馬亞飛 王磊

摘? 要：鋼結(jié)構(gòu)因良好的力學(xué)性能已廣泛適用于大跨度橋梁、工業(yè)廠房和高層建筑。在知識(shí)快速更迭和國際化交流的背景下，傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)模式已難以適應(yīng)當(dāng)前“一帶一路”新形勢下的人才培養(yǎng)需求。本文基于本科生鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合本科生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，分析了鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)中存在的主要問題，探討了鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)改革的若干措施與方法。將“一帶一路”背景引入本課程的教學(xué)過程中，有望進(jìn)一步提高鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)質(zhì)量和土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)水平。

關(guān)鍵詞：土木工程? 鋼結(jié)構(gòu)基本原理? 一帶一路? 教學(xué)探討

中圖分類號(hào)：TU391-4;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2021）07（b）-0149-04

Some Thoughts on the Teaching Reform of Steel Structure Design under the Background of "the Belt and Road"

MA Yafei? WANG Lei

（School of Civil Engineering， Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hunan Province， 410114 China）

Abstract： Steel structures have been widely used in long-span bridges， industrial plants and high-rise building structures due to their excellent mechanical properties. Under the background of rapid change of knowledge and international exchange， the traditional teaching method for the design of steel structures is difficult to adapt to the requirements of the current new situation of the Belt and Road. Based on the current teaching condition of the design of steel structures for undergraduates， combined with the learning characteristics of the students， this paper analyzes the problems existing in this course， and the teaching reform methods of the design of steel structures are also discussed. The introduction of "the Belt and Road" strategy background is integrated into the teaching process to further improve the teaching quality and the training level of civil engineers.

Key Words： Civil engineering; Design of steel structures; The Belt and Road; Teaching reform

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是“一帶一路”合作倡議的優(yōu)先實(shí)施領(lǐng)域，迫切需要為沿線國家培養(yǎng)一大批高素質(zhì)的工程領(lǐng)域國際化人才[1-3]。近年來，我國工程技術(shù)的日漸成熟和大量工程專業(yè)人才儲(chǔ)備推進(jìn)了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展速度，一批重大和具有國際影響力的工程得以順利建成。2020年，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成績喜人，新增公路里程18.56萬km，新增橋梁3.45萬座、565.1萬延米。高等院校肩負(fù)著為國家建設(shè)輸送人才的重任，在當(dāng)前“一帶一路”背景下，培養(yǎng)具有國際視野的土木工程專業(yè)人才尤為重要[4-5]。鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、材料可回收利用、適合標(biāo)準(zhǔn)化建造和裝配式施工等優(yōu)點(diǎn)，在大跨度橋梁和高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。隨著綠色建筑的興起，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展得到了國家各部委的大力推廣。“一帶一路”國家戰(zhàn)略背景下，沿線國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速。在此背景下，積極推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)改革具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

受本科階段培養(yǎng)計(jì)劃學(xué)分總數(shù)的限制，本校鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程最早為選修課，隨著鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混組合結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展，逐步將其過渡為限選課，新的教學(xué)計(jì)劃已經(jīng)將其調(diào)整為專業(yè)必修課。從課程性質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程可以看出，該課程越來越受到重視。鋼結(jié)構(gòu)基本原理是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過課程教學(xué)，旨在幫助學(xué)生掌握鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)和適用范圍、理解鋼結(jié)構(gòu)連接和鋼構(gòu)件的工作性能、破壞特征以及設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

近年來，高等院校教師已在鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程改革方面開展了很多嘗試。朱軍等[6]針對(duì)現(xiàn)階段裝配式建筑的迅速發(fā)展，通過線上和線下混合式教學(xué)的方式，將慕課和虛擬仿真技術(shù)融入到課堂教學(xué)，以應(yīng)對(duì)新工科背景下應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，提高了教學(xué)質(zhì)量。卓德兵等[7]提出了“五結(jié)合”混合式教學(xué)方法，采用多元教學(xué)和一體化教學(xué)評(píng)價(jià)方式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。黃春曉[8]在課程教學(xué)調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，嘗試采用“項(xiàng)目教學(xué)法”，對(duì)改進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。莊一舟等[9]對(duì)多個(gè)年級(jí)的留學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，總結(jié)了教學(xué)中普遍存在的問題，針對(duì)課程特點(diǎn)并兼顧留學(xué)生的特殊性，提出了一系列教學(xué)改革建議以提高留學(xué)生的教學(xué)質(zhì)量。趙博和程冠華[10]指出土木工程類專業(yè)課程改革，應(yīng)從課程認(rèn)知規(guī)律和學(xué)生的求知特點(diǎn)尋求突破口，采取多樣化教學(xué)方式并加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。葉華文等[11]針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理雙語教學(xué)過程中存在的難點(diǎn)，通過教學(xué)實(shí)踐提出了基于極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的雙語教學(xué)模式，綜合運(yùn)用不同教學(xué)方式來提高學(xué)習(xí)效果。向敏和廖平[12]通過研究當(dāng)前土木工程專業(yè)中“鋼結(jié)構(gòu)基本原理”的教育現(xiàn)狀，提出了教學(xué)理念改變、考評(píng)方式完善等多維教學(xué)建設(shè)措施，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和價(jià)值觀念明顯提升。上述這些教學(xué)措施對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本原理的教學(xué)改革提供了很多思路，但針對(duì)一帶一路背景下的教學(xué)改革措施涉及的偏少。

為此，本文針對(duì)現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)中存在的主要問題，從“一帶一路”背景下人才培養(yǎng)特點(diǎn)出發(fā)，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程的本科教學(xué)體系，結(jié)合筆者在教學(xué)過程中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)思維、教學(xué)形式和教學(xué)方法，并結(jié)合目前迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)提出自己的一些思考。

1? 提升教學(xué)效果的若干思考

1.1 把握內(nèi)容前沿

傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)內(nèi)容主要根據(jù)專業(yè)方向分別授課，這就會(huì)涉及不同的設(shè)計(jì)規(guī)范，如《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50017-2017）、《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64-2015）。橋梁工程專業(yè)授課內(nèi)容主要以鋼結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)橋梁為背景，工民建方向主要涉及住宅和工業(yè)廠房。實(shí)踐表明，畢業(yè)生的就業(yè)崗位并非與其專業(yè)方向完全相符，按小專業(yè)方向授課越來越不符合現(xiàn)代通識(shí)教育大背景下的教育理念。因此，這對(duì)教材的編寫提出了很大的挑戰(zhàn)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，“大數(shù)據(jù)”和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)充斥著各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。人工智能日益普遍，應(yīng)用范圍越來越廣，如裝配化快速施工技術(shù)、3D打印技術(shù)、長期性能智能監(jiān)測技術(shù)等。這些新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)鋼結(jié)構(gòu)基本原理教學(xué)提出了更高要求。為使鋼結(jié)構(gòu)基本原理適應(yīng)新時(shí)代的教學(xué)要求，可增加新的教學(xué)案例，以反映行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)代重大工程的先進(jìn)水平。任課教師往往同時(shí)從事該領(lǐng)域的科學(xué)研究工作，可引入相關(guān)的最新科研成果，對(duì)其進(jìn)行介紹，如鋼結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測新方法等。這將有利于學(xué)生更為全面地了解鋼結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)存在的問題以及相應(yīng)對(duì)策，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生對(duì)科研的興趣。教師還可以擴(kuò)展鋼結(jié)構(gòu)新材料、新型結(jié)構(gòu)體系、新型構(gòu)造細(xì)節(jié)、新理論和新方法等知識(shí)，讓學(xué)生成為推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展與工程應(yīng)用的儲(chǔ)備智庫。另外，針對(duì)“一帶一路”背景下的國際化專業(yè)人才需求，增加不同行業(yè)規(guī)范、中外規(guī)范的對(duì)比教學(xué)，拓寬學(xué)生視野。如房建和橋梁等由于使用功能不同，所選取的設(shè)計(jì)規(guī)范間存在一定差異，教師應(yīng)向?qū)W生闡明不同類型鋼結(jié)構(gòu)承的受外荷載不同，在設(shè)計(jì)參數(shù)的選取上會(huì)存在一些差別。

1.2 改變教學(xué)思維

課堂教學(xué)和科學(xué)研究的關(guān)系一直是教師談?wù)摰脑掝}。一些高校將教師分為教學(xué)型、教學(xué)科研型和科研教學(xué)型，并以此來分配教學(xué)工作量，不同類型教師的工作重心不同。事實(shí)上，課堂教學(xué)可以參照學(xué)術(shù)報(bào)告的思維方式?？蒲泄ぷ髡咴谧鰧W(xué)術(shù)報(bào)告時(shí)，往往會(huì)把問題的研究背景和意義、研究方法和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)等通俗易懂的介紹清楚。這往往需要花費(fèi)大量時(shí)間來整理學(xué)術(shù)報(bào)告的內(nèi)容和提綱，搜集補(bǔ)充資料，美化圖表，使人眼前一亮，目的是吸引聽者的眼球。傳統(tǒng)填鴨式的教學(xué)理念在一定程度上固化了高等院校教師的思維方式。教師要把每一節(jié)課堂教學(xué)內(nèi)容均視為一個(gè)內(nèi)容豐富、邏輯縝密的學(xué)術(shù)報(bào)告，課件精益求精，重要知識(shí)點(diǎn)的來龍去脈交代清楚，引導(dǎo)學(xué)生參與到發(fā)現(xiàn)問題、提出公式以及給出相應(yīng)的措施中去，鼓勵(lì)學(xué)生以探索的視角深入理解課程知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問題的洞察力和積極探索精神。

通過查閱大量文獻(xiàn)資料，將課程知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容背后的人文故事加以介紹，必然會(huì)吸引學(xué)生的眼球，當(dāng)然這對(duì)課件的要求較高。本質(zhì)上，教師課堂教學(xué)和學(xué)術(shù)報(bào)告均為陳述故事，通過講故事的方式實(shí)現(xiàn)授課內(nèi)容的生動(dòng)講解。鋼結(jié)構(gòu)基本原理為土木工程專業(yè)課，要求任課教師對(duì)該領(lǐng)域有深入且系統(tǒng)的研究。研究涉及的范圍較廣，任課教師往往有自己的研究方向，在某些方面較為深入，但并非所有環(huán)節(jié)均那么深入。由于科學(xué)研究項(xiàng)目的專業(yè)性，為更好地利用師資力量，可以考慮改進(jìn)授課形式，允許2名以上任課教師共同完成一門課程不同章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮相關(guān)領(lǐng)域教師的專業(yè)特長，進(jìn)而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

1.3 靈活教學(xué)形式

傳統(tǒng)教學(xué)領(lǐng)域與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合方面仍有較大的探索空間。課堂教學(xué)形式與“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)相結(jié)合，可以選擇嘗試采用微課、雨課堂、慕課等教學(xué)形式，也可以線上線下相結(jié)合。教師通過網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)，在線收集學(xué)生問題和疑惑較多的知識(shí)點(diǎn)，通過整理備課檔案，對(duì)這些知識(shí)重點(diǎn)標(biāo)注，并準(zhǔn)備一些隨堂測驗(yàn)對(duì)知識(shí)進(jìn)行鞏固，學(xué)生課后還可反復(fù)觀看教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解，靈活方便?，F(xiàn)有的智能教學(xué)系統(tǒng)或線上評(píng)測系統(tǒng)，可將教師從重復(fù)大量作業(yè)測評(píng)中解放出來。此外，利用線上系統(tǒng)進(jìn)行測評(píng)，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的平時(shí)高效考核，還能基于積累的測評(píng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確分析學(xué)生對(duì)課程的掌握情況。與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，這些新技術(shù)能夠大幅度提高教學(xué)效果評(píng)價(jià)效率，同時(shí)增強(qiáng)問題反饋的及時(shí)性，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

另外，現(xiàn)階段本校鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程將國內(nèi)本科生教學(xué)和國外留學(xué)生分開授課。本校留學(xué)生大部分來自“一帶一路”沿線國家，筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，沿線國家部分留學(xué)生存在基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的問題。由于留學(xué)生數(shù)量非常少，可以考慮將中外學(xué)生融合在一起共同授課，促進(jìn)中外學(xué)生的語言和文化認(rèn)同。另外，在課程考核方面，建議布置開放性或探索性的作業(yè)和思考題，與“一帶一路”背景下創(chuàng)新性、開放性的國際化需求相適應(yīng)。

1.4 強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)

責(zé)任意識(shí)重于泰山。學(xué)校應(yīng)引導(dǎo)任課教師重視強(qiáng)化土木工程專業(yè)課程教學(xué)中的責(zé)任意識(shí)教育，廣泛深入地挖掘?qū)I(yè)課內(nèi)容中的人文元素，自覺推進(jìn)育人與專業(yè)協(xié)同教育。在教學(xué)過程中，教師可將改革開放40多年來國家基建發(fā)展案例引入課堂，介紹“新基建”即將帶動(dòng)的行業(yè)發(fā)展，突顯我國集中力量辦大事的優(yōu)越社會(huì)制度。通過港珠澳大橋等一批超級(jí)工程的建造過程，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真思考個(gè)人發(fā)展、行業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與國家發(fā)展的關(guān)系。引入人文教育引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想和正確的價(jià)值觀，培養(yǎng)具有社會(huì)責(zé)任感和豐厚知識(shí)底蘊(yùn)的高素質(zhì)人才。同時(shí)，培養(yǎng)他們的自豪感，因?yàn)橥聊竟こ探Y(jié)構(gòu)需滿足人們數(shù)十年甚至數(shù)百年的正常使用。

當(dāng)前深化改革的大趨勢下，以往粗放式的土木工程建設(shè)必然無法繼續(xù)延續(xù)。鋼結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境影響小，工業(yè)化程度高，施工周期短，材料可循環(huán)利用，在發(fā)達(dá)國家已被廣泛采用。專業(yè)任課教師在課堂授課過程中，應(yīng)重視樹立綠色發(fā)展理念，讓綠色發(fā)展深入人心。

2? 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)作為土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課，圍繞“一帶一路”背景下鋼結(jié)構(gòu)基本原理課程教學(xué)，結(jié)合“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略的人才需要，改變教學(xué)思維，科學(xué)規(guī)劃教材內(nèi)容，適當(dāng)增加實(shí)踐教學(xué)，創(chuàng)新課堂教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)方法，與時(shí)俱進(jìn)，將新技術(shù)、新工藝、新成果融入到鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中，以提高教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。本文旨在加強(qiáng)通識(shí)教育、拓寬教學(xué)內(nèi)容、提升學(xué)生興趣和實(shí)踐能力，培養(yǎng)更多“一帶一路”沿線國家工程建設(shè)所需要的鋼結(jié)構(gòu)方面的高水平專業(yè)人才。

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