宋高麗

摘要：在鋼結(jié)構(gòu)課程中采用案例教學(xué)法有助于提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，但在實(shí)施過程中存在如案例零散無聯(lián)系、相關(guān)課程各自為政等諸多問題，不利于學(xué)生整體設(shè)計(jì)思維的建立和綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。文章以案例為出發(fā)點(diǎn)，對鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)進(jìn)行研究和實(shí)踐。以角鋼屋架、單層門式剛架倉庫、多層鋼框架試驗(yàn)樓三大工程案例為主線開展教學(xué)，實(shí)現(xiàn)基本設(shè)計(jì)理論、構(gòu)件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)三個(gè)層次的一體化教學(xué)，最終達(dá)到學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)法；鋼結(jié)構(gòu)課程；一體化教學(xué)；教學(xué)研究

中圖分類號：G6420；TU391文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：10052909（2016）03006804鋼結(jié)構(gòu)代表了未來建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的新模式[1]，但相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員嚴(yán)重缺乏，已成為目前影響整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)健康快速發(fā)展的“瓶頸”，大力推進(jìn)人才強(qiáng)企戰(zhàn)略成為推動(dòng)建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一[2]。作為專業(yè)人才培養(yǎng)主要渠道之一的國內(nèi)各高校，為了使學(xué)生更好地適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)企業(yè)的需要，對鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)進(jìn)行了一系列的研究，主要包括：（1）鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀調(diào)查、鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)；（2）鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)特點(diǎn)、當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問題、教學(xué)改革方向和措施；（3）鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)；（4）鋼結(jié)構(gòu)課程群設(shè)計(jì)及學(xué)時(shí)安排；（5）教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式、教學(xué)手段的改革等。

上述眾多的研究都提出采用案例教學(xué)法有利于提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力，但在實(shí)施過程中面臨的問題是：在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)各環(huán)節(jié)采用的案例零散、相互間無聯(lián)系，導(dǎo)致各課程各環(huán)節(jié)各自為政，不利于學(xué)生整體設(shè)計(jì)思維的建立和對所學(xué)知識的融會貫通。且大多數(shù)教材所提供的工程案例，直接采用結(jié)構(gòu)軟件計(jì)算結(jié)果，計(jì)算過程和施工圖簡略，無法為在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中需進(jìn)行手工計(jì)算的學(xué)生提供有效參考，不利于學(xué)生對設(shè)計(jì)理論的理解和應(yīng)用。本文將對鋼結(jié)構(gòu)課程案例設(shè)計(jì)及以案例為主線的一體化教學(xué)進(jìn)行研究。一、案例設(shè)計(jì)

（一）案例的設(shè)計(jì)原則

以案例為主線的一體化教學(xué)中，案例是教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在進(jìn)行案例的選擇與設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：

1.以滿足教學(xué)需要為前提

案例是為教學(xué)服務(wù)的，它作為整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的主線，首先要滿足教學(xué)內(nèi)容的需要，能基本涵蓋教學(xué)大綱中的主要理論知識點(diǎn)。其次，要滿足教學(xué)目標(biāo)的需要，每個(gè)案例要向?qū)W生傳授哪些理論知識、能解決哪些實(shí)際工程問題、能培養(yǎng)學(xué)生哪些方面的能力，都需要預(yù)先進(jìn)行設(shè)計(jì)和考慮[3]。

2.以實(shí)用、夠用為原則

通過以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后就能進(jìn)行常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而不同結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方法及適用規(guī)范都會有所不同，在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)，通常只能對常見結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)進(jìn)行講授。因此在進(jìn)行案例選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢，以實(shí)用和夠用為原則，選擇具有廣泛應(yīng)用性和代表性的案例。

3.以學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心

本文所研究的教學(xué)改革的最終目標(biāo)是提高學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)理論知識的綜合應(yīng)用能力。所選案例首先在內(nèi)容上應(yīng)具有完整性和綜合性，有利于學(xué)生將零散的理論知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生整體設(shè)計(jì)思維意識。其次，所選案例在難度上應(yīng)符合學(xué)生的認(rèn)知能力。學(xué)生在開始課程學(xué)習(xí)之前，對鋼結(jié)構(gòu)一無所知。而一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目往往較復(fù)雜，不僅包含大量的背景信息和前提條件，還涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的知識。過于繁雜龐大的項(xiàng)目容易讓學(xué)生找不到方向和重點(diǎn)，造成較大的學(xué)習(xí)壓力。因此案例的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)符合學(xué)生由易到難、循序漸進(jìn)的認(rèn)知過程，可結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容對實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行適當(dāng)簡化后作為教學(xué)案例。

（二）鋼結(jié)構(gòu)課程案例設(shè)計(jì)

以筆者所在學(xué)校（應(yīng)用型本科）為例，鋼結(jié)構(gòu)理論課程主要開設(shè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（32學(xué)時(shí)）、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（32學(xué)時(shí)），實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課程設(shè)計(jì)（1周）和畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)原理課程內(nèi)容重點(diǎn)是構(gòu)件（軸心受力、受彎、壓彎和拉彎）設(shè)計(jì)、焊縫連接設(shè)計(jì)和螺栓連接設(shè)計(jì)；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容重點(diǎn)是普通鋼屋架單層廠房設(shè)計(jì)、輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多層鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生完成一榀鋼桁架的設(shè)計(jì)；畢業(yè)設(shè)計(jì)選題為輕型門式剛架結(jié)構(gòu)或多層鋼框架結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)過程中，案例所肩負(fù)的任務(wù)是要將鋼結(jié)構(gòu)所有課程、所有教學(xué)環(huán)節(jié)和絕大部分知識點(diǎn)串連起來，使各課程間相互聯(lián)系和銜接得更加緊密，使理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間過渡得更加自然，從而改變傳統(tǒng)教學(xué)中各課程各自為政、例題零散相互間無聯(lián)系、理論環(huán)節(jié)與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)的現(xiàn)狀。綜合考慮教學(xué)內(nèi)容的適應(yīng)性、教學(xué)實(shí)施的可操作性、工程實(shí)際應(yīng)用的廣泛性，確定三大案例，如表1所示。表1鋼結(jié)構(gòu)課程案例案例名稱案例內(nèi)容案例1：某鋼屋架設(shè)計(jì)（角鋼桁架）基本資料；支撐布置；荷載計(jì)算；內(nèi)力計(jì)算；桿件設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；施工圖案例2：某單層倉庫設(shè)計(jì)（門式剛架結(jié)構(gòu)）基本資料；結(jié)構(gòu)布置；圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)；支撐設(shè)計(jì)；檁條設(shè)計(jì)；墻梁設(shè)計(jì)；剛架設(shè)計(jì)；施工圖案例3：某多層試驗(yàn)樓設(shè)計(jì)（多層鋼框架）基本資料；結(jié)構(gòu)布置及材料選擇；構(gòu)件截面初選；荷載計(jì)算；內(nèi)力計(jì)算；荷載效應(yīng)組合；構(gòu)件截面設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)；施工圖案例的編寫應(yīng)注意：（1）計(jì)算過程要詳細(xì)。在實(shí)際工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算通常由軟件完成。但為加強(qiáng)學(xué)生對基本設(shè)計(jì)理論的理解，課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，一般要求學(xué)生手算為主、軟件計(jì)算為輔。案例的計(jì)算過程應(yīng)盡可能的詳細(xì)，尤其在荷載取值、內(nèi)力計(jì)算、荷載效應(yīng)組合等方面，這樣才能給學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)提供有效參考。（2）施工圖應(yīng)達(dá)到一定深度。鋼結(jié)構(gòu)施工圖具有符號多、標(biāo)注多、節(jié)點(diǎn)詳圖多等特點(diǎn)，與之前學(xué)生熟悉的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工圖在表達(dá)方式、內(nèi)容等方面都有很大的不同，因此，與案例配套的施工圖應(yīng)達(dá)到一定深度，以便于學(xué)生在識讀、模仿繪圖的過程中掌握鋼結(jié)構(gòu)施工圖的繪制內(nèi)容及常規(guī)表達(dá)方法。

二、以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)研究與實(shí)踐

（一）一體化教學(xué)活動(dòng)整體設(shè)計(jì)

赫爾巴特說：“如果缺乏背景經(jīng)驗(yàn)，任何新的感知根本就沒有任何意義可言?！痹趯σ园咐秊橹骶€的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵在于如何通過案例這條主線，把鋼結(jié)構(gòu)課程所有教學(xué)環(huán)節(jié)和主要理論知識點(diǎn)串聯(lián)起來，以工程案例為載體，通過教師的引導(dǎo)，將學(xué)生處于真實(shí)問題的情境之中，并帶著問題設(shè)身處地地思考，尋求問題的解決方法，進(jìn)行探索式的學(xué)習(xí)，在獲取專業(yè)理論知識的同時(shí)體驗(yàn)職業(yè)思維方法，培養(yǎng)分析、解決問題的能力和對理論知識的綜合應(yīng)用能力。

以鋼桁架、門式剛架、多層鋼框架三大案例為載體，開展鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)的總體思路如圖1所示。由于同一案例往往涉及不同章節(jié)甚至不同課程的教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)過程中，如何幫助學(xué)生理清脈絡(luò)把握主線、實(shí)現(xiàn)課程間的融合銜接是關(guān)鍵。同一案例用在不同課程教學(xué)中，其側(cè)重點(diǎn)也是不一樣的。原理課程關(guān)注的是案例中單一構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)在內(nèi)力已知情況下的截面設(shè)計(jì)和連接設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)課程則側(cè)重于通過案例幫助學(xué)生完成整體設(shè)計(jì)思路的構(gòu)建；在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，目的是讓學(xué)生在參考、模仿案例完成任務(wù)的過程中，進(jìn)一步鞏固和強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)對前兩門課所學(xué)理論知識的綜合運(yùn)用。

（二）案例為主線的教學(xué)實(shí)踐

以案例為主線開展理論教學(xué)，每一節(jié)課都是一個(gè)單獨(dú)的案例教學(xué)活動(dòng)。由于受學(xué)時(shí)限制，傳統(tǒng)案例教學(xué)中很重要的課堂討論等互動(dòng)環(huán)節(jié)很難充分的開展。如何通過合理的課堂設(shè)計(jì)，把握好理論教學(xué)與案例分析的節(jié)奏，達(dá)到理論知識實(shí)現(xiàn)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的最終目標(biāo)就成為關(guān)鍵?；舅悸肥牵夯诎咐谐尸F(xiàn)的問題，以問題解決為指向完成理論教學(xué)。主要過程是：（1）問題鋪墊：基于案例背景，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生分析需解決的問題（做什么）；（2）理論講解：針對案例需解決的問題進(jìn)行基本設(shè)計(jì)理論知識的講解（怎么做）；（3）實(shí)踐應(yīng)用：幫助學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決案例相關(guān)問題（怎么用）。

通過案例構(gòu)建真實(shí)的實(shí)踐氛圍進(jìn)行基本理論的講授，以案例闡述理論，最大限度地減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，不僅讓學(xué)生知道“學(xué)什么”，更重要的是知道“學(xué)了可以做什么，怎么做”，體驗(yàn)到用所學(xué)理論知識解決工程實(shí)際問題的成就感，減少了單純學(xué)習(xí)理論知識的枯燥感和迷茫感。

（三）教學(xué)效果反饋與評價(jià)

教學(xué)評價(jià)是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要方式之一，是教師進(jìn)行教學(xué)反思的依托。學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的參與者和受益者，對教學(xué)效果的好與壞最有發(fā)言權(quán)。根據(jù)教學(xué)改革擬達(dá)成的目標(biāo)，對學(xué)院2010級、2011級土木工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行不具名問卷調(diào)查，結(jié)果如圖2所示。

圖22010級、2011級土木工程專業(yè)調(diào)查問卷結(jié)果實(shí)踐證明，通過以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)改革取得良好的教學(xué)效果。最大的收獲在于，學(xué)生在“提出問題”與“尋求解答”的交互中完成了由“被動(dòng)學(xué)習(xí)”到“主動(dòng)學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變，在“案例”與“理論”交叉學(xué)習(xí)的過程中完成了從基本理論到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。整個(gè)教學(xué)過程，對于學(xué)生而言，不僅僅是單純理論知識的學(xué)習(xí)過程，而是一個(gè)將零散知識逐漸系統(tǒng)化的過程，更是一個(gè)應(yīng)用能力培養(yǎng)和提升的過程。同時(shí)，教師在案例預(yù)設(shè)、教學(xué)實(shí)踐與反思的過程中也不斷成長，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長。

三、結(jié)語

通過案例這條主線貫穿鋼結(jié)構(gòu)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了基本設(shè)計(jì)理論、構(gòu)件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)三個(gè)層次教學(xué)的縱向聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)一體化教學(xué)。通過案例闡述理論，有利于教師“教”和學(xué)生“學(xué)”，有利于改變學(xué)生學(xué)習(xí)過程中只見樹木不見森林、應(yīng)用所學(xué)理論知識解決實(shí)際工程問題能力差的現(xiàn)狀，有利于學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)和整體設(shè)計(jì)思維的建立。

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[3]劉文燕.案例教學(xué)法在刑法教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育探索，2014（12）：56-57.

Abstract：Case teaching adopted in steel structure courses will help improve the teaching efficiency and quality， but problems such as case scattered and related courses taught respectively exist in the implementation process， which is not conducive to the establishment of studentsoverall design thinking and cultivation of comprehensive ability. Based on case， this article conducts the research and practice on integrated teaching of steel structure curriculum. Taking three case that angle steel roof truss， singlestory portal frame warehouse， multistory steel frame laboratory building as the main line to carry out teaching， to realize the integrated teaching with three levels of basic design theory， the element design， and configuration integrated design， then finally realize the students application ability.

Keywords： case teaching； steel structure； integrated teaching； teaching research

（編輯王宣）