中圖分類號:G642.0;TU391 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2025)03-0152-09
截至2019年底,根據(jù)教育部高等教育教學(xué)評估中心和中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會公布的數(shù)據(jù),我國已有241所高校的1353個專業(yè)通過了工程教育認證,其中,土木工程專業(yè)共有102所高校。意味著自2016年中國正式加入《華盛頓協(xié)議》開始,工程教育認證已在我國高校廣泛開展,我國正從工程教育大國逐步向工程教育強國邁進[1。工程教育專業(yè)認證的核心是以學(xué)生為中心,培養(yǎng)目標為導(dǎo)向,堅持持續(xù)改進[2]。應(yīng)用技術(shù)型本科重在\"應(yīng)用\"二字,偏向于培養(yǎng)具有較強社會適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,要求在人才培養(yǎng)時緊密結(jié)合地方特色,注重學(xué)生實踐能力。2019年,理工學(xué)院土木工程專業(yè)順利通過中國工程教育專業(yè)認證復(fù)評。作為一所新興的應(yīng)用技術(shù)大學(xué),理工學(xué)院秉持\"以學(xué)生為本,為產(chǎn)業(yè)服務(wù)\"的辦學(xué)理念,與工程教育認證的核心理念不謀而合,這也對各工科專業(yè)在人才培養(yǎng)上提出了相關(guān)要求。在工程教育專業(yè)認證背景下,只有堅持教育改革創(chuàng)新,不斷革新教育教學(xué)方法,將基于成果導(dǎo)向的現(xiàn)代化教育理念引人課程教學(xué)體系[3],才能彌補當前教學(xué)方法的不足,順應(yīng)社會發(fā)展對應(yīng)用型人才的要求,探索合適的人才培養(yǎng)模式。
一、課程現(xiàn)狀分析
(一)課堂教學(xué)組織
隨著教學(xué)改革的持續(xù)推進,高校的授課方式已基本完成了從傳統(tǒng)的以教材為主、板書補充的組合向多媒體結(jié)合板書的形式轉(zhuǎn)變。雖然實現(xiàn)了課程內(nèi)容展示手段的更新和現(xiàn)代科技的應(yīng)用,但在教學(xué)中也逐漸暴露出教師的多媒體資源更新不及時、相關(guān)案例古老陳舊等問題,實際教學(xué)變成對照課件的“讀課”,授課內(nèi)容“不接地氣”,與學(xué)生的日常生活相去甚遠。雖然專業(yè)課程的經(jīng)典教材大多經(jīng)歷了時間檢驗,但應(yīng)結(jié)合一線教師的經(jīng)驗,在教材的編寫更新中增補更利于學(xué)生理解的知識內(nèi)容。目前,高校的年輕教師大多博士畢業(yè)后直接進人教師崗位,學(xué)習(xí)經(jīng)歷豐富但工程經(jīng)驗不足,強理論而欠實踐,缺乏用鮮活的工程實例呈現(xiàn)理論知識的能力。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程更偏重與鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的概念和理論,大部分知識圍繞各種受力條件下的鋼構(gòu)件力學(xué)模型計算,另有鋼結(jié)構(gòu)的連接計算、螺栓群受力分析和穩(wěn)定問題等。其中,穩(wěn)定問題涉及的理論和計算更為復(fù)雜,理解起來也更為抽象。如果授課時只對計算公式進行介紹,沒有真正講透原理,實踐時學(xué)生容易出現(xiàn)知識體系脫節(jié)的情況[4]。學(xué)生缺乏對實體構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系的感性認識和具象理解,很難把做題時處理的力學(xué)模型和實際工程中的鋼結(jié)構(gòu)圖紙、結(jié)構(gòu)實體結(jié)合起來。
一方面,理論內(nèi)容比例較高,容易造成授課形式單一、創(chuàng)意不足、靈活性和趣味性較欠缺,反映在實際課堂上呈現(xiàn)出氛圍沉悶、互動匱乏,教學(xué)效果不佳,課程缺乏吸引力。這在偏理論的課程中普遍存在,因此,在培養(yǎng)計劃制定或教學(xué)安排中,需考慮設(shè)置相應(yīng)的實踐內(nèi)容以輔助理論課程。另一方面,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接節(jié)點不再只是簡化后的力學(xué)模型,其與工程實際聯(lián)系緊密,一些概念單純依靠抽象的語言描述很難清晰地傳達給學(xué)生,復(fù)雜的工程實例也不容易通過黑板或平面圖形進行展現(xiàn)。這就需要在知識呈現(xiàn)上更多的創(chuàng)新,而不是簡單地把文字或圖片從書本搬運到屏幕。
(二)課程內(nèi)容與課時安排
根據(jù)《本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準》及土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會建議,該課程內(nèi)容包括鋼結(jié)構(gòu)連接、受彎構(gòu)件、材料性能及計算方法、軸心受力構(gòu)件、拉彎和壓彎構(gòu)件等。課程內(nèi)容既廣且雜,包含的理論較深,又與前期的土木工程材料、三大力學(xué)聯(lián)系緊密,例如在進行焊縫群的設(shè)計計算時,必須先計算不規(guī)則幾何形狀的慣性矩、回轉(zhuǎn)半徑、截面抵抗矩等截面特性參數(shù)。力學(xué)知識的掌握程度直接決定了學(xué)生解決這類問題的成功率,如果教學(xué)中需要不斷回顧關(guān)聯(lián)知識,將極大地影響教學(xué)進度。此外,理論知識中涉及大量的計算公式、參數(shù)符號,而許多公式和系數(shù)來源于試驗數(shù)據(jù)的擬合整理與工程經(jīng)驗,缺乏嚴密的推導(dǎo)背景和物理意義,增加了學(xué)生理解的難度,從而導(dǎo)致課堂氣氛沉悶,效果不佳。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程更偏向于理論課,要求學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)的各類構(gòu)件、節(jié)點和連接形式有充分的感性認識,能夠基于圖紙想象出實際構(gòu)造。該課程往往聚焦于概念、理論、計算方法,較少在教學(xué)中安排實踐內(nèi)容,更多的局限在于純理論的力學(xué)模型講解,輔以少量鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計圖說明,不能很好地與實體鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合。很大程度上因課時有限,量大面廣的新理論新概念講授和關(guān)聯(lián)知識回顧已占用大部分課時,難以再設(shè)置實踐環(huán)節(jié)。真實的場景體驗比虛無的語言更能讓人印象深刻,即使只抽出1\~2個課時進行實際結(jié)構(gòu)甚至鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、節(jié)點模具的參觀,也能產(chǎn)生良好的效果。
通過對部分高校進行調(diào)研,了解應(yīng)用型本科高校鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的課時設(shè)置。其中,理工大學(xué)32課時,龍巖學(xué)院40課時,湖南文理學(xué)院56課時(含16實踐課時)。對鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的課時設(shè)置調(diào)研發(fā)現(xiàn),清華大學(xué)48課時,同濟大學(xué)56課時,湖南大學(xué)48課時,西安建筑科技大學(xué)48課時,北京交通大學(xué)48課時,福州大學(xué)32課時,華僑大學(xué)45課時(含3個上機學(xué)時)??梢钥吹?,當前本科人才培養(yǎng)課時壓縮的大背景下,大多數(shù)學(xué)校仍保證了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的課時,而理工學(xué)院也對這門課程保留了48個課時。如何更充分地利用有限的40余個課時,在系統(tǒng)介紹理論的同時,豐富學(xué)生對實際工程的認知,活躍課堂氣氛,提高學(xué)生的課堂參與度,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,是在課堂教學(xué)組織中需要思考的問題。
(三)學(xué)情分析
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程需要學(xué)生先掌握土木工程材料、理論力學(xué)、材料力學(xué),以及部分結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的相關(guān)知識,因此通常在大三學(xué)年的第一學(xué)期開設(shè)該課程。對于各類受力構(gòu)件的截面分析和計算,實質(zhì)上是對材料力學(xué)知識的深化和應(yīng)用。在地方性應(yīng)用型本科高校中,學(xué)生較難理解和運用相關(guān)力學(xué)知識和計算方法,學(xué)習(xí)中的畏難情緒較為嚴重。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理涉及計算的內(nèi)容多、類型繁雜,對應(yīng)的公式、構(gòu)造要求和規(guī)范條文也較多。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中過度依賴教師的課堂講授,不能獨立進行課前自主預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)鞏固,在有限的課時中,勢必難以理解理論知識。
根據(jù)理工學(xué)院近三年開展的課程學(xué)習(xí)調(diào)研顯示,2019年該課程教學(xué)過程中能完成2~4次課前預(yù)習(xí)的學(xué)生占修課人數(shù)的 51.92% ,幾乎不做預(yù)習(xí)的占 38.46% ;能自主進行2~4次課后復(fù)習(xí)的人數(shù)占 59.62% ,幾乎不復(fù)習(xí)的占 25.00% 。2020年,偶爾(2~4次)預(yù)習(xí)的占 72.22% ,幾乎不預(yù)習(xí)的占 22.22% ;偶爾復(fù)習(xí)的達到 72.22% ,幾乎不復(fù)習(xí)的占 13.89% 。2021年,偶爾預(yù)習(xí)的占 55.56% ,37.04% 的學(xué)生幾乎不預(yù)習(xí);偶爾復(fù)習(xí)的占 74.07% ,幾乎不復(fù)習(xí)的約占 18.52% 。調(diào)查結(jié)果反映出學(xué)生很難堅持良好的“預(yù)習(xí) + 復(fù)習(xí)\"的學(xué)習(xí)習(xí)慣。課堂上學(xué)生學(xué)習(xí)效率低、注意力差的現(xiàn)象十分普遍,同時課堂參與度低,已經(jīng)成為阻礙大學(xué)生學(xué)習(xí)能力提升的突出問題[5]。
此外,學(xué)生缺少將課程前后知識進行貫通與聯(lián)系,并適時歸納總結(jié)的意識,不能充分地把已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)課程知識融合運用到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程中,形成一個完整的知識體系。在此條件下仍然套用一流綜合性高校的教學(xué)模式,如受彎構(gòu)件局部穩(wěn)定的計算、軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性驗算等[6],對學(xué)生來說既難以接收消化,又容易減弱對課程的興趣。課程內(nèi)容與鋼結(jié)構(gòu)制造工藝聯(lián)系緊密,節(jié)點連接方式、桿件截面形式和結(jié)構(gòu)形成方式繁多,要求學(xué)生具有較高的空間想象能力。應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標應(yīng)該落腳于應(yīng)用,注重從理論延伸到實踐,強化實踐能力而非理論本身,一味強調(diào)深層次的理論推導(dǎo)很難有較好的教學(xué)意義。
認識實習(xí)常安排在大一學(xué)年末段的短學(xué)期,對鋼結(jié)構(gòu)的相應(yīng)教學(xué)輔助效果較小。一方面,由于鋼結(jié)構(gòu)項目少,施工環(huán)境復(fù)雜,學(xué)生罕有能夠進入施工現(xiàn)場實踐學(xué)習(xí)的機會;另一方面,實習(xí)距離開課學(xué)期的時間較長,即使安排了參觀,也較難留下深刻印象,理論與實踐嚴重脫節(jié)。學(xué)生對桿、梁、柱、節(jié)點等鋼結(jié)構(gòu)實體的理解停留在概念和教材的圖片中,對鋼結(jié)構(gòu)感性認識不足,導(dǎo)致在學(xué)習(xí)的過程中學(xué)生無法想象出實際構(gòu)造,將平面圖形具象為空間結(jié)構(gòu)的能力比較弱,抽象的教學(xué)過程進一步提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。
(四)考核方式
作為一門典型的專業(yè)基礎(chǔ)課程,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理多采用以期末考試為主的傳統(tǒng)應(yīng)試型考核方式。部分學(xué)生不重視過程學(xué)習(xí),只在考前突擊復(fù)習(xí)。由此引起兩類常見矛盾:一是學(xué)生為了減輕復(fù)習(xí)壓力,常常要求教師設(shè)置專堂\"復(fù)習(xí)課”,甚至寄希望于\"劃重點”,并以“重點\"內(nèi)容與考試內(nèi)容的契合度評判教師,從而引起師生之間的矛盾;二是這種考前突擊短期強化記憶的方式,一定程度上可以應(yīng)對考試,使得平時不學(xué)的學(xué)生也能順利通過考核,甚至有可能在最終成績上與平時重視學(xué)習(xí)的學(xué)生持平甚至超越,這種不對等的付出與回報,極易造成學(xué)生與學(xué)生之間的矛盾。
期末考試成績在課程考核中的決定性地位,還會導(dǎo)致教學(xué)的盲目性。按照課時計算,教學(xué)過程需持續(xù)兩個多月,期間教師如果不能及時了解教學(xué)效果,掌握學(xué)生的接受程度,就無法及時有效地改進教學(xué)方法。線上教學(xué)已成為高等教育的必要補充,不定期穿插在正常的線下教學(xué)中。在這樣的現(xiàn)實條件下,過程性考核的重要性更加凸顯。過程性考核可以設(shè)置為對學(xué)生線上自學(xué),網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的利用率、參與度及完成情況的評估,分散的章節(jié)小測等內(nèi)容。同時,過程性考核成績在課程總考核成績中所占的比例應(yīng)加大,杜絕僅靠期末考試即完成課程考核的情況。一方面可以更為客觀地評價學(xué)生在整門課程中的學(xué)習(xí)情況,另一方面教師能夠及時了解教學(xué)效果,從而實現(xiàn)推進課程進度的同時完善教學(xué)組織的持續(xù)改進目標。
二、課程改革思路與措施
“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進\"是工程教育專業(yè)認證的核心理念[8,為了實現(xiàn)培養(yǎng)目標,設(shè)置了學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達到的畢業(yè)要求。這些畢業(yè)要求具體描述了本科畢業(yè)生應(yīng)該掌握的知識和能力,既包括專業(yè)知識和理論,也涵蓋專業(yè)技能和素養(yǎng),同時也是對本科畢業(yè)生邁進職業(yè)技術(shù)崗位時提出的能力要求。這種圍繞學(xué)生成長開展的培養(yǎng)方式,是\"以學(xué)生中心\"的具體表現(xiàn)。在培養(yǎng)過程中,各種教學(xué)資源,如課程體系、師資力量、軟硬件條件等對畢業(yè)要求的支撐作用,和在此基礎(chǔ)上畢業(yè)要求對培養(yǎng)目標的支撐作用,集中體現(xiàn)成果導(dǎo)向理念[9]。在此過程中,需要不斷適應(yīng)實際工程需求,滿足行業(yè)發(fā)展需要,因此,要做到“持續(xù)改進”。
為了貼合工程教育認證的標準,適應(yīng)新時期用人單位對畢業(yè)生的要求,培養(yǎng)應(yīng)用型人才不僅僅是口號宣傳,而且是能夠切實指引教學(xué),提升人才培養(yǎng)質(zhì)量,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程就需要從課程目標、教學(xué)內(nèi)容與方法、考核方式等方面進行教學(xué)改革。
(一)畢業(yè)要求與課程目標的設(shè)置
工程教育認證通用標準中設(shè)有12項畢業(yè)要求(工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學(xué)習(xí)),其中8項的表述都含有“復(fù)雜工程問題”,表明工程教育的主要目標是培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力[10]。
不同高校在制定本科生培養(yǎng)方案時,會將這12個畢業(yè)要求細分為更多的畢業(yè)要求指標點,并與各門課程對應(yīng),以便于在編制課程教學(xué)大綱時能對應(yīng)設(shè)置課程目標及對學(xué)生的能力要求。理工學(xué)院的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程對應(yīng)畢業(yè)要求1、2、3、6及相應(yīng)的4個指標點如表1所示。基于此,在教學(xué)大綱中設(shè)置了4個對應(yīng)的課程目標。圍繞這些課程目標,進行教學(xué)環(huán)節(jié)和考核方式設(shè)計,通過達成課程目標實現(xiàn)該課程對畢業(yè)要求的支撐。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理為學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程,該類課程在培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力上注重以下內(nèi)容:能夠掌握和應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識,系統(tǒng)地識別、分析、解釋和解決復(fù)雜工程問題;能夠解決實際工程的具體設(shè)計和施工問題,并做出合理分析與評價。
(二)提高學(xué)生教學(xué)參與度
工程教育講究“以學(xué)生為中心”,課程教學(xué)的過程是教師指導(dǎo)學(xué)生完成知識認知的過程,也是學(xué)生專業(yè)能力不斷發(fā)展的過程。當教育的核心受體學(xué)生沒有積極參與到課堂中時,一切都化為空談。
學(xué)生對課堂的參與度,可以分為“主動”和“被動\"兩方面。目前,大多數(shù)高校課堂教學(xué)形式死板,內(nèi)容呈現(xiàn)方式單調(diào),以點對面的組織方式使師生之間難以形成良性互動,容易導(dǎo)致學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識喪失,缺乏認真聽課的耐心[1]。同時,對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理這類基本理論較為成熟的課程,主要教學(xué)內(nèi)容相對固定,盡管理論經(jīng)典,但難免呈現(xiàn)出陳舊感和枯燥感,部分學(xué)生并不能領(lǐng)會所學(xué)知識的用處,難以從書本知識延伸到解決實際工程的設(shè)計問題。導(dǎo)致在課程中難以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性和積極性。教師應(yīng)對整門課程的框架進行有序梳理,把復(fù)雜的理論分解為與前置課程講授過的基礎(chǔ)知識相聯(lián)系的知識點,從而讓學(xué)生在客觀上對整門課程形成概念認識,并樹立學(xué)習(xí)信心。
通過更新教學(xué)資源,添加課程創(chuàng)意,激活課堂氣氛,合理地借鑒、遷移當下流行的多媒體素材,靈活選用知識的呈現(xiàn)形式,能夠在一定程度上提升課堂教學(xué)的趣味性,吸引學(xué)生參與課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)。例如,在課程進行期間增加動手制作模型的環(huán)節(jié),安排學(xué)生展示,進行適當?shù)氖止?、專業(yè)性比拼,設(shè)置小獎勵;節(jié)選具有一定專業(yè)性的視頻博主的科普視頻,各高校、重點實驗室、科研團隊公眾號發(fā)布的研究介紹圖文或視頻等,植人課件進行演示;抽出1個課時讓學(xué)生展示課余自學(xué)的相關(guān)知識與技能,如計算軟件操作,科技文獻的閱讀和收獲等??筛鶕?jù)學(xué)生表現(xiàn)將其作為平時課堂成績的加分點。但要特別注意對新媒體資源利用的尺度問題,避免教學(xué)與娛樂本末倒置。此外,教師應(yīng)從學(xué)生的視角審視授課內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生將專業(yè)名詞的解釋、基礎(chǔ)理論的記憶和計算題的求解,與工程實體、施工工藝、結(jié)構(gòu)破壞形式、構(gòu)件的設(shè)計與構(gòu)造要求等聯(lián)系起來。在課堂上幫助學(xué)生從課程知識向?qū)I(yè)和行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用擴展,讓他們對個人職業(yè)的發(fā)展規(guī)劃更加清晰,對專業(yè)和行業(yè)的未來發(fā)展更有信心。
課堂教學(xué)中,提高學(xué)生的參與度,除了調(diào)動學(xué)生的積極性,營造有吸引力的課堂,還需要施加適當?shù)耐獠繅毫Γ寣W(xué)生“被動\"地提高課堂專注度。例如,設(shè)計以學(xué)生為主體的教學(xué)活動,設(shè)置合理的評價體系,與課程最終考核評定掛鉤。在上述課程學(xué)習(xí)調(diào)研中,大多數(shù)學(xué)生極少主動預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。因此,教師可在課程環(huán)節(jié)明確提出課前準備的要求,讓學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)、圖書館提前查閱和了解課程資料,并做一定程度的擴展閱讀。把課前5分鐘的知識引人環(huán)節(jié)交由學(xué)生完成,教師做相應(yīng)的補充和解釋,并對學(xué)生的完成質(zhì)量進行考評,計入課程總評。
授課中基于學(xué)生的成績情況、能力、個人意愿等提前劃分學(xué)習(xí)小組,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的章節(jié)要點,確定若干討論主題。每個學(xué)習(xí)小組圍繞一個主題搜集相關(guān)資料,通過小組分工協(xié)作,共同完成文獻梳理,在充分討論的基礎(chǔ)上撰寫主題報告,制作PPT,在課堂上進行5~8分鐘的匯報,并與其他小組進行交流。結(jié)合學(xué)生個人分工,通過組內(nèi)自評與組間互評的方式,結(jié)合教師對主題報告的評價,最終確定學(xué)習(xí)小組中每位學(xué)生在此環(huán)節(jié)的評分,計入課程總評。
在所有學(xué)習(xí)小組完成匯報后,對所有素材進行整理,利用1個課時的時間,進行綜合展示與點評,組織學(xué)生討論。教師向?qū)W生傳授解析問題、設(shè)計方案、收集資料、提煉要點、成果展示的方法和一般要求。在此過程中,培養(yǎng)與提升學(xué)生分析問題、梳理材料、總結(jié)呈現(xiàn)、排版成文、匯報表達的綜合能力。
(三)加強案例分析
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,完成實際工程計算的基礎(chǔ)。如果僅僅有理論講解,不能結(jié)合實際工程,學(xué)生面對實際工程問題時不知道如何運用這些原理。宋高麗[12提出“以理論知識為舟,將實踐教學(xué)做槳,讓學(xué)生在具體的案例模型中徜徉”的比喻,形象表達了理論與實踐在課程教學(xué)中相輔相成的關(guān)系,也充分體現(xiàn)了實踐環(huán)節(jié)的重要性。
實踐除了帶學(xué)生走出教室,觀察校內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)實體,見識實際工程現(xiàn)場,還有一個重要的形式就是工程案例的分析教學(xué)。通過分析、討論具體的鋼結(jié)構(gòu)工程案例,尤其是工程事故,結(jié)合相應(yīng)的圖片、視頻、新聞報道等,能夠讓學(xué)生全面了解具體工程暴露出來的問題。幫助學(xué)生從設(shè)計、使用、維護、改造等維度看待一個鋼結(jié)構(gòu)實體,從宏觀的結(jié)構(gòu)問題逐漸聚焦到構(gòu)件、節(jié)點、連接工藝等細節(jié),再利用設(shè)計原理的基本知識進行分析,以充分展示理論的工程應(yīng)用。分析案例時,可以由工程設(shè)計的核心問題、技術(shù)難點或工程事故的主要原因等人手,重點講解各類結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和計算方法的概念,解釋相對應(yīng)的規(guī)范條文,進而引申到不同工程場景下設(shè)計公式的運用條件。
增加學(xué)生案例分析的份量,引導(dǎo)學(xué)生自我思考。同時,通過對工程事故的分析,讓學(xué)生塑造正確的工程職業(yè)道德和價值觀,這對于培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需求,符合職業(yè)規(guī)范的高素質(zhì)人才具有重要意義。
(四)豐富考核方式
教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計與改革,必須有配以相應(yīng)的考核方式,否則極易造成教師面臨設(shè)想美好,學(xué)生草草應(yīng)付的苦惱。工程教育認證通用標準[13]對考核方式的多樣性和長期性提出了要求,要求建立“形成性評價”。即在課程教學(xué)中通過各種方式觀察和評價學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),發(fā)現(xiàn)問題,及時糾正或幫扶,幫助學(xué)生達成課程目標。
大學(xué)本科課程成績通常分為期末卷面考試成績與平時成績,實現(xiàn)考核方式的多樣性,一方面可以在卷面考試的出題類型上下功夫,另一方面需要對平時成績做進一步的細分。卷面考試主要考查鋼結(jié)構(gòu)課程的相關(guān)概念、理論和計算,一般偏重對基本理論的記憶和理解及設(shè)計公式的應(yīng)用,占總課程成績的 60% 。因此,可以將上述案例分析的內(nèi)容放入考核試卷,將傳統(tǒng)試卷的成績比例改為50% ,工程案例分析占 10% ,主要考察學(xué)生知識的綜合運用能力。傳統(tǒng)的平時成績主要參考學(xué)生課堂的回答問題表現(xiàn)、出勤情況和作業(yè)完成情況,占課程成績的 40% 。
傳統(tǒng)考核方式的設(shè)置無法全面反映和評價學(xué)生在整個課程推進中的學(xué)習(xí)情況,結(jié)合上述教學(xué)設(shè)計,平時成績中除了關(guān)注考勤和平時作業(yè),還可以劃分出課前預(yù)習(xí)匯報、課中小測、主題討論匯報等考核分項,分別賦予不同的課程成績比例。由教師根據(jù)日常教學(xué)記錄,及設(shè)置的互評環(huán)節(jié)給予相應(yīng)的分數(shù)。
考核環(huán)節(jié)多樣化需要科學(xué)詳細的評分標準作為實施保障。每一個考核環(huán)節(jié),尤其是試卷以外的考核方式,往往有較強的主觀性。因此,更需要制定詳細的評價原則。需要教師考慮得盡量周全,既要減少個人因素的控制作用,又要發(fā)揮出教師在專業(yè)性上的權(quán)威,讓學(xué)生對成績信服,相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)彰顯出實際意義。
三、改革成效與反饋
依據(jù)設(shè)置的課程目標,將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程內(nèi)容拆分為材料、連接、構(gòu)件三個部分,根據(jù)各部分知識的特點,做不同的教學(xué)要求。材料部分主要包括鋼材類別、材料特性、受力特征等偏記憶類的知識,要求學(xué)生重在記憶掌握。連接部分主要包括焊縫連接和螺栓連接,是材料力學(xué)拉壓彎扭知識的組合運用,要求學(xué)生掌握典型連接的計算流程,并學(xué)會套用公式解決對應(yīng)問題。構(gòu)件部分內(nèi)容最為繁雜,構(gòu)件受力類型包括強度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定計算,以及構(gòu)造要求等多種類型。授課時的教學(xué)重點置于公式的運用,淡化公式的推導(dǎo),要求學(xué)生掌握主要計算步驟,并能熟練運用公式獨立解決實際問題。通過2018和2019兩級土木工程專業(yè)房屋建筑工程方向?qū)W生的教學(xué)實踐分析,學(xué)生對各部分知識的掌握層次更加清晰,應(yīng)用能力有所提高,效果較好。
在PPT課件中嵌入更多動圖和短視頻,豐富知識呈現(xiàn)形式,提升課堂趣味性,吸引學(xué)生注意力,進而提高課堂參與度。利用“雨課堂\"智慧教學(xué)平臺,在課前發(fā)布預(yù)習(xí)材料,通過“投稿”方式收集學(xué)生自行查找、收集、整理的資料,并在課堂前5分鐘隨機抽選學(xué)生進行口頭匯報,其他人參與討論,教師適時加以擴展講解;利用\"題目發(fā)布\"功能進行課堂隨機測試,及時鞏固學(xué)生對記憶性知識的掌握;利用\"雨課堂”構(gòu)建的題庫,通過隨機抽題實現(xiàn)“一人一卷\"的章節(jié)小測。這種測試除了方便學(xué)生緊跟課程進度完成即時鞏固,也有效培養(yǎng)了學(xué)生的獨立思考能力、責任意識和科學(xué)精神[14]。教師記錄隨堂測試和章節(jié)小測的答題情況,設(shè)置最高答題正確數(shù)為該考核環(huán)節(jié)滿分,對每位學(xué)生按照答題正確率進行加權(quán)評分,學(xué)生可以清楚知道自己所得分數(shù)的來源,既提高了學(xué)生積極性,也保證了考核公平。課程結(jié)束時的調(diào)研結(jié)果也反映學(xué)生對這種測試和評分方式表示極大的認可,2018級學(xué)生中 84.62% 的學(xué)生表示認可這種考核評價體系,對提高課程參與度有積極作用, 11.54% 的學(xué)生認為傳統(tǒng)以作業(yè)和考勤為主的評價方式更方便;2019級學(xué)生中 86.11% 的人認為這種評價方式合理公平,對自己提高課堂注意力有促進作用, 8.33% 的學(xué)生希望能有更多的評價環(huán)節(jié),僅 2.78% 的學(xué)生認為過于繁瑣,不如只交作業(yè)??傮w而言,絕大多數(shù)學(xué)生認可了評價體系改革的合理性,也承認其對提升課程參與度的積極作用。
在給學(xué)生布置構(gòu)件和連接的計算題作業(yè)時,要求按照題意制作紙質(zhì)梁柱構(gòu)件與各類連接節(jié)點的模型,用白乳膠模擬焊縫連接的形式(對接焊縫和角焊縫)??梢藻憻拰W(xué)生的識圖能力、空間想象力,提升其對鋼結(jié)構(gòu)實體的直觀認識和細部了解。通過互相對比制作的模型差異,加深對鋼構(gòu)件尤其是連接位置的鋼部件空間關(guān)系的掌握。該環(huán)節(jié)對學(xué)生深刻理解鋼結(jié)構(gòu)的組成和形式有極大的幫助,也讓學(xué)生充分發(fā)揮學(xué)生動手能力,一定程度上提高了課程趣味性和吸引力。
在授課中穿插實際工程案例,如以2021年2月晉江市某在建鋼結(jié)構(gòu)辦公用鋼坍塌事故為例進行案例分析。事故主要原因在于所有鋼框梁與鋼框柱的連接處均僅采用腹板螺栓連接,上下翼緣均未焊接,造成主體框架梁-柱節(jié)點均為鉸接,結(jié)構(gòu)整體性差。尤其是沿鋼柱弱軸方向穩(wěn)定性更差,最終導(dǎo)致整體失穩(wěn)坍塌,坍塌方向與鋼柱弱軸方向一致。此案例既涉及鋼結(jié)構(gòu)連接的形式和性質(zhì),也與螺栓連接和焊接的工程做法相關(guān),還關(guān)聯(lián)到主要受力構(gòu)件的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性問題。在進行拆分講解時,可以把多個章節(jié)的內(nèi)容串聯(lián)起來,并引申到此后需要學(xué)習(xí)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程。學(xué)生對真實的工程案例有濃厚興趣,愿意投人注意力進行思考和討論,在此過程中,學(xué)生也能更深刻地體會理論知識在分析工程問題時的實際應(yīng)用,以及進行設(shè)計計算和驗算的價值。結(jié)課調(diào)研結(jié)果顯示,近兩屆學(xué)生中認為通過課程對鋼結(jié)構(gòu)的連接和各類受力條件下的構(gòu)件設(shè)計計算達到基本掌握、能基本完成設(shè)計的分別占 66.67% 和 77.78% 。這對培養(yǎng)工程教育認證要求的工程應(yīng)用型人才有更加積極的意義,對學(xué)生的就業(yè)發(fā)展和順利融入實際工作崗位大有裨益。
四、結(jié)語
工程教育專業(yè)認證注重學(xué)生的“核心\"地位,強調(diào)培養(yǎng)目標的導(dǎo)向作用,要求在持續(xù)改進中不斷提升教育質(zhì)量。而應(yīng)用型高校致力于培養(yǎng)具有較強社會適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才,注重學(xué)生實踐能力。將應(yīng)用型高校的培養(yǎng)目標與工程教育專業(yè)認證的教育理念相結(jié)合,才能最大程度發(fā)揮兩者在專業(yè)人才培養(yǎng)上的優(yōu)勢與特點。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程具有理論知識和工程應(yīng)用并重的鮮明特性,根據(jù)不同培養(yǎng)目標,在教學(xué)中應(yīng)有所取舍和偏倚。為了達到這一目的,在課程講授中采取如下措施。一是引入多種形式的數(shù)字化多媒體工具,豐富知識呈現(xiàn)形式;二是增加教學(xué)環(huán)節(jié)和師生互動,強化學(xué)生參與度;三是注重案例分析,鍛煉實踐動手能力;四是采取多元考核,保持課程粘性。通過結(jié)課后的學(xué)生滿意度調(diào)研,證實這些措施在提高學(xué)生課程投人度、知識獲取效率和掌握牢度、計算公式應(yīng)用能力、考核結(jié)果認可度方面均有顯著效果。這些教學(xué)改革建議和措施,既順應(yīng)工程教育專業(yè)認證的要求,又貼合應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的切實需要,其適用性不僅僅局限在這一門課程,也可推廣到其他理論與應(yīng)用并重的專業(yè)課程,為應(yīng)用型高校走出自己的人才培養(yǎng)風(fēng)格做出了有益的探索。
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Abstract: According to the characteristics of talent training mode in applied universities,combined with the requirements of engineering education accreditation of the civil engineering specialty,the current situation and existing problems of traditional teaching of the design principle of steel structures course has been discused. This paper probes into some concrete measures of teaching reform from the aspects of curriculum objectives, classroom design,teaching methods and assessment methods,and puts them into practice in the course.Based on the characteristics of the course,this paper introduces the specific operation mode and the establishment of the multiple assessment and evaluation system in the implementation process,and analyzes the effect of the reformand the feedback of students.By introducing various forms of digital multimedia tools,the presentation formsof knowledge are enriched; teaching links and interactionsare increased to enhance students’ participation;attention is paid tocase analysis to train practicalabilities; diversified assessments are adopted to maintain the attractiveness of the course.The comprehensive ability of students to analyze,sort out,summarize, present and report complex enginering problems are improved.It not only complies with the requirements of engineering education accreditation but also meets the practical needs of talent cultivation in applied universities.It has important practical significance for improving the teaching efect of the course and enhancing the qualityof education,and also makes a beneficial exploration for the training of applied talents.
Key words: engineering education accreditation; applied university; design principle of steel structures; engineering cases;multiple assessment
(責任編輯 鄧 云)