段莉　徐桂弘　謝欽

【摘要】在新工科背景下，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)教學現(xiàn)狀，進行鋼結(jié)構(gòu)教學改革。這種方法注重學生實踐能力的培養(yǎng)和鍛煉。從優(yōu)化教學內(nèi)容、改進教學方法、完善評價體系三個方面對鋼結(jié)構(gòu)教學進行了初步探索。結(jié)果表明，它可以提高學生的學習積極性，增強學生對實際工程的認識和理解，為學生更好地融入行業(yè)，適應(yīng)畢業(yè)后的社會需求打下良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】新工科? 實踐能力? 鋼結(jié)構(gòu)

【Abstract】Under the background of new engineering， combining with the current teaching situation of steel structure， the teaching reform of steel structure is carried out. This method pays attention to the cultivation and exercise of students？蒺 practical ability. The teaching of steel structure is preliminarily explored from three aspects： optimization of teaching content， improvement of teaching method and improvement of evaluation system. The results show that it can improve students learning enthusiasm， enhance their cognition and understanding of practical engineering， and lay a good foundation for students to better integrate into the industry and adapt to the social needs after graduation.

【Keywords】Emerging Engineering Education;? Practical Ability; Steel Structure

【基金項目】2018年貴州理工學院教育教學改革研究項目。

【中圖分類號】G640 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）07-0164-02

新工科是在新時代、新環(huán)境、新形式的推動下產(chǎn)生的。圍繞“新工科”建設(shè)，天津大學2017年提出了“天大行動”之一，即“以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，改變傳統(tǒng)工程建設(shè)，構(gòu)建構(gòu)件工程新結(jié)構(gòu)”。該行動強調(diào)以社會需求為主要導(dǎo)向，著重培養(yǎng)學生的實際操作能力、創(chuàng)新能力。

鋼結(jié)構(gòu)課程在土木工程專業(yè)中占有舉足輕重的地位，它集理論與實踐于一身，既需要將學生所學基礎(chǔ)知識充分融合，又需要將理論用于實踐，是一門理論與實踐性均比較強的課程。本文將以“新工科”為背景，培養(yǎng)實踐能力為主要目標，初步探索鋼結(jié)構(gòu)課程改革。

1.傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)教學存在的問題

鋼結(jié)構(gòu)是一門實踐性較強的課程，要求學生能夠?qū)⒄n堂上所學知識應(yīng)用到工程實踐中，傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)教學中，大多數(shù)高校對該課程的教學都是分兩個部分，一部分為基本原理部分的講解，另一部分為課程設(shè)計（通常是鋼屋架設(shè)計或者是鋼橋設(shè)計），通過以上兩部分教學能初步使學生具備一定的實踐能力，但是在實際教學實施過程中，受到各種條件的約束及限制，鋼結(jié)構(gòu)教學的實踐效果與理想中相差太遠。下面對鋼結(jié)構(gòu)實踐教學過程中存在的問題進行分析。

1.1學時數(shù)偏少，不能保證實踐教學質(zhì)量

現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)教學中，大部分高校鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)置的學分偏少，學時數(shù)相對于其他專業(yè)課而言較少，這就會導(dǎo)致兩種情況出現(xiàn)，一種是部分學校由于學分限制不開設(shè)課程設(shè)計，在這種情況下，教師在教學過程中只側(cè)重于基本理論的講解，最終導(dǎo)致學生實踐能力差，紙上談兵的現(xiàn)象層出不窮，嚴重違背了理論與實踐相結(jié)合的教學宗旨;另一種是理論學時較少，雖然在某些高校，開設(shè)了課程設(shè)計，但由于總學時數(shù)較少，不得不壓縮理論教學學時，放棄很多復(fù)雜但是很基礎(chǔ)的理論講解。例如在鋼結(jié)構(gòu)原理教學中，軸壓、壓彎桿件，在穩(wěn)定設(shè)計方面問題突出，但其理論及計算均比較復(fù)雜，由于理論學時減少，最終只能進行簡單的公式及設(shè)計方法的介紹，這樣導(dǎo)致學生的基礎(chǔ)理論知識學習得不扎實，從而在課程設(shè)計過程中理論與實踐脫節(jié)的情況發(fā)生。

學科交叉情況較為突出。鋼結(jié)構(gòu)是一門較為綜合的專業(yè)課，與其他專業(yè)課程密切相關(guān)，需要必要的專業(yè)基礎(chǔ)知識支持，如建筑制圖、材料力學、結(jié)構(gòu)力學、土木工程材料等。在教學過程中發(fā)現(xiàn)學生的基礎(chǔ)知識不扎實，這將直接導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)課程學習的不盡如人意。

1.2教學方法不能充分展現(xiàn)出實踐性

常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)教學都是先進行鋼結(jié)構(gòu)基本原理部分講解，采用的手段是PPT講解結(jié)合部分板書，“老師在上面講，學生在底下聽”，教學過程較為死板僵硬，且基本原理講解的知識繁多，學生僅在最后課程設(shè)計的1～2周內(nèi)全部對其進行整合，難度較大，且效果不佳。

1.3學生對鋼結(jié)構(gòu)課程學習缺乏動力和興趣

鋼結(jié)構(gòu)由于自身存在的特點，例如同一建筑采用鋼結(jié)構(gòu)比采用傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)用鋼量大，造價高的特點，使得鋼結(jié)構(gòu)在工程應(yīng)用過程中受到限制，建設(shè)體量相對于混凝土體量偏小，生活中鋼結(jié)構(gòu)建筑除了公共建筑以外，接觸較少，直接導(dǎo)致學生誤以為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不重要，對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及學習不感興趣。

2.基于實踐能力培養(yǎng)的鋼結(jié)構(gòu)教學模式改革

2.1課程教學內(nèi)容優(yōu)化

基于實踐能力培養(yǎng)的鋼結(jié)構(gòu)教學改革應(yīng)突出“新工科”理念在鋼結(jié)構(gòu)教學過程中的應(yīng)用。應(yīng)在實踐中貫穿基本原理的講解，加強工程實例的訓(xùn)練。以某鋼屋架設(shè)計為例，利用學生所學的力學知識，將屋架進行細分，拆分為軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、壓彎構(gòu)件、拉彎構(gòu)件分別進行講解，最終用節(jié)點連接部分將前者串聯(lián)，完成一次屋架設(shè)計。這樣既完成了理論教學，又能直觀地讓學生參與了一榀框架的設(shè)計。另外，教學過程中，由于學生對于實體結(jié)構(gòu)沒有直觀的認知，可以采用動畫或者虛擬仿真的形式進行教學，將模擬動畫和虛擬仿真系統(tǒng)帶入課堂，例如軸心受壓構(gòu)件失穩(wěn)破壞時的變形，在試驗資源比較稀缺的情況下，可以適當制作加載及變形的動畫，通過動畫模擬，讓學生直觀地觀察軸壓桿在軸力作用下的緩慢變形，從而加深學生對失穩(wěn)概念的理解。對于大型屋蓋設(shè)計及施工，可以采用虛擬仿真系統(tǒng)，讓學生根據(jù)所學理論知識對屋蓋系統(tǒng)進行建造和設(shè)計。

2.2課程教學方式及方法的改革

在新工科背景下，以實踐能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)的鋼結(jié)構(gòu)教學的主要特點是“以學生為中心”。傳統(tǒng)的教學方法基本上是“教師說什么，學生學什么”，學生學習主動性差。改革后，要求教師以學生為中心，“學生需要什么，老師講什么”，這一方式的轉(zhuǎn)變大致可從以下兩點進行探索：

2.2.1在理論教學階段，可以采用現(xiàn)代教學方法、線上線下混合教學和多樣化的教學模式

新工科背景下要求學生具有了解學科發(fā)展前沿與學科交叉等更加先進的信息，因此，教師可以采用現(xiàn)代化的教學手段，如“雨課堂”“智慧樹”“騰訊課堂”等現(xiàn)代化學習平臺，開展線上教學與線下教學相結(jié)合的方式。線上教學通常是指線上精品課及微課，學生可以通過觀看線上教學視頻額外獲得專業(yè)知識，例如在課前教師通過教學平臺引導(dǎo)學生進行優(yōu)秀教學資源的學習，包括課前預(yù)習，專業(yè)前沿知識學習等;課中可以利用平臺，加強學生的課堂參與度，并且可以通過發(fā)布測試題，對教學效果進行實時監(jiān)測;課后同樣利用平臺指導(dǎo)學生深入學習，通過平臺建立相應(yīng)試題庫、發(fā)布課件、行業(yè)資料等，及時鞏固所學理論知識。

2.2.2在課程設(shè)計階段，加強設(shè)計能力及方法的訓(xùn)練

傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計，采用集中講解，個別答疑輔導(dǎo)，最終提交成果的方式進行，從以往的成果質(zhì)量來看，學生的構(gòu)件計算結(jié)果正確，但是圖紙及計算書普遍達不到工程設(shè)計標準，因此，基于實踐能力培養(yǎng)的鋼結(jié)構(gòu)教學課程設(shè)計更加注重學生查閱資料、繪制施工圖及編制計算書能力的訓(xùn)練，設(shè)計初期，對學生計算能力進行監(jiān)督，中期加強學生施工圖繪制軟件及識圖知識的講解，最后以實際工程為例，教會學生編寫工程設(shè)計計算書。采用此種方式可以有效地避免學生會算不會用的尷尬。

2.3評價機制的改革

理論教學方面，現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)理論教學階段的考核通常都是考勤成績+期末考試成績的方式，但是課堂實出勤情況只能反映出學生是否來上課，沒有辦法反映出學生課堂學習的真實情況，因此，在課程考核方面需加入課堂教學效果及作業(yè)情況考核，具體操作可采用雨課堂的多種形式的線上教學方式，通過簡單提問或者小測驗進行課堂給分，另外通過課后作業(yè)批改掌握學生真實學習效果。

在課程設(shè)計方面，加強對設(shè)計過程的監(jiān)督。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計評價只關(guān)注學生提交的最終設(shè)計圖紙和計算書，根據(jù)以往教學現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，很多學生在規(guī)定的大部分時間里面不主動進行學習和作業(yè)，只在設(shè)計截止時間前兩天“趕工”，最終使得設(shè)計效果不理想。改革后的課程設(shè)計最終考核由五項組成，即考勤、工作量完成情況、設(shè)計圖紙、計算說明書及答辯。在課程設(shè)計初期將課程設(shè)計考核內(nèi)容進行公布，告訴學生每一項考核內(nèi)容所占的比例（如表1所示），考核過程中以學生答疑和指導(dǎo)過程評價出勤考核，并且以答辯的方式進一步督促學生將所學知識運用于實踐，并且可以便于教師掌握學生學習情況，考核內(nèi)容評分表最終將作為歸檔材料的一部分隨圖紙及計算書一起歸檔。采用這種方式可以有效地督促學生按時作業(yè)和學習，避免最后“趕工期”的現(xiàn)象發(fā)生，也有利于激發(fā)學生主動學習的積極性。

3.結(jié)語

新工科是新時代、新形勢下提出的一種新的教學機制，需要不斷探索和推進，不斷改革和完善。在新工程背景下，以實踐能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)的鋼結(jié)構(gòu)教學改革以工業(yè)需求為導(dǎo)向，注重對學生實踐能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，增強學生對實際工程的認識和理解，為學生畢業(yè)后提供更好的能力平臺，為行業(yè)的發(fā)展和社會的需求打下了良好的基礎(chǔ)。

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作者簡介：

段莉（1987年-），女，漢族，江蘇徐州人，碩士研究生，講師，研究方向：土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計。

徐桂弘（1979年-），女，漢族，河北省平鄉(xiāng)縣人，博士，教授，研究方向為高速重載軌道結(jié)構(gòu)及軌道動力學。

謝欽（1988年-），男，漢族，貴州貴陽人，博士，副教授，主要從事結(jié)構(gòu)工程研究。