基于STEAM教學(xué)理念的《房屋建筑學(xué)》課程教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

曹艷霞，鄭明

（湖南交通工程學(xué)院，湖南 衡陽）

STEAM教育是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematic）五門學(xué)科的簡稱。STEAM教育是一種先進(jìn)的教育理念，強(qiáng)調(diào)各學(xué)科的交叉融合，打破學(xué)科之間的壁壘，學(xué)習(xí)廣泛的知識，加強(qiáng)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域的知識儲備，并利用所學(xué)的綜合知識解決具體情境中的實(shí)際問題[1]。當(dāng)前在我國，STEAM教育已在中小學(xué)教育中有所滲透，而在我國高校中仍處于早期探索和實(shí)驗(yàn)階段。高校是培養(yǎng)高級人才的基地，創(chuàng)新型應(yīng)用人才除了具備堅(jiān)實(shí)的知識儲備，還應(yīng)當(dāng)具有獨(dú)特的見解與創(chuàng)新能力，在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題，提出質(zhì)疑，創(chuàng)新已有，帶動技術(shù)的革新。因此，學(xué)生掌握所有領(lǐng)域的基本知識并培養(yǎng)創(chuàng)造性地應(yīng)用這些知識解決實(shí)際問題的能力尤為重要[2]。

一 現(xiàn)階段教學(xué)存在的“痛點(diǎn)”問題

《房屋建筑學(xué)》是一門綜合技術(shù)課程，主要講授房屋建筑構(gòu)造、空間組合以及建筑物平面、立面、剖面的設(shè)計(jì)方法，是建筑工程類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是土木類工程技術(shù)人員和工程管理人員的必修課程。然而現(xiàn)階段傳統(tǒng)的灌輸填鴨式教學(xué)使得學(xué)生感覺學(xué)習(xí)枯燥，深入鉆研的興趣疲軟，不能將所學(xué)內(nèi)容與本專業(yè)有效聯(lián)系，主要的“痛點(diǎn)”問題體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.課程教學(xué)以“知識傳授為主”，教學(xué)方法單調(diào)，缺乏針對性，學(xué)生學(xué)習(xí)效果差。對于《房屋建筑學(xué)》而言，實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)效果。但是在實(shí)際教學(xué)中，很多教師“理論大于實(shí)踐”的教學(xué)觀念根深蒂固，沒有深刻認(rèn)識到實(shí)踐教學(xué)在促進(jìn)專業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮的作用，未能結(jié)合專業(yè)發(fā)展特征與社會需求，改革教學(xué)方式。

2.課程思政內(nèi)容融入不夠，導(dǎo)致學(xué)生社會責(zé)任感不強(qiáng)。高等學(xué)校作為大學(xué)生培養(yǎng)的主體，承擔(dān)著為社會主義建設(shè)輸送合格人才的重任。教育發(fā)展，德育先行，如何在新形勢下培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生樹立正確的“三觀”，已成為高校思政教育所面對的主要問題。

3.分科教學(xué)限制了學(xué)生創(chuàng)新性思維。長期以來，我們的學(xué)生在很大程度上受到的是分門別類的教育，這種教育方式雖然有助于鞏固學(xué)生的各學(xué)科知識，但也限制了他們的創(chuàng)新思維，局限了他們?yōu)槔斫夂徒鉀Q具體問題而整合多學(xué)科知識的機(jī)會[3]。

4.側(cè)重終結(jié)性評價(jià)，忽視過程性評價(jià)，考核方式不夠合理?，F(xiàn)階段很多老師對于學(xué)生的考核仍集中在期末考試成績上，而忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性評價(jià)，這樣使得在評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果上不客觀而且容易出現(xiàn)偏差。因此，需要改革考核方式，建立多元化的考核評價(jià)機(jī)制。

二 基于STEAM教學(xué)理念的《房屋建筑學(xué)》課程教學(xué)創(chuàng)新思路及舉措

（一） 課程教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路

STEAM教育具有跨學(xué)科融合的教學(xué)內(nèi)容、“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念、情境教學(xué)的教學(xué)方式、團(tuán)隊(duì)合作的教學(xué)模式、培養(yǎng)創(chuàng)新意識的教學(xué)目標(biāo)等顯著特點(diǎn)。因此，根據(jù)現(xiàn)階段教學(xué)中存在的“痛點(diǎn)”問題，將STEAM教育理念融入《房屋建筑學(xué)》課程教學(xué)中，有針對性地設(shè)計(jì)教學(xué)改革的思路，并提出相對應(yīng)的措施和方法。如圖1所示。

圖1 課程教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路

（二） 課程教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)措施與方法

1.重新確定教學(xué)目標(biāo)。將課程思政融入教學(xué)目標(biāo)體系中，重新確定教學(xué)目標(biāo)，把《房屋建筑學(xué)》的教學(xué)目標(biāo)分成知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和思政目標(biāo)三個(gè)層次。

知識目標(biāo)：（1）了解房屋建筑設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法；（2）理解房屋建筑各個(gè)組成部分的構(gòu)造原理和方法；（3）掌握建筑識圖和繪圖能力，具備從事一般中小型民用建筑方案設(shè)計(jì)的初步能力。

能力目標(biāo)：（1）能夠熟練運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)等自然科學(xué)知識和土木工程專業(yè)基礎(chǔ)知識；（2）能夠?qū)?fù)雜的土木工程問題進(jìn)行識別、表述、分析和設(shè)計(jì)并提出合理、科學(xué)的解決方案；（3）有能力研究復(fù)雜的土木工程問題，并通過實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)分析、信息綜合等科學(xué)方法得出合理有效的結(jié)論；（4）能夠選擇并適當(dāng)使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，以及一般的土木工程軟件，以模擬、計(jì)算和分析復(fù)雜的土木工程問題；（5）對環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展有較高的認(rèn)識，對土木工程行業(yè)的發(fā)展和動態(tài)有興趣；（6）良好的項(xiàng)目管理和經(jīng)濟(jì)決策、溝通和表達(dá)、團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)與合作、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)精神；（7）高水平的人文藝術(shù)情操和社會科學(xué)素養(yǎng)[4]。

思政目標(biāo)：（1）世界觀：馬克思辯證唯物主義世界觀和方法論；（2）價(jià)值觀：貫徹落實(shí)社會主義核心價(jià)值觀；（3）人生觀：培養(yǎng)獨(dú)立終身學(xué)習(xí)的意識和能力，具有強(qiáng)烈的社會責(zé)任感和職業(yè)道德。

2.優(yōu)化與重構(gòu)課程內(nèi)容。STEAM教育理念的核心是打破傳統(tǒng)學(xué)科間的壁壘和分界，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科融合。從STEAM教育的五個(gè)維度，對《房屋建筑學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行梳理。即立足專業(yè)行業(yè)、面向應(yīng)用領(lǐng)域，將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五門學(xué)科與每堂課有機(jī)融合，同時(shí)在課堂中適當(dāng)引入當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)、超前設(shè)計(jì)理念、主流藝術(shù)[5]，讓學(xué)生認(rèn)識和熟悉技術(shù)現(xiàn)狀，展望未來發(fā)展前景，激發(fā)學(xué)生對未來工作領(lǐng)域的激情，提升學(xué)生利用多學(xué)科知識的內(nèi)在統(tǒng)一性和關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析、運(yùn)用、解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，凝練出每節(jié)課的思政元素，實(shí)現(xiàn)思政教育與專業(yè)教育融合發(fā)展。

3.構(gòu)建“項(xiàng)目—驅(qū)動”的混合教學(xué)模式。教師在課前需要對教學(xué)活動進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，以項(xiàng)目為載體，將每章節(jié)內(nèi)容劃分成若干個(gè)項(xiàng)目，將各學(xué)科知識有機(jī)融合用以解決復(fù)雜的工程實(shí)際問題。通過“情景式”“項(xiàng)目教學(xué)法”等教學(xué)方式，對生活中實(shí)際問題或?qū)嶋H項(xiàng)目展開針對性的教學(xué)活動，提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)興趣和認(rèn)知構(gòu)建的趣味性，并從體驗(yàn)式學(xué)習(xí)中學(xué)會運(yùn)用各學(xué)科綜合知識解決實(shí)際問題。《房屋建筑學(xué)》課程可以設(shè)置單元項(xiàng)目和課程綜合項(xiàng)目，從“建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)”“建筑平、立、剖設(shè)計(jì)”再到“整個(gè)房屋建筑設(shè)計(jì)”，層層遞進(jìn)，有機(jī)銜接，實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目化。在課堂教學(xué)中，應(yīng)用型本科院校還可以融合專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)外重點(diǎn)項(xiàng)目、關(guān)鍵問題與前沿技術(shù)等設(shè)計(jì)教學(xué)活動，布置教學(xué)任務(wù)。這些教學(xué)任務(wù)往往具有一定難度，學(xué)生需要組建團(tuán)隊(duì)，從而產(chǎn)生了學(xué)習(xí)共同體。通過任務(wù)驅(qū)動，以及學(xué)生之間的交流互動，可提升學(xué)生溝通、表達(dá)與協(xié)作能力，充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的專長，同時(shí)也為學(xué)生提供了頭腦風(fēng)暴、思維碰撞的機(jī)會[6]。另外，在學(xué)習(xí)任務(wù)完成后，學(xué)生需要提交相關(guān)的成果，小組之間相互交流與展示，同時(shí)，教師記錄每組小組及小組成員的成果成績。通過生生互評和教師評價(jià)，學(xué)生總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有利于后續(xù)優(yōu)化和自我提升。

4.建立多元化考核機(jī)制。課程評價(jià)體系由終結(jié)性評價(jià)和過程性評價(jià)兩部分組成。為更好地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，適當(dāng)增加過程性評價(jià)評分占比。即終結(jié)性評價(jià)為期末考試成績占60%，過程性評價(jià)占40%，包括線上視頻學(xué)習(xí)時(shí)長、課堂測驗(yàn)及階段性測驗(yàn)、小組討論互評、學(xué)習(xí)活動表現(xiàn)和實(shí)踐成果五個(gè)方面，具體見圖2。

圖2 考核評價(jià)體系

（三） 教學(xué)案例——項(xiàng)目5樓梯

樓梯是建筑物的豎向承重構(gòu)件，是房屋建筑的重要組成部分。本項(xiàng)目包含樓梯的設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土樓梯、樓梯的細(xì)部構(gòu)造、室外臺階與坡道及電梯與自動扶梯等內(nèi)容，其中樓梯的設(shè)計(jì)是本項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（1）教學(xué)目標(biāo)。本案例教學(xué)活動主要是讓學(xué)生認(rèn)識各類樓梯，掌握樓梯的組成、樓梯尺寸及細(xì)部構(gòu)造的確定，重點(diǎn)在于通過案例來學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)樓梯，并掌握樓梯的平面圖、剖面圖繪制，以培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力和動手能力，具體教學(xué)目標(biāo)見表1[7]。

表1 樓梯項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)

（2）教法與學(xué)法。教學(xué)活動采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)法展開，并以任務(wù)驅(qū)動法來突出教學(xué)重點(diǎn)。樓梯項(xiàng)目包含樓梯的設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土樓梯、樓梯的細(xì)部構(gòu)造、室外臺階與坡道及電梯與自動扶梯等內(nèi)容，共6課時(shí)。每節(jié)課通過設(shè)置案例分析和拓展任務(wù)分層次地引導(dǎo)學(xué)生自主探究和實(shí)踐，并通過小組團(tuán)隊(duì)協(xié)助和交流，以幫助學(xué)生更好地完成知識的構(gòu)建。案例分析是基礎(chǔ)任務(wù)，要求每個(gè)學(xué)生在教師課堂講授和指導(dǎo)下能理解并完成案例任務(wù)，拓展任務(wù)則是在案例分析的基礎(chǔ)上設(shè)置的更高階的學(xué)習(xí)任務(wù)，對學(xué)生來說更具有挑戰(zhàn)性。在整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生為教學(xué)主體，而教師只是扮演一個(gè)傳授理論知識，引導(dǎo)并幫助學(xué)生自主解決問題的角色。

（3）教學(xué)過程。教學(xué)環(huán)節(jié)包含課前準(zhǔn)備、新課導(dǎo)入、理論知識講解與案例分析、小組協(xié)作學(xué)習(xí)和課后反饋六個(gè)環(huán)節(jié)，其中課后反饋包含學(xué)生成果展示、交流分享與評價(jià)等，而評價(jià)包括學(xué)生互評與教師評價(jià)，且貫穿教學(xué)過程的始終。表2呈現(xiàn)的是“樓梯”項(xiàng)目子項(xiàng)目“樓梯的設(shè)計(jì)”的教學(xué)過程。

表2 “樓梯”項(xiàng)目子項(xiàng)目“樓梯的設(shè)計(jì)”的教學(xué)過程

（4）總結(jié)與反思。子項(xiàng)目“樓梯的設(shè)計(jì)”作為一堂常規(guī)的教學(xué)課，教學(xué)過程基本按照教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行，教學(xué)活動實(shí)施較為順利，達(dá)到了預(yù)期的效果。教學(xué)活動開展具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)策略。由于教育對象是認(rèn)知水平較高的大學(xué)生，在新課導(dǎo)入時(shí)引用前沿、新穎的設(shè)計(jì)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后利用日常生活中的實(shí)際問題降低問題層次，以培養(yǎng)學(xué)生高屋建瓴的工程思維意識[7]。第二，理論與實(shí)踐結(jié)合，同步進(jìn)行。在講解理論知識和分析實(shí)例的過程中，教師不是自始至終地提供信息，而是以教師的講解為中心，學(xué)生的實(shí)踐為補(bǔ)充。第三，適時(shí)調(diào)整課堂節(jié)奏與流程。在實(shí)際教學(xué)過程中，可根據(jù)學(xué)生實(shí)時(shí)反饋，對課堂教學(xué)進(jìn)程進(jìn)行合理的調(diào)整。例如，本節(jié)課中，學(xué)生對于“樓梯的類型”知識模塊掌握較快，可加快教學(xué)進(jìn)度，而對“樓梯平面圖、剖面圖繪制”掌握較慢，需要適當(dāng)延長教學(xué)時(shí)長。

當(dāng)然，本堂課教學(xué)活動實(shí)施也存在一定的不足之處，主要是教師對學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)科知識水平評估過高。

“樓梯的設(shè)計(jì)”項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容基于建筑制圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行，教學(xué)對象在樓梯平面圖、剖面圖繪制時(shí)出現(xiàn)低級錯(cuò)誤，導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)程偏慢，影響后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)。教師預(yù)估不足在于認(rèn)為教學(xué)對象對于建筑制圖的基本要求均已掌握，因此需要教師在課前做更多的準(zhǔn)備，從多角度了解學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)科知識水平，以便更合理地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)[8]。

三 結(jié)語

經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，本課程的教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)取得了良好的成效，并逐步推廣到其他專業(yè)課程課堂教學(xué)中。從學(xué)習(xí)效果來看，融合STEAM教學(xué)理念的教學(xué)方式能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)技能、促進(jìn)學(xué)生的課堂參與度、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識、加強(qiáng)學(xué)生的總結(jié)反思以及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造創(chuàng)新意識和動手實(shí)踐能力。從學(xué)生的最終成績可以看出，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生成績顯著高于對照班，學(xué)生課堂教學(xué)滿意度高。另外，將思政教育貫穿于課堂教學(xué)中，有期展望“STEAM+”的教育理念。