李衛(wèi)青

（常州工學院 土木建筑工程學院，江蘇 常州 213032）

“鋼結構設計”是建筑工程專業(yè)的核心課程之一，該課程的開設有利于學生的綜合能力和解決復雜工程問題的能力的培養(yǎng)。［1］本文總結了基于互動學習和問題探究的鋼結構工程設計案例的教學方法：通過引入涉及多個學科領域和綜合性工程的具有挑戰(zhàn)性的復雜案例，讓學生在課堂上能夠積極參與，并提出一系列問題進行探討。

在這一教學模式中，學生通過互動討論和協(xié)商問題解決方案，促進知識的構建。學生可分享在課程中的思考和答案，通過協(xié)作，發(fā)展解決復雜工程問題的能力。通過課堂練習、案例分析和設計項目，學生能夠綜合運用不同學科領域的知識，解決實際的工程挑戰(zhàn)。通過問題探究和高階思維活動，學生的學習能力可得到提升。

一、現(xiàn)有問題與不足

目前，在“鋼結構設計”課程的教學中，存在以下問題。

（1）理論與實踐結合不足?！颁摻Y構設計”是一門實踐性較強的學科，但在教學中，有時候過于強調理論知識，而忽略了實際的工程案例和實踐操作教學。學生可能無法充分理解理論知識的應用和實際工程的聯(lián)系。

（2）缺乏實例分析和案例教學：鋼結構設計涉及很多復雜的工程問題和實際案例，但在教學中，可能缺乏充分的實例分析和案例教學。［2］這會導致學生在課堂上難以將理論知識與實際問題相聯(lián)系，缺乏對學生實際操作和解決實際問題的能力的培養(yǎng)。

（3）軟件工具應用不足?！颁摻Y構設計”涉及大量的計算和分析工作，但在教學中，可能沒有充分地引導學生掌握和應用相關的計算軟件工具。［3］這樣可能導致學生在實際工程中無法熟練地進行計算和分析。

（4）更新速度跟不上。鋼結構設計領域的技術和規(guī)范不斷發(fā)展和更新，但教材和教學內容可能滯后于最新的發(fā)展。這使得學生在畢業(yè)后可能需要花費額外的時間和精力來學習新的技術和規(guī)范。

（5）缺乏跨學科融合。鋼結構設計是一個涉及多個學科的領域，包括結構力學、材料科學、土木工程等。教學中存在學科之間割裂的問題，缺乏跨學科融合的教學方法。

二、改進措施

解決“鋼結構設計”課程中出現(xiàn)的問題需要綜合考慮多個方面，以下是一些建議。

（一）引導問題解決

在教學過程中，教師應引導學生面對實際問題，并幫助他們學會尋找解決問題的方法和策略。鼓勵學生提出問題、分析問題，并指導他們找到解決問題的途徑。教師可以引導學生通過系統(tǒng)化的問題解決過程來解決復雜工程問題，包括問題定義、信息收集、分析和評估、解決方案設計和實施，以及結果評估和改進等。教師可以提供指導和反饋，幫助學生在每個環(huán)節(jié)中思考和決策。這樣可以培養(yǎng)學生的批判性思維和問題解決能力。

（二）應用導向的實踐

強調實踐與理論的結合，教師可鼓勵學生進行實際工程案例的分析和設計，通過實踐掌握并運用知識；組織學生參與實際項目或模擬項目，讓他們親身體驗鋼結構設計的過程，加深對課程內容的理解。這樣的實踐經驗可以增強學生分析和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的實際操作技能。

1. 實踐案例分析

教師可通過分析實際的鋼結構工程案例，讓學生了解工程實踐中的挑戰(zhàn)和相應解決方案。學生可以通過案例研究理解設計思路、結構選擇、荷載計算、構件設計等實際應用。在實驗和實習時，學校應提供實驗室實驗和實地實習機會，讓學生親身體驗結構行為和材料性能的測試方法。通過實際操作，學生可以更深入地理解結構的行為和相應的設計原則。在計算軟件應用方面，教師可引導學生學習和應用結構分析和設計軟件，如有限元分析軟件、結構計算軟件等，通過實際操作軟件進行結構分析和設計，提高學生的計算能力和應用技能。

2. 參觀和實地考察

學?？山M織學生參觀鋼結構工程現(xiàn)場和相關的制造廠，讓學生親身感受鋼結構的實際施工和制造過程。實地考察可以幫助學生將理論知識與實際工程相聯(lián)系。學校可舉辦學術講座和研討會，邀請行業(yè)專家、學者和工程師開展學術講座和研討會，介紹最新的研究成果和工程實踐案例。讓學生從專業(yè)人士的經驗和見解中獲益，了解行業(yè)的最新發(fā)展。

（三）連貫性知識組織

教師應將課程內容進行整合和組織，強化各章節(jié)知識點的連貫性和相互關聯(lián)性。梳理知識框架，將不同章節(jié)的知識點串聯(lián)起來，幫助學生理解知識之間的聯(lián)系，強化知識的銜接，減少知識的孤立性；強化實例分析，通過豐富的實例將抽象的理論知識與實際應用相結合。教師可以選擇一些典型的工程案例，講解設計過程、問題解決方法和經驗教訓，引導學生深入理解理論知識的實際應用。鼓勵互動和合作學習：創(chuàng)造積極的學習氛圍，鼓勵學生之間的互動和合作學習。

（四）組織小組討論、案例研究和團隊項目

互動和合作有助于激發(fā)學生的學習動力和興趣，教師可在課程中引入職業(yè)規(guī)劃和行業(yè)發(fā)展的內容，讓學生了解鋼結構設計的職業(yè)前景和職業(yè)的重要性。通過行業(yè)講座、職業(yè)導向的作業(yè)等方式，提高學生對課程的認識和重視，增強學習的動力。開展跨學科項目合作，學?？山M織學生參與跨學科的項目合作，讓他們在團隊中與其他學科的學生進行合作，解決實際的工程問題。這有利于學生的合作能力和綜合應用能力的培養(yǎng)。學校應跨學科課程設置，開設跨學科的課程，將“鋼結構設計”與其他相關學科的知識進行融合。通過跨學科的教學，幫助學生理解并學會應用不同學科的知識和方法。

通過綜合運用以上教學方法，可以改善“鋼結構設計”課程的教學效果，激發(fā)學生的學習興趣和動力，培養(yǎng)出優(yōu)秀的結構工程師。同時，教師的積極指導和支持也起著重要的作用，鼓勵學生克服困難，享受學習過程，逐漸掌握并能運用專業(yè)知識。

三、建立知識框架

將“鋼結構設計”課程的內容有邏輯地整合和組織，強化各章節(jié)知識點的連貫性和相互關系，教師可以按照以下步驟進行。

（1）確定主要主題并建立一個知識框架。教師可回顧課程大綱，確定每章的主要主題，這些主題可能包括結構分析、設計原則、荷載計算、構件設計、連接設計等；創(chuàng)建一個概念框架，說明不同主題和章節(jié)之間的聯(lián)系；該框架可以采用流程圖、概念圖或層次結構的形式；展示每個主題是如何建立在前一個主題之上的，以及它們是如何相互聯(lián)系的。

（2）對主題進行排序。教師可按照循序漸進的學習路徑，按照邏輯順序排列主題。從基本概念開始，逐漸轉向更高級的主題。確保主題按照邏輯順序排列。

（3）識別知識依賴關系。教師可分析不同知識點之間的依賴關系，在進入下一個概念或原則之前，確定需要理解哪些概念或原則［4］，這將有助于確保學生具備學習新主題的必要基礎。

（4）創(chuàng)建交叉引用。教師可在每章中提供前一章中涉及的相關主題的交叉引用，幫助學生看到不同概念之間的聯(lián)系，并加強他們對材料的理解。

（5）整合實例和案例研究。教師可演示如何在實際場景中應用不同的知識點。說明在一章中討論的概念和原則如何在后面的章節(jié)中應用。

（6）強調反復出現(xiàn)的主題和原則。教師可確定貫穿不同章節(jié)的反復出現(xiàn)的主題和原則，突出這些總體概念，以強調知識點的連貫性和相互關系，幫助學生看到更大的圖景，并了解單個主題如何有助于整體理解課程。

（7）提供全面的復習材料。教師可開發(fā)復習材料，如總結表或概念圖，鞏固關鍵概念及其相互關系。這些材料可以作為學生學習的輔助材料，幫助他們加深理解，方便復習。

通過整合這些策略，可以使學生在“鋼結構設計”課程的學習中感受到知識的連貫性。學生將能夠看到各個知識點是如何相互關聯(lián)的，減少知識的孤立性，從而對主題產生更深層次的理解。

四、互動學習模塊設計

在傳統(tǒng)的講課模式下，學生和教師之間的互動時間受到很多限制。然而，利用翻轉課堂和混合式學習的方法可以克服這些問題。翻轉課堂的核心理念是將課堂內外的活動重新安排，將傳統(tǒng)的課堂講授的部分轉移到課堂外完成。這樣，課堂時間可以更多地用于互動、討論和開展實踐活動。學生可以在課前通過觀看在線講座或準備課前材料來獲取相關概念和知識，在課堂上更深入地探討和應用這些概念，與教師和同學進行討論和合作，解決問題和完成實踐任務。［5］

互動學習模塊的設計旨在激發(fā)學生的學習興趣和學習主動性。預備資源包括互動講座模塊、課程資源和學習小組準備。學生通過預先錄制的講座回顧和課堂外的學習資源，為課堂互動活動做好準備。課堂內容分為講授、學生互動和講師引導三個部分。在講授階段，教師介紹主題理論和示例問題，并進行實例討論。接下來，學生以小組形式討論課堂練習，分享彼此的思考和答案，并解決問題。教師在互動中提供實時反饋和指導，澄清疑惑，并引導學生分析和解決問題。課后的混合式學習包括解決家庭作業(yè)、小組討論、在線測試和計算機輔助設計項目，進一步提升學生的學習體驗和能力。

互動學習模塊的設計可以根據鋼結構設計課程的特點和學習目標進行構建。以下是一個互動學習模塊設計示例，其中包括學習任務和練習，以幫助學生在課堂中開展學習和實踐活動（見表1）。

表1 互動模塊設計

通過這樣的互動學習模塊設計，使學生能夠在課堂上開展實踐活動，并在討論、解決問題和分享經驗中深入理解鋼結構設計的原理和技術。同時，教師可以通過互動討論，提供實時的反饋和指導，幫助學生克服困難，加深理解，并提高他們的設計能力和創(chuàng)新思維。

五、教學方法和步驟

互動式學習環(huán)境可以通過一系列有序的學習步驟或經驗來促進學生的學習。學生在課前進行復習和預習，課堂上與教師進行互動，然后在課后運用所學內容進行作業(yè)或在線學習。這種學習過程可以幫助學生逐步掌握知識和技能，深入理解概念，并將其應用到實際情境中（見表2）。［6］

表2 互動學習教學方法和實施步驟

培養(yǎng)學生的批判性思維，讓他們能夠質疑和評估不同的解決方案，并選擇最合適的方案。教師可以引導學生分析問題的各個方面，提出關鍵問題，并培養(yǎng)學生的邏輯推理和推斷能力。主動學習通過讓學生更加主動地探索和應用知識，培養(yǎng)批判性思維、問題解決能力和合作能力。通過互動參與方法，學生有機會思考和回答問題、與同學交流和合作、探索實際問題的解決方案，這些都能夠增強他們對概念的理解和應用能力。［7］

讓學生在課前通過訪問資源進行自主學習和準備可以使其在課堂上更多地參與討論和實踐。教師的角色從傳授知識轉變?yōu)橐龑W生的學習和思考，促進學生深入理解和應用知識。這樣可以有效地利用節(jié)省下來的時間與學生進行更深入的討論和互動，鼓勵他們分享和學習，引導他們分析和解決問題，并提供實時的反饋和指導。這樣的教學方法能激發(fā)學生主動學習，培養(yǎng)學生的批判性思維，并豐富他們在“鋼結構設計”課程中的學習成果。

六、結語

混合式學習的方法為學生提供了更多參與課堂和實踐的機會，有利于概念理解和實際應用能力的培養(yǎng)，可以更好地滿足工程設計課程中需要集中概念和實踐的特點，同時兼顧學生和教師之間的互動和時間安排的挑戰(zhàn)。教師可以更好地把握課堂時間，進行個性化的指導和支持，幫助學生解決困難、提高應用能力。綜合應用建構主義理論可以促進學生在混合式學習環(huán)境中的主動學習和知識構建，這樣的教學方法可以幫助學生更深入地理解和應用概念，并培養(yǎng)批判性思維和問題解決能力。