nèi)容上重合。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在智慧軌道交通的教學(xué)案例中關(guān)于預(yù)應(yīng)力損失和計算、預(yù)應(yīng)力鋼筋布置及程序化等方面有待改進(jìn)，因為內(nèi)容比較復(fù)雜，通過單一案例無法將知識點信息全面覆蓋，尤其是在預(yù)應(yīng)力損失原理的講解部分，應(yīng)該結(jié)合已有的案例進(jìn)一步的優(yōu)化。

四、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在“智慧軌道交通”中的案例教學(xué)授課實踐

（一）案例實施方式

在授課之前，首先按照上述分組要求完成學(xué)生的意見調(diào)研，按照學(xué)生的意見完成分組，并選出組長。教師在開課前，首先整理出預(yù)應(yīng)力技術(shù)相關(guān)的知識點，并將知識點分為重點、難點、易掌握點三個部分。通過對往年教學(xué)案例所包含的知識點進(jìn)行歸納匯總，盡量將要講的內(nèi)容全都包含在案例中。在進(jìn)行案例討論之前，教師通過組長提前將案例課件發(fā)給小組成員，小組利用課前時間進(jìn)行初步討論，并將學(xué)生討論結(jié)果匯總提交至教師處。在進(jìn)行課堂討論時，教師應(yīng)該有重點的引導(dǎo)學(xué)生思考，尤其是在預(yù)應(yīng)力損失計算和預(yù)應(yīng)力等效荷載法方面，在課堂討論之后及時補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容，以避免學(xué)生對此部分內(nèi)容一知半解。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容非常多，通過教學(xué)案例分層次地將授課內(nèi)容逐次講解之后，及時歸納總結(jié)，并由組長收集學(xué)生的課堂筆記，教師通過查閱筆記來進(jìn)一步掌握學(xué)生對課堂知識的理解程度，為課堂總結(jié)和案例改進(jìn)留下資料。

（二）案例效果分析

結(jié)合預(yù)應(yīng)力知識點的特點，和往年課堂教學(xué)的經(jīng)驗，案例教學(xué)取得的成果是顯而易見的，不僅在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面成果斐然，而且在加深學(xué)生知識點理解掌握方面，效果也同樣顯著。與此同時，案例教學(xué)還增進(jìn)了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的感情，提高了教師授課的積極性，極大地激發(fā)了學(xué)生渴望學(xué)習(xí)的激情。但是，案例教學(xué)在對知識點的層次劃分方面依然存在問題。在案例選取方面，案例重復(fù)內(nèi)容較多，對于像等效荷載法內(nèi)容的講解深度不夠，接下來的工作應(yīng)該在增加理論深度方面著重思考。案例教學(xué)法本身就是一種動態(tài)的教學(xué)模式，通過自身的不斷完善和改進(jìn)可以進(jìn)一步提高案例的質(zhì)量，與此同時，對案例庫的建設(shè)也起到了重要的作用。

五、結(jié)語

本文通過結(jié)合案例教學(xué)法，介紹預(yù)應(yīng)力技術(shù)在“智慧軌道交通”教學(xué)案例的實際使用情況，并結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)在智慧軌道交通中案例教學(xué)的建設(shè)策略進(jìn)行討論，分析案例教學(xué)普遍存在的問題，具體介紹案例教學(xué)法在實際應(yīng)用過程中的步驟和特點。

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Discussion on Teaching Case of Prestressing Technology in the Course of Smart Rail Transit

ZHU Er-yu， LIU Lei， ZHU Li， BAI Zheng-wei

（School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract： The main purpose of case teaching is to guide students to think independently through cases. It can not only stimulate students enthusiasm for learning， but also relieve teachers teaching pressure. Students generally feel that in the application of prestressing technology in the course of Smart Rail Transit， there are problems such as， too many knowledge points， complex contents， and difficulties in understanding. Based on the current problems and development status of case teaching， and taking teaching as the center， this paper introduces the specific content of prestressing technology in the course of Smart Rail Transit in detail through case teaching， and draws the conclusion that case teaching is completely applicable in prestressing technology teaching.

Key words： case teaching; prestressing technology; case library construction; Smart Rail Transit