潘毅　劉豪　林擁軍　周祎

摘要：以建筑結構抗震設計課程為例，針對目前教學中“以教師為中心”的問題，結合該課程內容多、學時少、教學難度大等特點，基于“以學生為中心”（Student-Centered）的教學理念，從教學內容、教學方法、實踐環(huán)節(jié)和評價體系等幾個方面，調整教學模式和教學手段，鼓勵和引導學生課后自主學習，解決課時少、內容多的問題;采用多種手段輔助教學，激發(fā)學生的學習興趣;重視實踐教學環(huán)節(jié)，增強學生的綜合應用能力和創(chuàng)新實踐能力;完善教學評價體系，將過程性指標引入評價體系，同時也對教學工作進行評價，形成師生之間的良性互動。改革前后教學效果的比較分析，說明基于SC教學理念的改革能充分調動學生的學習激情，增強學生自主學習能力，提高學生的學習成績;同時也促進了教師教學水平的提高。

關鍵詞：以學生為中心;專業(yè)課程改革;建筑結構抗震;實踐教學;教學評價

中圖分類號：G642.0;TU352.1 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2020）02-0101-08

在“雙一流”和“新工科”建設的大背景下，教育部明確提出，一流本科教育是一流大學的重要基礎和基本特征，要堅持“以本為本”，推進“四個回歸”，加快建設高水平本科教育，全面提高人才培養(yǎng)能力，造就堪當民族復興大任的時代新人[1]。土木工程在我國國民經濟建設中占有重要地位，發(fā)揮著舉足輕重的作用。培養(yǎng)高素質的土木工程人才對推進國家經濟發(fā)展和民族復興具有重要意義。土木工程建設面臨的挑戰(zhàn)之一就是防災減災，特別是地震災害。地震是一種自然災害，強烈地震對人類生命和財產安全造成嚴重威脅。我國是地震多發(fā)國家，特別是四川省。近十年來，四川相繼發(fā)生了汶川地震、蘆山地震、九寨溝地震、長寧地震等幾次較大的地震，造成了較大的損失。為了減輕震害、減少損失，對建筑結構進行抗震設計非常重要，土木工程專業(yè)學生應掌握結構抗震設計的基本理論和方法。因此，大多數(shù)高校土木類專業(yè)都相繼開設了建筑結構抗震設計課程。

建筑結構抗震設計課程有較強的理論性和實踐性，學生在課程學習中有一定的困難。為了幫助學生較好地掌握該課程知識，各高校教師提出了很多教學改革思路。李英民等[2]采用項目教學法，將各知識點按主線串聯(lián)起來，以提高教學效果。霍林生等[3]提出將微博與傳統(tǒng)教學方法相結合，利用微博的優(yōu)勢提高教學質量和效率。翟長海等[4]建議將教學與科研一體化，結合課內與課外教學，建立長效考核機制，以提高教學質量。還有一些學者[5-8]提出采用多媒體教學、講座教學、案例教學、啟發(fā)式教學等，提高學生的學習興趣和課程教學質量。但是，以上建筑結構抗震設計課程教學研究仍多以“教師為中心”，而缺乏“以學生為中心”的教學思考。

“以學生為中心”（Student-Centered，簡稱SC）的教育理念在國外出現(xiàn)得較早。1905年，學者海沃德（Hayward）初步提出“以學生為中心”的概念[9]。1952年，著名心理學家卡爾羅杰斯在哈佛大學提出“以學生為中心”的教育理念[10]。相比“以教師為中心”的傳統(tǒng)教育理念，“以學生為中心”的教育理論更強調學生在教學過程中的主體地位，以學生能力培養(yǎng)為導向，以引導學生自主學習為目的，注重學生的學習需求，以學習成效為導向?！耙詫W生為中心”的教育理念主要有四個關鍵環(huán)節(jié)：學生課前課后的學習、課堂上的討論與交流、課下的實踐與服務、對整個教學的評估與反饋[11]。“以學生為中心”的教學活動，重在強化教師和學生的交流合作，充分激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，以使教師的課堂教學效率最優(yōu)化，最終實現(xiàn)學生學習成效的最優(yōu)化。

本文基于“以學生為中心”的教學理念，針對建筑結構抗震設計課程教學存在的問題，提出具體教學改革措施，并對教學改革的效果進行評估，旨在調動學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的自主學習能力、創(chuàng)新思維能力和工程應用能力，助力“四個回歸”，提高本科教學質量，以滿足“雙一流”和“新工科”背景下土木工程專業(yè)課程改革和建設的要求。

一、課程教學存在的問題

（一）課程內容多而學時少

建筑結構抗震設計課程教學內容主要包括：緒論、場地與地基、結構地震反應分析與抗震計算、多層砌體結構抗震設計、多高層建筑鋼筋混凝土結構抗震設計、多高層建筑鋼結構抗震設計、單層廠房抗震設計、隔震減震與結構控制初步。課程知識點多，且知識點之間存在聯(lián)系，對于初學者來說，學習有一定的難度。而該課程的學時數(shù)一般僅為32學時，個別高校甚至壓縮到24學時。在課程內容較多，課時又較少的情況下，要達到高質量的教學效果，困難確實較大。

（二）課程學習難度大，學生學習興趣不高

建筑結構抗震設計課程綜合性強、知識面廣，主要涉及數(shù)學、力學、結構等方面的專業(yè)基礎知識，其先修課程主要有：材料力學、結構力學、地基基礎、房屋建筑學、混凝土結構設計基本原理、荷載與結構設計方法等。該課程內容主要是對前面所學知識的綜合運用，例如第三章的結構地震反應分析和抗震計算，大部分是結構動力學的知識，不少公式的推導還要用到線性代數(shù)的知識，后續(xù)章節(jié)的學習也要用到鋼筋混凝土結構設計原理的知識。然而，部分學生專業(yè)基礎知識掌握得不牢固，不能將專業(yè)基礎課程知識有機聯(lián)系起來，在理解上存在一定難度。加上死板單調的課本知識無法激發(fā)學生興趣，以致學生在學習該課程時畏難情緒比較大，學習不夠主動，從而影響學習效果。

（三）缺乏課程實踐環(huán)節(jié)

建筑結構抗震設計課程是一門實踐性強的課程，但是在“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學中，教師課堂上填鴨式地向學生灌輸知識，講解偏重于基本原理和計算方法，強調學生的手算能力，忽視介紹計算機模擬方法和技術，缺少具體工程實例的講解和教學試驗輔助環(huán)節(jié)。由于實踐教學的缺乏，學生對知識的理解容易碎片化，難以將理論計算與工程實際、力學分析與震害現(xiàn)象、局部計算與整體分析結合起來，無法做到融會貫通。盡管學生學習教材例題后能進行抗震計算，但多為按部就班的套公式，難以在實際工程中進行靈活運用，這不利于學生創(chuàng)新能力和綜合應用能力的培養(yǎng)。

（四）考核形式單一

在傳統(tǒng)教學中，考核學生的指標一般為平時成績和學習考試成績，大都是課程結束后對學生進行集中閉卷考試，卷面成績占70%，平時成績占30%。閉卷考試有一定的優(yōu)點，公平公正，能一定程度反映學生對知識的掌握情況，但最大的缺點是重結果、輕過程，無法反映學生在整個學習過程中的表現(xiàn)。傳統(tǒng)考核方式的問題在于體系過于單一，不能對學生的學習過程進行全面評價，從而影響學生的學習效果。部分學生平時逃課缺勤、上課玩手機，

考試前突擊復習，有的考試甚至作弊，只為獲取學分，這種學習態(tài)度不可能取得好的學習效果。

二、基于“以學生為中心”理念的教學改革措施

針對建筑結構抗震設計課程教學存在的問題，基于“以學生為中心”的理念進行課程教學改革。針對不同的教學內容，運用不同的教學方式，充分利用課后時間，將

“以教師為中心”的教學模式逐步轉變?yōu)橐龑W生主動學習、開展課堂交流討論的模式;利用多種輔助教學手段，增強課程趣味性，提高學生學習興趣;加強實踐環(huán)節(jié)，讓知識不再局限于教材或停留于書本，使學生全方位感受課程知識的具體化和直觀化;改變評價指標的單一性，實行多元化考核，重視對學生在整個學習過程中的考核，并根據(jù)學生的評價反饋，及時改進教學方法。

（一）調整教學內容和教學方式

針對內容多、學時少的課程特點，首先了解學生相關知識和技能的掌握情況，然后明確教學難點和關鍵點，圍繞學生的需求，有針對性地開展教學。根據(jù)該課程的特點，將教學內容分成抗震基本知識、結構抗震計算和結構抗震設計三部分（圖1）。第一部分為抗震基礎知識，介紹地震與抗震基本知識，主要包括地震災害概說、工程抗震設防、場地與地基等相關內容。這部分內容以教師講解為主。第二部分為結構抗震計算，講解抗震的基本原理，主要內容有單自由度體系的彈性地震反應分析、水平地震作用與反應譜、多自由度彈性體系的最大地震反應分析與水平地震作用、豎向地震作用、結構平扭耦合地震反應與雙向水平地震影響、非彈性地震反應分析、結構抗震驗算。這部分內容以教師講解為主，學生自學為輔。第三部分為結構抗震設計，包括不同結構形式的建筑抗震設計方法和隔震、減震與結構初步控制，主要針對常用的砌體結構、混凝土結構、鋼結構、單層廠房，講授抗震設計的方法與步驟，包括結構的選型與結構布置、承載力計算、變形驗算、抗震構造措施等。由于有前期課程學習為基礎，這部分內容以學生自學為主，教師引導教學為輔。

對不同的教學內容采用不同的教學方式，將課上教學、課下自學、交流討論和引導教學相結合，要求學生做好課前預習和課后復習。鋼結構抗震設計、單層廠房抗震設計流程和大致方法與砌體結構和混凝土結構的設計差不多，可采用課后自學、安排少量課時交流討論的教學方式，以達到充分利用課后時間，增強學生自學能力的目的。對隔震、減震與結構初步控制內容，目前結構隔震技術已進入實用階段，而減震技術正處于研究與應用并重的階段，故采用引導式教學，即指導學生利用網(wǎng)絡資源查找相關資料，了解并收集最新的研究動態(tài)和前沿應用信息，最后以小組課程討論的形式檢驗教學成果。每一部分教學內容完成后，及時進行教學評價，收集反饋信息，教師以此了解學生每個階段的學習情況，并視情況開展課上討論和課后答疑。

（二）采用多種手段開展教學

為激發(fā)學生的學習興趣，教師應采用多種教學手段來輔助教學。隨著信息化時代的到來，許多先進的信息技術在教育領域得到廣泛應用。在課堂教學中，教師要善于利用現(xiàn)代教育技術向學生傳授知識，優(yōu)化課堂教學手段，提高課堂教學效率。根據(jù)課程中不同的教學內容和教學需求，主要采用以下幾種教學手段。

1.采用多媒體與板書相結合的教學方式

在建筑結構抗震設計課程教學中采用多媒體與板書相結合的教學方式。與傳統(tǒng)教學手段相比，多媒體教學利用計算機、投影儀等現(xiàn)代化設備，使課堂教學形象、生動、直觀，能夠化繁為簡、變抽象為形象，讓學生學得更多、學得更好。在建筑結構抗震設計課程教學中，一些內容適合采用多媒體教學，如地震的破壞作用（主要表現(xiàn)形式：地表破壞、建筑物的破壞和次生災害）、不同結構形式建筑物的震害特點和抗震構造措施、各種常用的隔震減震裝置等，利用圖片、動畫、視頻可以使學生更容易理解相關知識。教學過程中采用課堂提問、課堂討論等，要求學生根據(jù)課件展示內容結合所學知識點進行分析，啟發(fā)學生思考。

需要注意的是，雖然多媒體教學具有諸多優(yōu)點，但也存在一些不足，主要體現(xiàn)為節(jié)奏快、重點不突出。相比之下，有些內容更適合采用傳統(tǒng)板書教學，如單自由度體系和多自由度體系的地震反應分析、振型分解反應譜法、底部剪力法等一些公式推導和計算方法，采用板書教學可以使教師隨時把握教學情況，把控教學進度，推進師生的課堂互動，切實幫助學生理解課程知識的重點難點。因此，根據(jù)課程內容特點采用多媒體和板書相結合的教學手段，更能激發(fā)學生的學習興趣，提高課堂教學效率。

2.利用新媒體輔助教學

在網(wǎng)絡快速發(fā)展的今天，新媒體在課程教學中的應用具有很多優(yōu)點，如：吸引學生關注某一知識點，便于學生利用“碎片化時間”進行學習，有利于師生不受時空限制的交流，能隨時對教學效果進行反饋等。因此，為了提升教學效果，可以通過新媒體輔助教學，開設第二課堂[12]。如今學生使用QQ進行交流的比較多，因此在建筑結構抗震設計課程教學中，教師可主要開展以下工作：建立課程QQ群等網(wǎng)絡平臺，開設第二課堂，以線上答疑、討論等方式加強師生的交流和互動;不定期在QQ群里提出問題，引導學生思考討論，鼓勵學生在群里發(fā)表自己的見解，并將其平時表現(xiàn)計分入成績;利用QQ群發(fā)一些抗震相關知識的文章，引發(fā)學生討論，開闊學生視野，幫助學生進一步理解課堂知識。

3.發(fā)揮教學項目庫輔助教學的作用

為了培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，選取汶川地震、蘆山地震、長寧地震等震害案例作為教學項目，建立震害分析與情景再現(xiàn)相結合的教學項目庫，教師依據(jù)學生的學習需求，選擇能體現(xiàn)知識點的教學項目，保證教學項目既包含基本的教學知識點，又可以聯(lián)系工程震害進行分析。通過震害案例分析，將理論知識和工程項目聯(lián)系起來，引導學生將抽象知識運用在實際工程的分析中，幫助學生加深對基本理論和方法的理解。同時，結合工程震害案例，在課堂上提出一些發(fā)散性問題，鼓勵學生進行分析和討論。例如，如何進行抗震加固？如何避免下一次地震的破壞？需要說明的是，有些工程問題并非只有唯一的解決辦法，應引導學生運用專業(yè)知識進行獨立思考分析，鼓勵學生積極開展課堂討論和課后思考，探求解決問題的多種方案，并記錄學生對工程案例分析的情況。在此過程中教師主要起引導和啟發(fā)作用。

（三）加強實踐環(huán)節(jié)

實踐環(huán)節(jié)有助于學生加深理解建筑結構抗震設計的基本概念，提高學生綜合應用能力和創(chuàng)新能力。由于條件限制，學生無法親身參與抗震實踐，所以應增加一些課程教學的實踐環(huán)節(jié)。西南交通大學結構工程試驗中心每年都要完成一些抗震試驗，因此利用這一機會，結合課程教學進度，安排學生參與試驗過程，實現(xiàn)理論與實際的有機結合。在課外，組織學生參觀四川防災減災教育館，利用教育館的便利條件進行現(xiàn)場教學，讓學生直觀感受地震破壞場景，加深學生對地震破壞的理解，提高抗震防災的意識和責任感（圖2）。安排學生動手做小的建筑模型，在地震模擬振動臺進行試驗，讓學生理解地震動與結構地震響應之間的關系，加深對地震反應分析的認識（圖3）。鼓勵學有余力的學生參加SRTP（Student Research Training Program）項目，動手開展抗震相關的試驗，觀察試驗現(xiàn)象，分析試驗數(shù)據(jù)，進一步提高對新材料和新結構抗震能力的認識。組織部分優(yōu)秀學生參加全國大學生結構設計競賽、全國大學生結構設計信息計算大賽等學科比賽，培養(yǎng)學生自主學習、探索與創(chuàng)新的能力。

（四）構建教學評價體系

與傳統(tǒng)“以教師為中心”的教學相比，“以學生為中心”的教學更注重學生的學習成效，因此，應構建以“學習成效為中心”的教學評價體系。該體系主要包含兩個方面的內容：一是對學生的評價，將過程性評價指標納入教學評價體系中。這些評價指標包括課后作業(yè)、課堂討論、平時出勤、案例分析、期中測試、期末考試等。過程性評價指標的設置旨在幫助學生端正學習態(tài)度，培養(yǎng)學生的各項能力，提升學生的綜合素質。二是對教師

的評價以及學生的自我評價，將學生的反饋意見納入教學評價體系中。這些評價指標包括學生對課程整體的評價、對新媒體輔助教學的評價、對教學項目庫的評價、對實踐環(huán)節(jié)的評價、對考核體系的評價和對改進教學的建議等。此外，引導學生反思自我，思考自己學到了什么，哪些方面還需要加強。同時，從學生的學習效果檢驗教學成效，學生的反饋意見也有對教師的教學建議，教師應從中發(fā)現(xiàn)自己教學的不足，進而思考如何改進教學的方式方法。

三、課程教學改革成效

以2016年～2019年的4個年級為例，從課堂效果、評價反饋、學習成績等三個方面，對教學改革的成效進行分析。其中，2016級采用的是“以教師為中心”的傳統(tǒng)授課模式，2017級～2019級為“以學生為中心”的授課模式。

（一）課堂效果

實施教學改革后，特別是新媒體輔助教學、教學項目庫的利用和增加實踐環(huán)節(jié)等教學方式方法的應用，激發(fā)了學生的學習熱情和求知欲望，學生出勤率和作業(yè)完成情況明顯改善，課堂氣氛活躍，教學效果良好。部分學生通過參與SRTP項目，對科學研究產生了興趣，在未來學業(yè)發(fā)展上選擇了進一步深造。這些都表明教學改革對人才培養(yǎng)產生了積極的影響。

（二）評價反饋

對2017級～2019級學生采用無記名方式進行評價反饋問卷調查，三個年級一共發(fā)放問卷156份，回收有效問卷150份。問卷設計了5個選擇題（課程整體的評價、新媒體輔助教學的評價、教學項目庫的評價、實踐環(huán)節(jié)的評價和考核體系的評價）和1個主觀題（對教學改進有哪些建議），選擇題給出了很滿意、滿意、一般和不滿意4個態(tài)度選項。評價反饋數(shù)據(jù)如圖4所示，學生對實踐環(huán)節(jié)的評價最高，對課程整體和考核體系的評價次之，也比較滿意新媒體和教學項目庫對教學的輔助作用。由此可見，學生認可“以學生為中心”的教學模式，對教學改革總體是比較滿意的。

（三）學習成績

2016級～2019級學生學習成績比較見表1。由表1可見，2016級學生的課程成績平均分為68.9分，及格率為73.1%。從2017級開始實施教學改革，學生學習成績的平均分和及格率有明顯提高。2017級和2018級學生課程成績平均分為79分和78.4分，到2019級則突破80分，達到了86分;課程及格率也呈現(xiàn)梯度變化，從2016級的73.1%上升到2019級的92.8%，提高了將近20%。此外，相比之前，2019級選課人數(shù)增加較多，但是成績的平均分和及格率依然持續(xù)提高，這說明教學改革的措施是到位的，教學改革的效果也是明顯的。

將分值分為5個分數(shù)段，對2016級～2019級學生課程成績進行具體的對比分析，不同年級的分數(shù)段對比見圖5。具體而言，除了成績不及格（圖5中為60分以下）的學生外，2016級學生成績主要分布在80～90分和70～80分，分別占總人數(shù)的20.9%和28.8%，60～70分人數(shù)占比為15.2%，而90分以上人數(shù)僅占8.2%，說明學生的課程成績大多為中等，整體教學效果一般。實施教學改革后，2017級～2019級，60分以下人數(shù)占比逐年降低，最低的時候僅為7.2%，60～70分人數(shù)占比大幅減少，70～80分人數(shù)占比也有下降，而80分以上人數(shù)則呈明顯增加趨勢。其中，以2019級為例，90～80分人數(shù)占比為41.4%，100～90分人數(shù)占比則達到了34.1%。教改前后的數(shù)據(jù)表明，課程成績不及格率在降低的同時，獲得高分的人數(shù)越來越多。可見，“以學生為中心”的課程教學改革發(fā)揮了積極作用，學生的學習成績明顯提高，學習效果明顯增強。

四、結語

要建設“雙一流”，打造“新工科”，就應創(chuàng)新高等教育理念，改革教學方法和教學模式。土木工程專業(yè)建筑結構抗震設計課程教學改革，引入“以學生為中心”的教學理念，針對教學中的問題，在了解學生需求的基礎上，通過調整教學內容和教學方法、采用新媒體手段、加強實踐環(huán)節(jié)、構建科學的評價體系，實行以學生為主體的教學模式。教學中教師將重心從教學任務的完成，轉移到學生綜合能力的培養(yǎng)和提升上，將原來比較難學和枯燥乏味的課程變?yōu)橛腥さ恼n程。教學改革實踐證明，“以學生為中心”的教學改革充分調動了學生學習積極性，提升了學生的綜合素質，符合新時代對高等工程教育人才培養(yǎng)的要求。

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Abstract： Taking the seismic design of building structure course as an example， according to the problem of “teacher-centered”， this paper carries out teaching reform that focused on the shortcomings of the current teaching and combined with the characteristics of the course such as more content， fewer class hours and greater teaching difficulty from teaching contents， teaching methods， practice links and evaluation system， based on the “student-centered” teaching concept. First， adjust the teaching mode and teaching methods， encourage and guide students to learn independently after class to solve the problem of less class but more content. Second， use a variety of means to assist teaching to stimulate students interest in learning. Third， pay attention to practice teaching and enhance students comprehensive application ability and innovative practice ability. Fourth， perfect the teaching evaluation system， introduce the process index into the evaluation system， and evaluate the teaching work at the same time to form a benign interaction between teachers and students. According to the comparison of teaching effects before and after the teaching reform， the analysis results show that the reform measures based on SC not only fully mobilize students learning enthusiasm， enhance their autonomous learning ability， improve students learning achievement， but also promote teachers teaching level.

Key words： student-centered; professional course reform; seismic design of building structure; practice teaching; teaching evaluation

（責任編輯 王 宣）