吳秀峰 劉海卿 張霓 趙中偉

摘? 要：在新工科理念驅(qū)使下，文章在分析產(chǎn)業(yè)變革、人才能力需求的基礎(chǔ)上，以知識體系搭接分析為切入點(diǎn)，闡述設(shè)計(jì)類課程“課堂+實(shí)踐”雙重教學(xué)特征及其在知識體系搭接中的節(jié)點(diǎn)作用。以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程為載體，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)過程組織及學(xué)生成績多維考核體系等方面對該課程教學(xué)改革進(jìn)行討論，為土木工程專業(yè)升級為智能建造專業(yè)的教學(xué)改革提供一定借鑒參考。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)類課程;教學(xué)改革;項(xiàng)目驅(qū)動;考核體系

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）08-0131-04

Abstract： Under the background of new engineering concept， this paper analyzes the industrial transformation and talent ability demand， and takes knowledge system overlap analysis as the starting point， expounds the dual teaching characteristics of design courses "classroom + practice" and its node role in knowledge system overlap. Taking steel structure design course as the carrier， this paper discusses the teaching reform of steel structure design course from the perspective of optimizing teaching content， project-driven teaching process organization and multi-dimensional evaluation system of student achievement. This study can provide some reference for the teaching reform of intelligent construction major.

Keywords： design courses; teaching reform; project-driven; assessment system

近年來，裝配化成為建造產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)方向，生產(chǎn)模式從“設(shè)計(jì)-施工”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸O(shè)計(jì)-深化設(shè)計(jì)與施工（制造）-裝配化施工（建造）”，從而引發(fā)土木工程專業(yè)本科生就業(yè)駐廠崗位比例升高，從事制造、建造的比例合達(dá)到90%以上。為了適應(yīng)產(chǎn)業(yè)新的人才需求，教育部召開新工科建設(shè)研討會（2017年），提出了“問產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，問學(xué)校主體推改革，問學(xué)生志趣變方法，問內(nèi)外資源創(chuàng)條件，問國際前沿立標(biāo)準(zhǔn)”的行動綱領(lǐng)，并構(gòu)建了七個(gè)新工科專業(yè)知識體系。在綱領(lǐng)指引下，國內(nèi)高校紛紛通過傳統(tǒng)土木工程專業(yè)升級或建設(shè)智能建造新專業(yè)等方式，來適應(yīng)產(chǎn)業(yè)人才需求。這兩種途徑都是以土木工程專業(yè)為本，根據(jù)制造及建造崗位需求，在土木工程專業(yè)知識體系上搭接機(jī)械自動化、信息自動化等知識模塊[1]。

一、土木工程設(shè)計(jì)類課程教學(xué)作用分析

土木工程專業(yè)的設(shè)計(jì)類課程是銜接專業(yè)基礎(chǔ)課與畢業(yè)設(shè)計(jì)的橋梁，對培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)起到關(guān)鍵作用。從教學(xué)環(huán)節(jié)角度，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程是順應(yīng)專業(yè)認(rèn)證要求及產(chǎn)業(yè)需求開設(shè)的新課程之一，是設(shè)計(jì)類課程中學(xué)時(shí)最高的課程;從外部產(chǎn)業(yè)需求角度，鋼結(jié)構(gòu)制造在《中國制造2025》指引下率先實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級，而且《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（設(shè)計(jì)類第一部標(biāo)準(zhǔn)）的頒布標(biāo)志著核心技術(shù)全面與國際對接。綜上，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)類課程中最具代表性的，同時(shí)也是最急需搭接智能建造新知識體系的，其知識體系中已經(jīng)涵蓋構(gòu)件設(shè)計(jì)、裝配式施工等知識模塊，但缺乏相關(guān)機(jī)械自動化及信息自動化等知識點(diǎn)。

根據(jù)丁烈云院士關(guān)于智能建造專業(yè)知識體系分析[1-2]，對傳統(tǒng)土木工程知識體系及智能建造知識體系進(jìn)行模塊化分析，如圖1所示。通過對T形知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及搭接過程分析可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)類課程模塊銜接了設(shè)計(jì)原理課程模塊與畢業(yè)設(shè)計(jì)模塊，具有“課堂+實(shí)踐”的明顯特征[3-5]。同時(shí)，設(shè)計(jì)類課程是傳統(tǒng)土木工程知識體系中的頂端，又是智能建造知識體系中的底端，是知識體系搭接過程中的重要節(jié)點(diǎn)。

綜合以上分析，為了增強(qiáng)土木工程專業(yè)學(xué)生及教師對新工科理念的理解，拓展專業(yè)能力，適應(yīng)新職業(yè)崗位要求，以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程為載體，進(jìn)行教學(xué)改革是必要的。

二、基于T形知識體系的教學(xué)內(nèi)容改革

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容繁多但學(xué)時(shí)較少，采用傳統(tǒng)講授內(nèi)容，會造成學(xué)生上課聽得懂卻無法靈活運(yùn)用;學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對教師的依賴度高，工程背景及設(shè)計(jì)依據(jù)理解淺薄，設(shè)計(jì)成果存在矛盾;學(xué)生主動思考和查證過程的時(shí)間過于緊張，完成的不充分，對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)不利。

將問題導(dǎo)向融入到教學(xué)內(nèi)容中[6]，構(gòu)建以畢業(yè)要求為目標(biāo)的導(dǎo)向、以學(xué)生能力培養(yǎng)為中心的講授內(nèi)容，是優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容改革秉承的中心思想[7]。

為此，把傳統(tǒng)的講授學(xué)時(shí)劃分為以驅(qū)動教學(xué)方式為主體的課內(nèi)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐兩個(gè)主題模塊。其中，課內(nèi)設(shè)計(jì)設(shè)置三個(gè)主題，每個(gè)主題均包括工程背景講解、設(shè)計(jì)技術(shù)講解、項(xiàng)目選題、問題研討等授課內(nèi)容;創(chuàng)新實(shí)踐模塊內(nèi)容主要根據(jù)前期設(shè)計(jì)成果，以實(shí)驗(yàn)室為模擬生產(chǎn)線，在對實(shí)驗(yàn)室設(shè)備性能及BIM技術(shù)理解的基礎(chǔ)上，對設(shè)計(jì)成果進(jìn)行裝配式分析及深化設(shè)計(jì)。以40學(xué)時(shí)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程為例，進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容的學(xué)時(shí)安排，見表1。

在組織“課內(nèi)設(shè)計(jì)+創(chuàng)新實(shí)踐”的教學(xué)內(nèi)容過程中，以下幾個(gè)方面，是構(gòu)造準(zhǔn)繩：

（1）強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)軟件合理應(yīng)用，讓學(xué)生從中對《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》及相關(guān)行業(yè)規(guī)范充分理解，加深對設(shè)計(jì)中的相關(guān)影響因素理解，提高學(xué)生實(shí)際設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生獲得感。

（2）充分利用實(shí)驗(yàn)平臺，通過建造模型，讓學(xué)生了解相關(guān)機(jī)械運(yùn)作模式，操作工具對裝配式構(gòu)件及連接進(jìn)行加工、組建及運(yùn)輸，從而將機(jī)械自動化相關(guān)知識點(diǎn)融入到教學(xué)活動中來。

（3）讓學(xué)生對數(shù)據(jù)采集及分析方法有充分認(rèn)識，構(gòu)造學(xué)生信息組織能力;將BIM技術(shù)運(yùn)用到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中，將二維平面圖與三維模型相結(jié)合，做到信息化相關(guān)知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。

通過教學(xué)改革實(shí)踐，擴(kuò)展了設(shè)計(jì)類課程的教育基礎(chǔ)條件，彰顯了設(shè)計(jì)類課程在培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才中的“教學(xué)+實(shí)踐”雙重作用，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)設(shè)計(jì)改革的有序發(fā)展。

三、基于STEM法規(guī)范教學(xué)項(xiàng)目及其實(shí)施過程

多學(xué)科知識融合，需要學(xué)生具備完善的知識儲備和動手操作能力。如圖2所示，STEM學(xué)習(xí)法注重學(xué)生們在教室里、實(shí)驗(yàn)室里重現(xiàn)和體會研究、發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題的過程[8]。它符合問題導(dǎo)向的教學(xué)思維模式，有助于學(xué)生借助科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）這四個(gè)維度去發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識問題。STEM法則對于融合多專業(yè)的知識，培養(yǎng)學(xué)生寬廣視野較為適合。

借助教師團(tuán)隊(duì)主持、參與的工程實(shí)際項(xiàng)目及經(jīng)驗(yàn)，廣泛征集素材，以裝配式構(gòu)造為核心，將復(fù)雜工程有機(jī)地轉(zhuǎn)化為難度適宜的設(shè)計(jì)要求。

利用STEM四個(gè)維度去編撰審查驅(qū)動式教學(xué)項(xiàng)目[9]，可以更好地保證項(xiàng)目具體化、真實(shí)化和多樣化，完善更新驅(qū)動式教學(xué)的設(shè)計(jì)題目庫，讓課內(nèi)設(shè)計(jì)達(dá)到真題真做的標(biāo)準(zhǔn)。

讓學(xué)生依據(jù)STEM學(xué)習(xí)法則開展項(xiàng)目研究，使學(xué)生真正能進(jìn)入從工程背景到實(shí)際操作的多角度體驗(yàn)式學(xué)習(xí)[10]。本次教學(xué)改革將教室場景轉(zhuǎn)換到企業(yè)、實(shí)驗(yàn)及科研場景，更具行業(yè)規(guī)范、工程案例、崗位要求，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、期刊報(bào)告和設(shè)計(jì)手冊中借鑒基于智能建造的現(xiàn)代主流設(shè)計(jì)思路、工藝設(shè)備、施工工法等方面的知識，提高學(xué)生自主接觸新知識的能力。

借助學(xué)習(xí)通等學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)共享平臺，加強(qiáng)學(xué)生評委組建設(shè)，讓教學(xué)組織更為規(guī)范，在教師團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)行初步互評，不斷完善學(xué)生設(shè)計(jì)成果，提高設(shè)計(jì)效率;保證學(xué)生完成時(shí)間靈活化，才能讓學(xué)生體現(xiàn)出個(gè)體差異，真實(shí)反映學(xué)生志趣及能力。學(xué)生從跟著老師跑，到篩選適合自己的學(xué)習(xí)來源和學(xué)習(xí)方式，可以讓學(xué)生從淺入深，從慢到快，改善學(xué)生自我管理的能力，提升學(xué)習(xí)效率，逐漸形成自我更新知識的能力，從而達(dá)到學(xué)、懂、會、用的目的。

四、適用于過程性評價(jià)的成績構(gòu)成

目前，這類課程還存在較為死板、粗糙的試卷評價(jià)模式、論文作業(yè)評價(jià)模式和開卷考試模式，已經(jīng)不太適應(yīng)新的教學(xué)活動。

新的學(xué)生成績考核體系是一種多目標(biāo)的二維考核評價(jià)體系，以“態(tài)度、知識、能力”為基本出發(fā)點(diǎn)，以“兩性一度”為考核階梯，在不同層次上注重不同的核心考核內(nèi)容評價(jià)及引導(dǎo)性考核內(nèi)容評價(jià)，如圖3所示。

新的考核體系以“態(tài)度、知識、能力”為基本出發(fā)點(diǎn)，以“兩性一度”為考核階梯[11]，在不同層次上注重重點(diǎn)考核及引導(dǎo)性考核，其中重點(diǎn)考核是對標(biāo)設(shè)計(jì)類課程對畢業(yè)目標(biāo)的強(qiáng)支撐而進(jìn)行，圍繞土木工程專業(yè)知識和能力而設(shè)定，強(qiáng)調(diào)“固本”;引導(dǎo)性考核靈活機(jī)動，圍繞下一階段任務(wù)和本階段拓展而設(shè)置考核條件，實(shí)現(xiàn)“榮枝”。通過固本榮枝，將知識體系的多維化、多層次化特征體現(xiàn)在具體的教學(xué)過程和過程考核中，讓學(xué)生清楚地明白知識體系發(fā)展脈絡(luò)，真實(shí)感受到自己的能力提升過程，從而完成對學(xué)生的效率觀念培養(yǎng)，專業(yè)能力的培養(yǎng)與提升，實(shí)踐能力的提升及拓展。

五、結(jié)束語

1. 根據(jù)學(xué)生自身素質(zhì)和學(xué)校教學(xué)條件，擴(kuò)展設(shè)計(jì)類課程的教育基礎(chǔ)條件，提高設(shè)計(jì)類課程在培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才中的“教學(xué)+實(shí)踐”雙重作用，創(chuàng)新性地將課程教學(xué)特點(diǎn)與新工科具體要求緊密結(jié)合，尋求傳統(tǒng)專業(yè)課程升級的改革方法。

2. 提升教師團(tuán)隊(duì)對智能建造這一新工科領(lǐng)域的知識儲備，提升教師團(tuán)隊(duì)對“目標(biāo)導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進(jìn)”的認(rèn)知力和執(zhí)行力。以點(diǎn)帶面，為實(shí)現(xiàn)同類設(shè)計(jì)課程的知識結(jié)構(gòu)升級、教學(xué)質(zhì)量保證和教師專業(yè)素養(yǎng)發(fā)展積累有益經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁烈云.智能建造創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)的思考[J].高等工程教育研究，2019（5）：1-4+29.

[2]劉世平，駱漢賓，孫峻，等.關(guān)于智能建造本科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)方案設(shè)計(jì)的思考[J].高等工程教育研究，2020（1）：20-24.

[3]劉華新，張旭，畢重，等.土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類系列課程改革與實(shí)踐[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2009，11（1）：134-136.

[4]王凱英，孟憲強(qiáng)，廖明軍，等.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革探索[J].高等建筑教育，2010，19（6）：106-107.

[5]陳輝強(qiáng)，蔣彥濤，陳思甜，等.土木工程類課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探討與實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2016（6）：125-126.

[6]段曉牧，吳秀峰.《鋼結(jié)構(gòu)》課程教與學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法研究[A].土木建筑教育改革理論與實(shí)踐（第12卷）[C].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2010：217-219.

[7]翟淑琴，李秀平.新工科建設(shè)背景下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].教育理論與實(shí)踐，2020，40（3）：56-58.

[8]董陳琦嵐.基于STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的學(xué)生能力評價(jià)研究[D].天津：天津師范大學(xué)，2017.

[9]吳秀峰，楊春玲，段曉牧.任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)在鋼結(jié)構(gòu)課程中的實(shí)踐研究[A].土木建筑教育改革理論與實(shí)踐（第12卷）[C].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2010：236-238.

[10]程維庫，徐紀(jì)敏，袁志.學(xué)習(xí)體驗(yàn)主導(dǎo)型教學(xué)評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建與應(yīng)用——以廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院為例[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，19（1）：99-102.

[11]耿永志，趙小蘭.實(shí)踐“金課”的特質(zhì)與推進(jìn)策略[J].教育理論與實(shí)踐，2020，40（18）：19-22.

基金項(xiàng)目：本文系2018年遼寧省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目“新工科背景下‘大土木’人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐”（LN_UPRP20180185）;遼寧工程技術(shù)大學(xué)本科教學(xué)改革“土木工程專業(yè)升級態(tài)勢下的設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革”（2020LNTU-BKJY007）的研究成果

作者簡介：吳秀峰（1976-），男，漢族，遼寧阜新人，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。