新工科背景下案例教學(xué)法的實(shí)踐改革探討
——以“房屋建筑學(xué)”課程為例

房輝，趙彥芹，李法君

（1.山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃系；2.山東科技大學(xué)基建處，山東青島 266590）

自20世紀(jì)80年代，國際高等教育界開始普遍重視實(shí)踐教學(xué)、強(qiáng)化應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)，而國內(nèi)各大院校的教學(xué)改革也將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力作為重點(diǎn)，以此提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競爭力。2017年2月，我國教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，正式提出了我國工程教育改革的新方向，“新工科”內(nèi)涵以應(yīng)對變化、塑造未來的新理念為指導(dǎo)，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為途徑，培養(yǎng)多元化和創(chuàng)新型的卓越人才為目標(biāo)[1]。

近十年來，土木工程行業(yè)面臨著國內(nèi)建筑業(yè)界的行業(yè)轉(zhuǎn)型及升級、新業(yè)態(tài)發(fā)展需要和激烈的國際競爭力[2]。房屋建筑學(xué)作為土木工程專業(yè)必修的專業(yè)課程之一，是“房屋建筑學(xué)”課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)順利開展的重要前提，其任務(wù)是使學(xué)生掌握建筑設(shè)計(jì)的基本原理、建筑構(gòu)造的原理和方法[3]。同時(shí)，房屋建筑學(xué)課程又是一門與理論知識結(jié)合緊密、實(shí)踐性強(qiáng)的課程，案例教學(xué)法的運(yùn)用可以很好地解決理論滯后社會需求的問題。本文以山東科技大學(xué)土木工程專業(yè)下的“房屋建筑學(xué)”課程為例，探究如何利用案例教學(xué)法來解決傳統(tǒng)工科和新工科之間過渡的問題。

一、土木工程專業(yè)下“房屋建筑學(xué)”課程的現(xiàn)狀

（一）“新工科”影響下土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的變化

土木工程專業(yè)作為傳統(tǒng)工業(yè)的重要一環(huán)[4]，不能脫離傳統(tǒng)的工科本質(zhì)，更應(yīng)該把握“新”的取向——新的培養(yǎng)目標(biāo)和新的培養(yǎng)對象。

山東科技大學(xué)土木工程專業(yè)作為該校最早專業(yè)之一，隨著工程行業(yè)發(fā)展不斷調(diào)整土木工程專業(yè)的教育教學(xué)體系。該校的土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案每四年進(jìn)行一次修訂，于2020年結(jié)合“新工科”的交叉融合和創(chuàng)新能力的要求，為使學(xué)生能勝任工程應(yīng)用技術(shù)與管理工作，進(jìn)行了最新一版教學(xué)大綱內(nèi)容的調(diào)整。新版本教學(xué)大綱內(nèi)容的最大特點(diǎn)是專業(yè)課程課時(shí)量的大大壓縮，給授課帶來了一定的挑戰(zhàn)。如何解決理論知識的全面展現(xiàn)與課時(shí)量壓縮帶來的矛盾，成為專業(yè)課程老師亟須解決的問題。

近幾年的本科入學(xué)主力多為“00后”群體，他們每天接觸的是前幾代人無法想象的新世界[5]，他們身處信息多元的時(shí)代，獲取的信息量大而全，擁有這個(gè)時(shí)代獨(dú)特的思維和世界觀。筆者對近五年的“房屋建筑學(xué)”課程教學(xué)進(jìn)行了問卷調(diào)研，其中對“是否喜歡教學(xué)中以實(shí)例進(jìn)行知識串聯(lián)？”“是否喜歡工地等實(shí)踐場所參觀或?qū)嵙?xí)？”“是否喜歡在網(wǎng)絡(luò)上觀看建筑施工類視頻？”三個(gè)問題調(diào)研結(jié)果的喜歡率為95.9%、75.5%和77.6%。可以看出，新一代大學(xué)生更愿意接受形式上生動、內(nèi)容上直觀易懂的理論，更愿意探究課本內(nèi)容以外的實(shí)踐知識，這為“房屋建筑學(xué)”課程教學(xué)實(shí)踐改革指明了方向。

（二）“房屋建筑學(xué)”課程在其他院校的授課現(xiàn)狀

青島理工大學(xué)的王少飛與徐巖老師在針對低年級學(xué)生的主觀創(chuàng)造性培養(yǎng)方面，增加了營造體驗(yàn)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)——砌筑實(shí)驗(yàn)，從分組搭配、材料的選擇、材料預(yù)算、材料的砌筑等進(jìn)行了相關(guān)的一系列的現(xiàn)場探究，在表現(xiàn)出材料的施工、構(gòu)造特點(diǎn)之外，還表達(dá)出材料的質(zhì)感。蘇州大學(xué)的金螳螂建筑學(xué)院實(shí)驗(yàn)室設(shè)有建筑節(jié)點(diǎn)詳圖展示區(qū)，將建筑的各個(gè)節(jié)點(diǎn)分布設(shè)置，并分時(shí)代性地將分段節(jié)點(diǎn)與材料進(jìn)行了綜合應(yīng)用。山東建筑大學(xué)的“房屋建筑學(xué)”課程是國家級精品資源共享課，其講解風(fēng)格依然依托的是圖片講解，大力推進(jìn)理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)改革；并在學(xué)院建有建筑構(gòu)造展示室、材料展示區(qū)、特種構(gòu)造節(jié)點(diǎn)展示區(qū)，建構(gòu)了一套“模型實(shí)物化”教學(xué)體系。同濟(jì)大學(xué)對該課程的授課方式依然是以講為主，配以施工現(xiàn)場的照片解說，使用教材中附有的教學(xué)光盤，有部分節(jié)點(diǎn)詳圖的動畫分解，有一定的直觀性。

總之，大多數(shù)院校對該門課程的講解依然是以“我講你聽”的方式為主，搭配圖片講解的教學(xué)手段，配以建筑構(gòu)造節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雖然做到了一定的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，但是依然無法滿足當(dāng)下新工藝、新材料、新興業(yè)態(tài)等國際建筑市場需求。在理論知識上，學(xué)生缺少對整體建筑的把握，無法建立一個(gè)系統(tǒng)的建筑整體概念，很難將建筑的各部分節(jié)點(diǎn)與建筑設(shè)計(jì)整體聯(lián)系在一起。

二、案例教學(xué)方法在“房屋建筑學(xué)”課程中的教學(xué)實(shí)踐

（一）課程性質(zhì)及特點(diǎn)

“房屋建筑學(xué)”課程作為土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，以“建筑制圖”課程為前提，是工程造價(jià)、土木工程材料、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程順利開展的基礎(chǔ)，更是畢業(yè)后進(jìn)入施工現(xiàn)場的重要理論指導(dǎo)課程。該課程集建筑識圖、建筑繪圖、建筑設(shè)計(jì)理論和建筑構(gòu)造方法于一體，純理論的分析和公式推導(dǎo)并不多見，但內(nèi)容龐雜、覆蓋范圍廣、專業(yè)性強(qiáng)，具有知識點(diǎn)多、概念多、特征符號多、圖形復(fù)雜、定性描述和規(guī)律性總結(jié)多等特點(diǎn)。

（二）課程框架梳理及教學(xué)實(shí)踐

1.課程框架

2020年新版本教學(xué)大綱內(nèi)容的調(diào)整，“房屋建筑學(xué)”課程課時(shí)量調(diào)整為24學(xué)時(shí)，該課程包括建筑設(shè)計(jì)原理（占40%）和建筑構(gòu)造（占60%）兩大部分。其中建筑設(shè)計(jì)原理主要講解建筑設(shè)計(jì)的一般方法，包括建筑平面圖、建筑立面圖和建筑剖面圖三部分的設(shè)計(jì)原理，從宏觀的角度上使學(xué)生明白什么是設(shè)計(jì)、如何做設(shè)計(jì)；建筑構(gòu)造主要講解房屋六大部分的構(gòu)造組成、構(gòu)造原理和方法，如同醫(yī)學(xué)中的“解剖學(xué)”課程，從微觀的角度上剖析建筑的細(xì)部構(gòu)造。

2.“新工科”背景下的課程教學(xué)實(shí)踐

教材在課程教學(xué)中的使用，始終存在著一個(gè)理論與實(shí)踐是否結(jié)合的問題。尤其是在“新工科”要求下，科技與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新性、適應(yīng)能力強(qiáng)的復(fù)合型工程技術(shù)人才。如何使學(xué)生做到“離開教材，而又不脫離教材”呢？在“房屋建筑學(xué)”課程的授課內(nèi)容上采用了案例轉(zhuǎn)換方式，采用現(xiàn)場、直觀、易懂的圖片或視頻代替繁瑣的文字描述。

面對復(fù)雜多樣的建筑實(shí)例，從中找出某一知識點(diǎn)的共性和異性，進(jìn)行分類介紹與歸納總結(jié)。如基礎(chǔ)，其共性是建筑最下面的組成部分，是建筑的承重結(jié)構(gòu)，并將上部荷載全部傳遞給地基；其異性是建筑基礎(chǔ)的構(gòu)造類型多樣，如樁基礎(chǔ)和獨(dú)立基礎(chǔ)，不同的基礎(chǔ)類型適合不同的建筑。在此，知識點(diǎn)與案例的結(jié)合形象生動、直觀明了，特別是當(dāng)采用身邊生活中經(jīng)常接觸的建筑實(shí)例時(shí)，真實(shí)案例帶來的現(xiàn)實(shí)說服力使學(xué)生記憶猶新、印象深刻。

三、案例教學(xué)方法在“房屋建筑學(xué)”課程中的教學(xué)改革及應(yīng)用

（一）教學(xué)改革設(shè)計(jì)

1.以問題為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)的終極目標(biāo)是解決實(shí)際問題。因土木工程專業(yè)工科的特殊性，“衣、食、住、行”四大生存需求中的“住”時(shí)時(shí)刻刻在生活、工作、居住中體現(xiàn)，建筑給人類提出了諸多需要解決的問題，如采光、防潮、保溫等問題。

房屋建筑學(xué)課程內(nèi)容的組織上采用“以問題為導(dǎo)向”的教學(xué)方法，以現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)的案例現(xiàn)象作為切入點(diǎn)，采用“現(xiàn)象—問題—理論—方法—創(chuàng)新”的五環(huán)節(jié)課程設(shè)計(jì)思路，注重學(xué)生的工程倫理教學(xué)設(shè)計(jì)。如圖1所示的工程案例問題現(xiàn)象，采用的教學(xué)設(shè)計(jì)是引入現(xiàn)實(shí)生活中的問題（現(xiàn)象）——引發(fā)學(xué)生的思考（問題）——找到問題的原因所在（理論）——尋求解決辦法（方法）——在施工過程與使用過程中如何減少或者避免類似問題出現(xiàn)（創(chuàng)新），將理論與實(shí)踐相結(jié)合，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生所學(xué)內(nèi)容能“取自生活、用于生活”。

圖1 工程案例問題現(xiàn)象

2.實(shí)物情景化教學(xué)設(shè)計(jì)

俗語說“百聞不如一見”，不僅表達(dá)了親見的直觀性，更表達(dá)了其可信度。實(shí)物教學(xué)設(shè)計(jì)作為傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)手法，直觀、形象地展現(xiàn)了文字描述內(nèi)容的同時(shí)，更可以使學(xué)生透過現(xiàn)象看事物的本質(zhì)。

“房屋建筑學(xué)”課程運(yùn)用的實(shí)物教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)物不僅局限于單個(gè)物件，如保溫板、油站防水層等真實(shí)物件，更側(cè)重于建筑施工過程的情景化體系。以某建筑基礎(chǔ)施工過程為例，該施工過程不僅全面展現(xiàn)了基礎(chǔ)的墊層、基礎(chǔ)的防水處理及基礎(chǔ)的構(gòu)造形式等理論知識內(nèi)容，更代表了當(dāng)下某種建筑技術(shù)手段。筆者不斷追蹤不同建筑案例施工過程，不僅可以掌握教學(xué)素材的一手資料，更有利于學(xué)生接受新工藝、新方法、新思維，很好地解決了實(shí)踐超前于理論的問題。

3.“一種案例+一種思維”的教學(xué)設(shè)計(jì)

生產(chǎn)力的進(jìn)步、技術(shù)的革新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整為我們帶來了豐富多樣的建筑類型和建筑技術(shù)手段。如何在有限的授課時(shí)間將各類建筑類型和構(gòu)造方式展現(xiàn)出來呢？

“房屋建筑學(xué)”課程教學(xué)采用了“一種案例+一種思維”的設(shè)計(jì)方法——“樣板間”的引入。樣板間概括了即將施工過程所需要的施工工藝、施工材料及施工方法等內(nèi)容，每一個(gè)建筑施工現(xiàn)場的樣板間都代表了當(dāng)下某種建筑技術(shù)思維。樣板間信息傳遞快速、全面，且不受工期限制，體現(xiàn)了在工程造價(jià)的制約下，如何將建筑材料、建筑設(shè)備與施工工序相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)真正的多學(xué)科交叉融合，是理論與實(shí)踐完美結(jié)合的代表，如表1所示。

表1 某施工現(xiàn)場樣板間部分內(nèi)容明細(xì)

（二）“新工科”背景下的教學(xué)改革應(yīng)用

疫情常態(tài)化的管理模式下，采用線上線下混合式教學(xué)已然成為常態(tài)。以“00后”為代表的當(dāng)代大學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代中成長，適應(yīng)了計(jì)算機(jī)、手機(jī)APP等多種在線教育平臺的新學(xué)習(xí)模式，接受新鮮事物的能力強(qiáng)、視野范圍廣。如何將教學(xué)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)時(shí)代相結(jié)合已經(jīng)成為當(dāng)下教學(xué)改革應(yīng)用的必然趨勢。

“互聯(lián)網(wǎng)＋”教學(xué)課堂設(shè)計(jì)在混合式教學(xué)中的教學(xué)效果顯著。在“房屋建筑學(xué)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)中，基于慕課和專屬在線課程（SPOC），在超星、智慧樹等平臺建設(shè)該課程的學(xué)習(xí)資源、作業(yè)考試、成績權(quán)重、學(xué)情報(bào)告等內(nèi)容；利用3D Studio Max軟件進(jìn)行建筑視頻小單元的制作，將知識點(diǎn)進(jìn)行分節(jié)點(diǎn)而又有系統(tǒng)性地串聯(lián)，活躍了課堂氛圍，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

四、結(jié)束語

“房屋建筑學(xué)”課程基于“新工科”的背景和要求，跟蹤實(shí)際工程，靈活采用實(shí)際案例模擬現(xiàn)實(shí)情景，以“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人”為教學(xué)導(dǎo)向，緊密結(jié)合國家發(fā)展規(guī)劃和行業(yè)需求，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神。該課程教學(xué)設(shè)計(jì)始終遵循“減量不減內(nèi)容”的原則，運(yùn)用多元化的教學(xué)手段，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，以建筑案例將理論內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)化，重新定義教師、學(xué)生與案例三者之間的關(guān)系，突出建筑案例的中間作用，使學(xué)生對知識點(diǎn)的認(rèn)知能力得到提高。與時(shí)俱進(jìn)的案例教學(xué)方法結(jié)合理論內(nèi)容，更符合當(dāng)下的學(xué)業(yè)要求，更好地提升了教學(xué)質(zhì)量。