基于任務(wù)驅(qū)動與項目導(dǎo)向的“鋼結(jié)構(gòu)”教學(xué)探索

［摘 要］ 針對“鋼結(jié)構(gòu)”課程開展的教學(xué)改革情況進行闡述，主要改革思路為以學(xué)生為中心、以培養(yǎng)目標為導(dǎo)向的工程教育認證理念，基于項目導(dǎo)向，融合知識、能力、素質(zhì)進行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力和思維，應(yīng)對行業(yè)發(fā)展和市場需求。主要從課程內(nèi)容、教學(xué)方法、課程思政和教學(xué)評價四個方面開展了課程的教學(xué)改革，形成了教學(xué)內(nèi)容模塊化，理論、實踐、思政深度融合的教學(xué)模式。注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，以期貫徹價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授“三位一體”的教學(xué)理念，落實立德樹人根本任務(wù)。

［關(guān)鍵詞］ 鋼結(jié)構(gòu)；任務(wù)驅(qū)動；項目導(dǎo)向

［基金項目］ 2021—2023年寧夏回族自治區(qū)教育教學(xué)改革研究項目“‘匠心筑夢，設(shè)計賦能’——基于項目導(dǎo)向的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)探索與實踐”（bjg2021053）

［作者簡介］ 馬肖彤（1989—），女，甘肅天水人，博士，北方民族大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，主要從事工程結(jié)構(gòu)動力災(zāi)變與防控；陸華（1978—），女，寧夏中衛(wèi)人，博士，北方民族大學(xué)土木工程學(xué)院講師，主要從事沖擊動力學(xué)研究；何妍亭（1986—），女，四川眉山人，碩士，北方民族大學(xué)土木工程學(xué)院助教，主要從事建筑規(guī)劃研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）15-0109-04 ［收稿日期］ 2023-08-05

“鋼結(jié)構(gòu)”是土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)主干課程，面向大三學(xué)生開設(shè)，既是土木工程學(xué)生安身立命的“功夫課”，也是關(guān)系民生安全的“關(guān)鍵課”［1-3］。發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用既是推動建筑業(yè)實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要舉措，也是對促進鋼鐵產(chǎn)業(yè)和建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展的一種重要推動力［4-6］。

隨著國家和地方逐漸加大對鋼結(jié)構(gòu)建筑的推廣力度，出臺了一系列相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，進一步帶動了鋼結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用，因此，學(xué)好“鋼結(jié)構(gòu)”課程越來越有用武之地［7-10］。

當(dāng)前課程教學(xué)創(chuàng)新著重解決的問題包括：課程內(nèi)容抽象復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系僵化，跟不上現(xiàn)代技術(shù)更新的節(jié)奏；重理論講授，輕實踐訓(xùn)練和創(chuàng)新提高；缺乏主動學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，課程育人功能不足；評價方式單一，重結(jié)果輕過程［11-13］。針對目前“鋼結(jié)構(gòu)”教學(xué)過程中存在的問題，課程團隊在近幾年的教學(xué)實踐中，打破傳統(tǒng)教材教學(xué)模式，以工程設(shè)計與營造過程為導(dǎo)向，不斷優(yōu)化課程內(nèi)容，自建資源，引入新技術(shù)，持續(xù)完善教學(xué)資源；依托線上線下混合式教學(xué)，根據(jù)不同層次的知識點組織不同形式的課堂活動，實現(xiàn)了教育與信息技術(shù)的融合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率；結(jié)合專業(yè)相關(guān)規(guī)范要求，以專業(yè)技能知識為基礎(chǔ)，深層次挖掘課程中蘊含的思政教育資源，找準課程內(nèi)容切入點，把工匠精神培育貫穿課程教學(xué)的全過程，努力培養(yǎng)高素質(zhì)“工匠”應(yīng)用型人才；構(gòu)建知識、能力與素質(zhì)考核并重的多元化評價機制，強調(diào)“學(xué)中做”“做中學(xué)”“思政浸潤”，加強學(xué)習(xí)過程管理，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，鍛煉實踐創(chuàng)新能力。

一、“鋼結(jié)構(gòu)”傳統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)狀分析

結(jié)合北方民族大學(xué)學(xué)生學(xué)情分析，本課程在教學(xué)過程發(fā)現(xiàn)主要存在以下問題。

（一）課程內(nèi)容抽象復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系僵化，跟不上現(xiàn)代技術(shù)更新的節(jié)奏

北方民族大學(xué)為民族類高校，學(xué)生生源分布廣泛，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差距大，而學(xué)生學(xué)好這門課，前期在學(xué)習(xí)“材料力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“土木工程材料”等先修課程時要奠定良好的基礎(chǔ)，同時還要學(xué)習(xí)和鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的規(guī)范。因此，教師講起來枯燥，學(xué)生學(xué)起來無味，且內(nèi)容抽象難懂，由此打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力逐漸下降，學(xué)習(xí)成效低，考試不及格率高。另一方面，“鋼結(jié)構(gòu)”教學(xué)已經(jīng)遠遠滯后于鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展，使得學(xué)生的鋼結(jié)構(gòu)理論素養(yǎng)和實際技能不高。這種現(xiàn)狀顯然無法緊跟行業(yè)的發(fā)展前景，更不能很好地服務(wù)地方經(jīng)濟，最終導(dǎo)致人才供需矛盾突出。

（二）重理論講授，輕實踐訓(xùn)練和創(chuàng)新提高

“鋼結(jié)構(gòu)”是學(xué)生普遍反映在專業(yè)課程中較難掌握的一門課程，是典型的多學(xué)科交叉課程，該課程的內(nèi)容多、公式多、符號多、構(gòu)造規(guī)定多，綜合性、技術(shù)性和應(yīng)用性均很強。課程內(nèi)容既有理論推導(dǎo)，又有實驗研究，同時又與工程實際和相關(guān)規(guī)范密切聯(lián)系。如果只是按照課本上的章節(jié)和結(jié)構(gòu)體系講授理論知識，缺少實踐訓(xùn)練，造成的結(jié)果就是學(xué)生上課能聽懂，下課后卻不會做作業(yè)，考試靠死記硬背來應(yīng)付，卻不知究竟學(xué)會了什么。在以后的工作中一旦涉及鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容，總有畏難情緒，更別提把在學(xué)校學(xué)習(xí)的鋼結(jié)構(gòu)知識用來解決工程實際問題。

（三）缺乏主動學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，課程育人功能不足

作為土木工程專業(yè)重要的專業(yè)課程，“鋼結(jié)構(gòu)”在課程育人中具有先導(dǎo)性。長期以來，教師在課程教學(xué)中普遍重視原理知識的傳授和講解，輕視知識拓展能力的培養(yǎng)，而且會存在忽視“育人”工作的現(xiàn)象。學(xué)生知識遷移能力和主動參與學(xué)習(xí)的意愿較弱，缺乏持續(xù)學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。因此，如何從“鋼結(jié)構(gòu)”課程的特點和行業(yè)發(fā)展熱點出發(fā)，運用適合土木專業(yè)學(xué)生特點的多樣化思政育人措施，不斷優(yōu)化育人路徑，擴展實現(xiàn)課程育人目標的教學(xué)資源體系，是課程教學(xué)創(chuàng)新改革的一項重要內(nèi)容。

（四）評價方式單一，重結(jié)果輕過程

以往課程評價主要側(cè)重于終結(jié)性評價方式，以期末閉卷考試為主，考核手段單一。期末閉卷考試只能測試出學(xué)生對于基礎(chǔ)知識的掌握情況，很難考核學(xué)生是否會利用此知識解決問題。重結(jié)果輕過程的考核方式造成了學(xué)生過多地看重考試分數(shù)而忽略了學(xué)習(xí)過程，這無疑對教學(xué)目標的達成造成了較大的負面影響。

二、教學(xué)改革方法途徑

（一）重構(gòu)課程內(nèi)容，完善教學(xué)資源

課程內(nèi)容體系重構(gòu)方面，以工程設(shè)計與營造過程為導(dǎo)向，打破傳統(tǒng)教材教學(xué)模式，將理論課程和“鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容有機統(tǒng)一。圍繞實際工程設(shè)計中的鋼材性能與選型、鋼梁設(shè)計、鋼柱設(shè)計與連接設(shè)計四大模塊，重構(gòu)課程內(nèi)容。將工程項目設(shè)計框架進行分解，與課程學(xué)習(xí)內(nèi)容一一對應(yīng)。確定每一章節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與工程項目實施節(jié)點之間的對應(yīng)關(guān)系，使學(xué)生能快速清晰地定位理論知識的工程應(yīng)用點。以結(jié)構(gòu)工程項目設(shè)計為主線，將課程章節(jié)習(xí)題訓(xùn)練與課程設(shè)計對接起來。讓學(xué)生從項目選型開始，帶著問題主動思考，以問題為動力來學(xué)習(xí)用以支撐解決問題的理論知識，這樣就可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。

在我國大力發(fā)展智能建造和裝配式建筑，促進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下，對應(yīng)于四大模塊，融入科研創(chuàng)新元素，將最新科研成果和學(xué)科前沿引入日常課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生對科研的興趣和熱愛，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新思維，助力新工科人才的培養(yǎng)。

資源建設(shè)包括線上資源和線下資源，線上資源包括團隊錄制知識點視頻、討論題、測試題、工程案例等。同時，部分知識點還引用了天津大學(xué)的國家精品課程“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”和西安交通大學(xué)“材料力學(xué)”的內(nèi)容。線下資源主要是教學(xué)活動的建設(shè)，引入課程設(shè)計和工程案例，配合每個知識點都建設(shè)有相應(yīng)的活動開展教學(xué)，包括工程案例分析、小組比拼、翻轉(zhuǎn)課堂等。除此之外，通過自制教具與有限元分析模型動畫加深學(xué)生對一些抽象難懂的構(gòu)造節(jié)點的認識。

（二）開展線上線下混合式教學(xué)，理論與實踐知行融合

本課程在2019—2020秋季學(xué)期、2020—2021秋季學(xué)期開始試行SPOC線上線下混合式教學(xué)，于2021—2022秋季學(xué)期開始進行混合式示范教學(xué)；2022—2023秋季學(xué)期持續(xù)開展混合式示范教學(xué)，逐步形成了較為穩(wěn)定的“鋼結(jié)構(gòu)”混合式教學(xué)團隊。在具體實施教學(xué)手段時，在授課學(xué)時不增加的前提下，合理分配學(xué)習(xí)時間，具體為采用線上自學(xué)慕課視頻內(nèi)容、線下課堂教師重點講解、命題討論以及自由討論的混合式教學(xué)方法。將課前、課中及課后的每一個環(huán)節(jié)都賦予全新的體驗，為教學(xué)過程提供現(xiàn)代化的信息支持，實現(xiàn)教育與信息技術(shù)的融合。這樣既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，也能讓教師實時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，有效推動了教學(xué)相長。課前教學(xué)主要圍繞記憶和理解目標；課堂教學(xué)密切聯(lián)系工程實踐，重點圍繞應(yīng)用、分析和評價目標展開各種教學(xué)活動，重在提高學(xué)生工程能力；課后教學(xué)圍繞創(chuàng)造目標，布置拓展任務(wù)。

根據(jù)不同層次的知識點組織不同形式的課堂活動，對理論知識主要通過翻轉(zhuǎn)課堂與小組討論的方式，課前對學(xué)生需要講解拓展的問題進行分解與布置，上課時由學(xué)生進行講解并開展討論，教師帶領(lǐng)學(xué)生進行碎片化知識的整合。對四大模塊訓(xùn)練的知識點，基于學(xué)生從模仿到獨立完成再到創(chuàng)新的思路，教師設(shè)計例題，細化步驟，學(xué)生分組進行計算比拼，累積小組積分。為了進一步提高學(xué)生的計算能力，作業(yè)計算題不再使用課后題，而是教師重新出題，采取“一組一題”的方式完成。最后，結(jié)合課程設(shè)計中的模塊任務(wù)，學(xué)生“一人一題”，進行創(chuàng)新設(shè)計，這樣就形成了從知識到能力再到創(chuàng)新的全方位訓(xùn)練。

（三）注重課程思政，德育和智育并重

課程在思想政治教育方面的目標旨在培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，增強學(xué)生的職業(yè)道德意識，幫助學(xué)生逐步樹立求真創(chuàng)新的學(xué)術(shù)志向與科學(xué)精神。貫徹價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授“三位一體”的教育理念，不斷開發(fā)挖掘課程育人資源，以新時代工匠精神為目標，將工匠精神的精益求精、敬業(yè)奉獻、持續(xù)專注等優(yōu)秀品質(zhì)貫穿到課程中。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容、要求、特點和學(xué)生的思想實際，通過行業(yè)發(fā)展特點、典型示范工程、事故工程資源推送，從理論和大道理著眼，小處入手，就細部落腳，使思政教育貼近實際、貼近生活、貼近學(xué)生，使教學(xué)中的育人費時少、作用大，思想教育更加自然有效。

（四）探索多元化課程考核方式

將信息技術(shù)引入課程教學(xué)，不僅為教學(xué)帶來了便利，也改變了傳統(tǒng)的課程評價方式。探索多元化課程考核方式，加強過程性評價，嚴格終結(jié)性的評價，實現(xiàn)“知識”考核向“知識+能力”考核轉(zhuǎn)變，根據(jù)線上學(xué)習(xí)、考勤、課堂討論與回答問題、小組總結(jié)、線下作業(yè)、期末考試等不同方式，對學(xué)生給予科學(xué)、合理、公平的評價，采取定性與定量相結(jié)合、教師評價與學(xué)生互評相結(jié)合，建立明確的考核指標體系。

三、結(jié)論

通過近幾年的教學(xué)改革與創(chuàng)新，教學(xué)質(zhì)量趨于穩(wěn)定，教學(xué)效果較好，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識得到了培養(yǎng)，自主學(xué)習(xí)習(xí)慣基本養(yǎng)成，兩極分化問題逐漸解決。通過項目式教學(xué)，學(xué)生能夠較好地結(jié)合理論與實踐，學(xué)生評教滿意度逐年提高，考試不及格率逐漸下降，學(xué)生工程實踐能力得到提高。

（一）學(xué)生創(chuàng)新實踐能力得以提高

近幾年課程負責(zé)人和團隊教師，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程結(jié)構(gòu)減震性能、新型鋼組合結(jié)構(gòu)柱設(shè)計等鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)研究領(lǐng)域，指導(dǎo)多名土木工程專業(yè)學(xué)生開展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目，學(xué)生的分析和解決實際問題的能力得以提高。

依托結(jié)構(gòu)類專業(yè)課程和學(xué)科發(fā)展方向，組建校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊，培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良的創(chuàng)新意識、專業(yè)素養(yǎng)和團隊協(xié)作能力。圍繞“鋼結(jié)構(gòu)”課程，依托科研項目和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目，指導(dǎo)本科生發(fā)表多篇期刊論文。連續(xù)舉辦結(jié)構(gòu)知識競賽，提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的積極性。積極拓展學(xué)生參加學(xué)科競賽和創(chuàng)新實踐的廣度和深度，讓更多的學(xué)生參與到競賽實踐中，教師利用周末和假期手把手教學(xué)生，在實踐中教學(xué)相長，助力學(xué)生在一個個比賽中不斷成長，學(xué)生獲得國家級和省部級獎勵多項，努力實現(xiàn)全過程育人。

（二）項目研究成果初顯，教師專業(yè)能力提升

在近幾年的教學(xué)創(chuàng)新改革中，課程團隊不斷反思、不斷改進，目前獲得了一定的成果。課程成功獲批自治區(qū)教學(xué)改革研究項目、校級一流本科課程、在線開放課程、混合式示范課程、課程思政示范項目和改革項目。課程負責(zé)人和團隊獲省部級及校級教學(xué)比賽獎勵多項。編寫教材2部，發(fā)表教改論文多篇。

（三）借助各類教學(xué)研討會，教學(xué)團隊在國內(nèi)外逐步提升影響

隨著課程建設(shè)的進展，課程教學(xué)實踐受到越來越多的關(guān)注。2022年，課程上線國家高等教育智慧教育平臺。在學(xué)校線上教學(xué)優(yōu)秀案例征集活動中，課程獲學(xué)校線上教學(xué)優(yōu)秀課程案例，教師獲線上教學(xué)優(yōu)秀教師案例。在教育部土木工程專業(yè)虛擬教研室活動中開展了有關(guān)“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革的名師示范課，在第六屆寧夏高校力學(xué)學(xué)術(shù)研討會中進行了分會場報告，與會教師表示該課程在教學(xué)中融入思政元素，將思政育人與專業(yè)課程育人協(xié)同起來，實現(xiàn)育德育人目標。教學(xué)方法新穎，深受學(xué)生歡迎，可在同類型課程中形成示范效應(yīng)。

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