趙中偉 張霓 孫慶巍 劉海卿

[摘 要] “鋼結構設計原理”是土木工程專業(yè)的一門必修專業(yè)核心課程，隨著我國鋼結構設計技術的發(fā)展，掌握鋼結構設計原理的相關知識是學生達到畢業(yè)要求的前提，是完善土木工程知識體系的必然要求。而目前土木工程高校畢業(yè)生普遍存在實踐能力不足的問題，為了適應時代發(fā)展趨勢，培養(yǎng)適應鋼結構產(chǎn)業(yè)需要，具有實踐能力的高素質(zhì)技術人才，在分析“鋼結構設計原理”課程傳統(tǒng)教學存在的問題的基礎上，將科研活動融入課程教學實踐，將科研成果轉化為教學資源，使學生能夠將理論和實踐更好地融合，提高學生對課程的學習興趣，使學生更好地適應當前時代發(fā)展趨勢，達到培養(yǎng)學生實踐能力和科研能力的教學目標。

[關鍵詞] 鋼結構設計原理；科研成果；教學資源；實踐能力

[課題項目] 2020年度遼寧省教育科學“十三五”規(guī)劃課題“新工科背景下智能建造專業(yè)人才培養(yǎng)體系研究”（JG20DB218）

[作者簡介] 趙中偉（1986—），男，河北邯鄲人，博士，遼寧工程技術大學土木工程學院副教授，碩士生導師，主要從事鋼結構損傷評估及監(jiān)測、新型鋼結構體系防災減災控制研究。

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）06-0141-04 [收稿日期] 2021-05-24

大力加強技術創(chuàng)新，全面推進素質(zhì)教育，是我國高等教育面向21世紀的重要使命。我國教育改革的主旋律是創(chuàng)新，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，是深化高等教育改革的必然要求。教學與科研是高校的兩項基本活動，也是影響高校發(fā)展的一對基本矛盾。教學與科研之間有著內(nèi)在的聯(lián)系，有時二者密不可分。教育與科研相輔相成、互為條件、相互促進，將教學與科研兩者相結合已成為目前高校發(fā)展的一個世界性趨勢。對于高校而言，科研成果是潛在的、十分寶貴的教學資源[1，2]。

隨著時代的不斷進步，社會的不斷發(fā)展，知識的更新速度日新月異。如何在傳統(tǒng)的課堂教學過程中讓學生將理論知識與研究前沿聯(lián)系在一起，是教師面臨的新的問題[3，4]?！颁摻Y構設計原理”課程是鋼結構工程設計和施工的基礎，隨著我國鋼結構設計技術的發(fā)展，以及我國鋼材產(chǎn)能過剩，熟練掌握鋼結構設計原理的相關知識是高校學生達到畢業(yè)要求的前提條件，是完善土木工程知識體系的必然要求。目前，多數(shù)高校對于“鋼結構設計原理”都是通過單一的課堂教學完成，所講述內(nèi)容也僅僅局限于課本內(nèi)容?！颁摻Y構設計原理”是一門對基礎力學理論要求很高的課程，尤其是鋼構件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定內(nèi)容的學習。通過廣泛調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前“鋼結構設計原理”的課堂教學內(nèi)容嚴重滯后于科學研究前沿，兩者幾乎完全脫節(jié)。前沿科學研究成果的脫節(jié)會嚴重削弱學生對課程的學習興趣，從而形成被動式學習。為了提高學生對于“鋼結構設計原理”課程的學習興趣，大幅度提高教學效果，從而在根本上改善鋼結構難學的問題，本文在分析傳統(tǒng)教學存在的問題的基礎上，將有關鋼結構的前沿研究成果引入課堂，開闊學生的思維，使學生更好地理解枯燥知識點的歸處。將創(chuàng)新思維貫穿整個課堂教學過程，對于土木工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有重要意義。

一、“鋼結構設計原理”課程存在的問題

（一）教學方式死板，教學效率低

“鋼結構設計原理”課程經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的黑板板書到多媒體教學，在教學方式方法上取得了一定進展。而這種黑板板書和多媒體課件相結合的教學方式，對于“鋼結構設計原理”課程而言，很難激發(fā)學生的學習興趣，如今課堂教學中理論教學在教學內(nèi)容中占很高比例，學生被動地接受理論知識，導致教學效率較低。如果學生不能將理論知識運用于解決工程實際問題，不知學為何用，則失去了教學意義。但目前大部分學生無法在短時間內(nèi)，完全理解理論與實踐相結合的知識。僅利用有限的課堂講授時間，難以讓學生對理論知識進行消化及歸納總結，難以將學到的知識形成完整的知識體系，導致理論聯(lián)系實際的能力較差，不能在實際工程中靈活運用。

（二）課程學時不足，內(nèi)容繁多

“鋼結構設計原理”課程的內(nèi)容是鋼結構的設計理論基礎，主要講授鋼構件的受力性能、截面設計、連接計算與構造等基本理論。課程內(nèi)容繁多，但教學學時經(jīng)歷了從56學時，到48學時，再到目前僅有的40學時。課程內(nèi)容基本沒變，而課程學時卻縮減了16學時。致使課程學時少而任務量大，在學時安排上給教學帶來了極大困難。“鋼結構設計原理”是理論和實踐相結合的課程，學生跟不上課堂講授內(nèi)容，導致理論基礎薄弱，無法在短時間內(nèi)將理論和實踐相結合，理論知識無法靈活地運用于實踐中。

（三）對課程實踐不夠重視，缺乏實踐教學

“鋼結構設計原理”課程的主要目標是讓學生掌握鋼結構設計的知識、方法和技術，能夠滿足土木工程鋼結構特定需求的構件、節(jié)點及構造。通過本課程的學習，讓學生掌握理論與實踐相結合的方法，培養(yǎng)學生解決鋼結構實際問題的能力，并利用自己所學專業(yè)知識勝任未來工作崗位的社會服務能力。但是目前部分高校重理論輕實踐，在課堂講授過程中主要以鋼結構基本知識點的講解為主，而學生則為應付考試，只關注理論部分的學習，造成學生解決鋼結構實際問題的能力無法達到預期要求。學生學到的鋼結構理論與鋼結構企業(yè)的需求之間存在較大的矛盾，學生鋼結構的工程實踐能力十分缺乏，無法將理論知識與實際工程相聯(lián)系。因此，應從鋼結構企業(yè)單位的需求出發(fā)，增強鋼結構設計原理實踐教學環(huán)節(jié)。

（四）教學內(nèi)容相對于工程實踐滯后

我國鋼結構行業(yè)發(fā)展迅速，很多新技術、新工藝、新材料及新型構件不斷涌現(xiàn)，而目前高校教材內(nèi)容更新相對較慢，部分內(nèi)容陳舊，無法跟上目前鋼結構行業(yè)的發(fā)展需求。學生課堂所學知識與鋼結構工程實踐脫節(jié)，畢業(yè)后無法適應鋼結構工作崗位。我們要培養(yǎng)出適應時代發(fā)展趨勢的具有專業(yè)素質(zhì)的鋼結構人才，但目前的培養(yǎng)模型并未達到預期目標。學生在現(xiàn)有教材基礎上，只能掌握基本的鋼結構設計原理，但是針對具體工程實踐問題并不熟悉，這就造成高校培養(yǎng)出的學生無法勝任鋼結構工作崗位。

二、科研成果轉化為教學資源的必要性

（一）高?？蒲信c教學的關系

隨著高校教育的不斷發(fā)展，高校教育中科研與教學的關系越來越受到關注。高校的第一使命是培養(yǎng)人才，是大學的根和本。在培養(yǎng)人才的過程中，教學側重于言傳，而科研則側重于身教。教學與科研兩者不是對立的，而是相輔相成的。教學與科研如果能夠發(fā)揮各自的優(yōu)勢，二者相互融合、相互促進，就能夠更好地培養(yǎng)一流人才。我國高校的重要特征是科研與教學的互動，科研是高校提高教育質(zhì)量的推動器，是新技術、新知識的源泉。只有不斷進行科學研究，才能拓展學科知識，豐富學科內(nèi)涵，提高本科教學水平。

（二）科研成果轉化為教學資源的意義

科研與教學是密不可分的，而且都是為高校培養(yǎng)人才服務的。高校作為培養(yǎng)人才的主陣地，更要激勵、引導教師教書育人，注重知識的轉移及擴散，及時將科研成果轉化為教學資源，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量?！颁摻Y構設計原理”課程要求培養(yǎng)學生的實踐能力以滿足鋼結構行業(yè)的實際需要，提高學生解決實際問題的能力。近幾年來，鋼結構單位對于學生學以致用能力的要求越來越高，這就要求“鋼結構設計原理”課程教學更注重理論與實踐相結合。因此，將教師科研成果轉化為教學資源是最好的解決途徑。

出版一本“鋼結構設計原理”教材，一般需要2～3年的準備時間，但是在當今科學技術發(fā)展速度日新月異的情況下，2～3年的時間，所發(fā)生的科技變革是我們無法預測的。這樣一來，如果高校只是將傳統(tǒng)的教材作為主要的教學資源，會使學生無法接觸到最前沿的鋼結構信息，從而造成學生理論和實踐產(chǎn)生“脫節(jié)”現(xiàn)象，畢業(yè)后無法更好地勝任鋼結構方面工作。目前課堂上講授的鋼結構知識理論性較強，導致大部分學生的學習積極性不高，很難培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。教師的科研內(nèi)容常常與其所在領域的最新研究進展相關，如果將這些內(nèi)容引入課堂，將教師的科研成果融入日常教學，在課堂上為學生講解前沿的鋼結構知識，通過前沿知識激發(fā)學生的學習興趣，必然能使學生對于鋼結構領域的最新發(fā)展動態(tài)有更為深刻的理解。同時，通過引進相關教學成果可以使教學資源變得更加完整。將科研成果轉化為教學資源，不僅能夠豐富鋼結構教學資源、提高教學質(zhì)量及學生的學習效率，還能夠培養(yǎng)應用型人才。因此，在高校中鼓勵教師將科研成果轉化為教學資源是很有必要的。

三、科研成果轉化為教學資源的途徑

（一）科研成果轉化為教學資源

高校的課程資源比較單一，缺少最新的教學內(nèi)容，將科研成果轉化為教學資源能夠豐富教學內(nèi)容，還可以拓寬學生的眼界。傳統(tǒng)的以教材為全部內(nèi)容的教學模式使學生感到非?？菰铮瑢W習過程也非常痛苦。導致“鋼結構設計原理”這門主干課的學習效果很差，很難支撐該課程在土木類課程體系中的作用。通過以往考試結果可以看出，“鋼結構設計原理”的掛科率通常是最高的，學生普遍反映這門課很難。究其原因，主要是該課程理論計算公式太多，學生在不理解的情況下很難運用。因此，針對“鋼結構設計原理”的典型知識模塊，總結每個知識模塊中目前的研究熱點，使學生更加深刻認識計算公式的運用方法，了解其由來，從而徹底根除教學難題。例如，高強度螺栓的承載力設計公式，可以介紹具體科研項目中所提出的高強螺栓的滑移數(shù)值模型，從而使學生深刻掌握高強螺栓的工作原理，在此基礎上掌握公式。

（二）科研成果轉化為課程設計選題

課程設計的目的主要是考查本科生對理論知識的綜合應用能力，通過課程設計建立本科生對于具體工程設計的概念，了解工程設計研究的流程，同時在課程設計過程中，學生的分工意識與合作意識能得到培養(yǎng)和提高。將教師的科研成果轉化為學生課程設計的課題，將科研項目分解成若干個子課題，再將這些子課題分給學生，通過分組合作的方式將這個科研項目連接起來。通過課程設計的積累，學生的綜合應用能力能夠得到較大提高，并為最后的畢業(yè)設計積累實踐經(jīng)驗。

（三）科研成果轉化為畢業(yè)設計選題

畢業(yè)設計是檢驗高校本科教學工作最重要也是最后一個環(huán)節(jié)，是對學生在本科階段基礎知識、自學能力、研究能力和綜合能力的培養(yǎng)。隨著社會的不斷進步和發(fā)展，對于高校本科教學提出了更高的要求，畢業(yè)設計的選題要具有一定的創(chuàng)新性和前沿性。畢業(yè)設計的選題一定程度上代表著高校的教學質(zhì)量，因此，鼓勵高校教師將科研成果作為畢業(yè)設計選題有著重要意義。通過調(diào)研和實踐積累，學生參與到教師負責的科研項目中，并深入項目研究的整個過程，學生的實踐為畢業(yè)設計提供了必要知識儲備，提高了學生的創(chuàng)新能力，起到了科研成果驅動教學的作用。學生在教師的指導下，以教師的科研項目課題作為自己的畢業(yè)設計論文，通過前期科研成果、調(diào)研、資料收集及試驗，撰寫開題報告及畢業(yè)設計論文，并在教師指導下進行修改，畢業(yè)設計論文具有較好的學術水平及創(chuàng)新性。

（四）科研成果轉化為大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目

大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的目的是促進高校教育思想理念的轉變，強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的訓練，改革人才培養(yǎng)模式，增強學生的創(chuàng)新能力，以及在創(chuàng)新基礎上的創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)出適應國家建設需要的創(chuàng)新型人才。將教師的科研項目轉化為大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，并以此為基礎開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動。教師的科研項目和科研成果是對相關學科最新研究進展的反應，能夠契合目前創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的要求。學生在教師的指導下，開展與其負責的科研項目相關的理論知識、試驗及科研實踐的學習。并通過文獻檢索、參與調(diào)研、收集資料、試驗測試和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，撰寫創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的申請書、中期報告、結題報告及相關的學術論文。學生通過參與教師的科研項目，由過去的被動接受知識轉化為主動地學習探索新知識，激發(fā)了學生的學習興趣及科研潛力，提高了學生的創(chuàng)新能力、思維能力及利用所學知識解決實際問題的能力。

四、教學實踐改革

通過在課堂引入最新的科學研究成果，使學生更加深刻地掌握課本上的知識模塊，活學活用，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和主動探索的能力，具體分為以下幾方面：其一，通過課本設計基本原理、基本知識與研究前沿的結合，掌握土木工程專業(yè)所需要的鋼結構專業(yè)知識，能夠清楚認識建立復雜連接節(jié)點計算模型（包括數(shù)學和力學模型）的基本前提或基本假定，并理解其局限性。其二，通過課本設計基本原理的學習，通過研究方法的拓展，將基本原理知識拓展到科學研究前沿，建立與各個知識模塊對應的科研成果庫。從而培養(yǎng)學生科學思維的建立，養(yǎng)成針對實際問題進行思考的習慣，提高解決實際問題的能力，為將來工作奠定基礎。其三，通過系列科學研究成果的學習，達到對基本設計原理知識的升華，去蕪存精，降低學生學習負擔，提高學生學習效率，達到對知識的理解而非靠識記去應付考試。其四，通過系列科學研究成果的學習，使學生徹底掌握鋼結構連接（包括螺栓連接、焊接）、鋼構件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定知識模塊，掌握“鋼結構設計原理”課程的精髓。

結語

“鋼結構設計原理”課程作為土木工程專業(yè)的一門必修專業(yè)核心課程，傳統(tǒng)教學已無法滿足目前土木工程發(fā)展趨勢下的人才培養(yǎng)需求。為了順應土木工程專業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)技術人才，本文在分析“鋼結構設計原理”傳統(tǒng)教學存在的問題的基礎上，將有關鋼結構的前沿研究成果引入課堂，開闊學生的思維，使學生更好地理解枯燥知識點的歸處。將創(chuàng)新思維貫穿整個課堂教學過程，提高學生的學習興趣及學習主動性，提高“鋼結構設計原理”的教學效率，使學生更能適應時代發(fā)展趨勢，對于土木工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有重要意義。

參考文獻

[1]李振，楊超，周安寧，等.基于工科應用型專業(yè)將科研成果轉化為教學資源的探索[J].教育教學論壇，2019（28）：108-109.

[2]毛瓊.項目化教學導向的科研成果轉化為教學資源的探索[J].佳木斯職業(yè)學院學報，2019（11）：246+248.

[3]徐開蕓，陳桂，趙濤，等.應用型本科院?？蒲谐晒D化為工程實踐教學資源研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2019（21）：55-58.

[4]徐豐，楊青勝，于俊，等.科研成果轉化為本科生教學資源的探索[J].湖北師范大學學報（自然科學版），2020，40（4）：109-113.

Research on Transforming Scientific Research Results into the Teaching Resources of the Course of Principles of Steel Structure Design

ZHAO Zhong-wei， ZHANG Ni， SUN Qing-wei， LIU Hai-qing（School of Civil Engineering， Liaoning Technical University， Fuxin， Liaoning 123000， China）

Abstract： Principles of Steel Structure Design is a compulsory core course for civil engineering majors. With the development of steel structure design technology in China， mastering the relevant knowledge of steel structure design principles is the premise for students to meet the graduation requirements. It is necessary to improve the knowledge system of civil engineering. At present， civil engineering graduates generally lack the practical ability. In order to adapt to the development trend of the times， we need to train high-quality technical talents with practical ability to meet the needs of the steel structure industry. Based on the analysis of the problems existing in the traditional teaching of Principles of Steel Structure Design， this paper puts forward some suggestions， such as integrating scientific research activities into the teaching practice of the course and transforming scientific research results into the teaching resources of the course， so that students can better integrate theory and practice. This reform can improve students’ interest in the course， make students better adapt to the development trend of the times， and achieve the teaching goal of cultivating students’ practical ability and scientific research ability.

Key words： Principles of Steel Structure Design； scientific research results； teaching resources； practical ability

3461500589297