基于卓越工程師計(jì)劃的鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革研究

陳 東

基于卓越工程師計(jì)劃的鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革研究

陳 東

分析“鋼結(jié)構(gòu)”課程在工科本科院校教學(xué)現(xiàn)狀，根據(jù)應(yīng)用型本科“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃的基本要求，對(duì)“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革進(jìn)行研究，提出“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)方法、內(nèi)容及手段上進(jìn)行改革的幾點(diǎn)設(shè)想。

鋼結(jié)構(gòu)課程；卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃；教學(xué)改革

一、引言

鋼結(jié)構(gòu)體系具有自重輕，安裝容易，施工周期短，造型優(yōu)美，抗震性能好等特點(diǎn)，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有高、大、輕的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。更值得關(guān)注的是鋼結(jié)構(gòu)具有極其優(yōu)良的環(huán)保性能，大部分鋼材都能被有效地回收，投入循環(huán)利用，對(duì)環(huán)境的污染和占用很少，堪稱(chēng)是一種“綠色的低碳結(jié)構(gòu)”［1］。此外，鋼結(jié)構(gòu)體系可帶動(dòng)其他“節(jié)能環(huán)?！毙徒ㄖ牧系耐茝V應(yīng)用，特別是《中國(guó)建筑技術(shù)政策》(1996—2010)和《國(guó)家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》的公布，使建筑鋼結(jié)構(gòu)得到迅速發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)鋼結(jié)構(gòu)在建筑應(yīng)用中的新時(shí)代。

鋼結(jié)構(gòu)課程是高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)課，該課程在已有結(jié)構(gòu)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的基本概念和基本原理的理解和掌握，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用的能力，在土木工程專(zhuān)業(yè)系列課程體系中占有十分重要的地位。根據(jù)應(yīng)用型本科“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃的基本要求，在分析 “鋼結(jié)構(gòu)”課程在工科本科院校教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革進(jìn)行研究。

二、“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃的教學(xué)基本要求

“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃是教育部2009年推出的一項(xiàng)重大教育改革試點(diǎn)項(xiàng)目，它提出工科專(zhuān)業(yè)本科層次、碩士層次和博士層次學(xué)生應(yīng)達(dá)到的知識(shí)、能力與素質(zhì)專(zhuān)業(yè)要求。借鑒世界先進(jìn)國(guó)家高等工程教育的成功經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)建具有中國(guó)特色的工程教育模式，通過(guò)教育和行業(yè)，高校和企業(yè)的密切合作，以實(shí)際工程為背景，以工程技術(shù)為主線，著力提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要的多種類(lèi)型的優(yōu)秀工程師。

三、“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)的現(xiàn)狀

鋼結(jié)構(gòu)課程是一門(mén)理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，既強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合性、實(shí)用性，又強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力、綜合分析和解決生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題的能力［2］，這也是“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃所要求的。但現(xiàn)有的教學(xué)存在一些問(wèn)題亟待解決。

1.課程內(nèi)容創(chuàng)新性不足?，F(xiàn)有課程內(nèi)容體系建立在知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性之上，在知識(shí)點(diǎn)的選擇和安排上沒(méi)有脫離傳統(tǒng)的教學(xué)理念，新材料、新技術(shù)、新工藝等方面知識(shí)點(diǎn)增加緩慢，所用教材的知識(shí)內(nèi)容體系創(chuàng)新性不夠，沒(méi)有體現(xiàn)“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃中所要求的“能力”主線，與生產(chǎn)實(shí)際要求的課程內(nèi)容或知識(shí)點(diǎn)的編排存在一定的差距。

2.課程內(nèi)容靈活性不夠?，F(xiàn)行的課程教學(xué)內(nèi)容和所使用的教材，雖然積累了前期課程改革成果，但在很大程度上仍保留傳統(tǒng)的課程內(nèi)容體系。限于課時(shí)安排和教學(xué)大綱的限制，靈活性不足，缺少學(xué)生自主的研究性學(xué)習(xí)內(nèi)容和訓(xùn)練環(huán)節(jié)。

3.教學(xué)過(guò)程缺乏針對(duì)性。教學(xué)過(guò)程無(wú)法達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求，造成理論知識(shí)沒(méi)學(xué)精，實(shí)踐能力不達(dá)標(biāo)的情況，模糊了課程教學(xué)目標(biāo)的定位，影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。

4.教學(xué)手段落后。教師不注意采取先進(jìn)的教學(xué)手段來(lái)充實(shí)自己的教學(xué)活動(dòng)，忽視案例教學(xué)、問(wèn)題教學(xué)等方式的運(yùn)用，導(dǎo)致教學(xué)信息量太小，無(wú)法傳授更多的知識(shí)。

5.教學(xué)內(nèi)容單調(diào)。課程教學(xué)只是理論知識(shí)的簡(jiǎn)單講解,沒(méi)有結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行教學(xué)。

6.學(xué)生存在畏難心理。學(xué)生通常所見(jiàn)的建筑物大部分是鋼筋混凝土建造，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑很陌生，產(chǎn)生畏難心理。加之工程力學(xué)課程中有些基本問(wèn)題沒(méi)有理解透徹，有的學(xué)生甚至連最基本的力學(xué)概念都不清楚，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中遇到困難，首先想到的是放棄，而不是想辦法去克服，導(dǎo)致很多學(xué)生難以學(xué)好這門(mén)課程。

四、課程改革思路

以“卓越工程師”培養(yǎng)為目標(biāo),切實(shí)加強(qiáng)課程建設(shè)中的能力培養(yǎng),突出與生產(chǎn)實(shí)踐的緊密融合。主要建設(shè)思路如下：

1.制訂新的教學(xué)大綱。緊密結(jié)合“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃對(duì)課程提出的基本要求，在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè)狀況以及課程課時(shí)等條件要求，制訂新的教學(xué)大綱。從“能力”培養(yǎng)出發(fā)，合理安排理論教學(xué)內(nèi)容。

2.根據(jù)教學(xué)需求不斷改革教學(xué)方法與教學(xué)手段。針對(duì)“鋼結(jié)構(gòu)”課程理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，應(yīng)注重教學(xué)內(nèi)容的選擇，著重講清“問(wèn)題是什么”，“問(wèn)題的背景是什么”，“問(wèn)題的性質(zhì)是什么”，“問(wèn)題的解決方法是什么”等內(nèi)容，給學(xué)生留下一定的思維空間，活躍學(xué)生的學(xué)術(shù)思想。充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法和教學(xué)手段的現(xiàn)代化，深入開(kāi)展大學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)，為激發(fā)其獨(dú)立思維和創(chuàng)新精神提供有利條件。

3.開(kāi)展教材建設(shè)。根據(jù)土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃的基本要求，按照“鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)大綱的基本精神，積極開(kāi)展教材建設(shè)，在合理安排“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃所要求的基本知識(shí)點(diǎn)以外，在“能力”培養(yǎng)上有所突破，特別是將增加基本知識(shí)點(diǎn)的問(wèn)題與解答，結(jié)構(gòu)體系的選用舉例以及與生產(chǎn)實(shí)際緊密融合的綜合應(yīng)用等方面。

五、課程教學(xué)改革的具體措施

（一）教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整及優(yōu)化

根據(jù)“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃的目的要求，結(jié)合“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃通用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)現(xiàn)行的“鋼結(jié)構(gòu)”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化［3,4］，具體如下：

1.教學(xué)重點(diǎn)的調(diào)整。課程的教學(xué)重點(diǎn)為連接、軸心受力、拉彎、壓彎構(gòu)件、構(gòu)造要求、鋼框架設(shè)計(jì)。

2.簡(jiǎn)化教學(xué)內(nèi)容?？梢詫?duì)前期課程已經(jīng)學(xué)習(xí)的材料性質(zhì)等教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)化。

3.介紹塑性設(shè)計(jì)與組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)重點(diǎn)突出。教學(xué)順序從基本概念及原理入手，講授基本構(gòu)件設(shè)計(jì)，逐步形成學(xué)生的崗位實(shí)踐技能。在此期間增加當(dāng)今社會(huì)比較前沿的結(jié)構(gòu)形式，比如“大跨空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”?；緲?gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)抓住兩個(gè)極限狀態(tài)這條主線。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)強(qiáng)化基本構(gòu)件或連接設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足承載能力、正常使用兩個(gè)極限狀態(tài)要求，對(duì)不同構(gòu)件的兩個(gè)極限狀態(tài)驗(yàn)算內(nèi)容也不同。教學(xué)時(shí)根據(jù)具體情況列出詳細(xì)表格，便于學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)進(jìn)行比較和理解。連接是鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這一部分計(jì)算公式和構(gòu)造等內(nèi)容較多，講解應(yīng)抓住從連接破壞形式到計(jì)算公式的建立這條主線。例如普通螺栓抗剪設(shè)計(jì)，應(yīng)先講清楚普通螺栓受剪破壞的5種可能破壞形式(螺桿受剪破壞、孔壁承壓破壞、連接板件拉壞、板件端部剪壞、螺桿彎曲)，其中4、5項(xiàng)破壞形式通過(guò)構(gòu)造措施予以防止，另外3種破壞形式通過(guò)計(jì)算予以防止。這樣講解概念清楚，條理性強(qiáng)，便于學(xué)生理解后續(xù)建立的計(jì)算公式。

（二）教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

鋼結(jié)構(gòu)課程涉及的學(xué)科知識(shí)廣，概念多，跨度大，理解難度大，為了在規(guī)定的學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，必須對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革。

1.明確教學(xué)目標(biāo)，緊密聯(lián)系實(shí)際，活躍課堂氣氛，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)中應(yīng)采取靈活多樣的教學(xué)方法，努力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在講授第一次課時(shí)，應(yīng)首先結(jié)合當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，建筑的發(fā)展歷史等學(xué)生熟知的內(nèi)容，通過(guò)相互交流引入課程內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)該課程在土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)中的重要作用，讓學(xué)生在輕松、愉快的交流過(guò)程中認(rèn)識(shí)到該課程的意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

2.改進(jìn)教學(xué)方法。該課程要求在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)給學(xué)生傳授盡可能多的課程知識(shí)，因此必須打破教師講，學(xué)生聽(tīng)的傳統(tǒng)教學(xué)方法，采用啟發(fā)、引導(dǎo)、互動(dòng)、對(duì)比等方式組織教學(xué)，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生參與機(jī)會(huì)，提高學(xué)生主觀能動(dòng)性。通過(guò)工程實(shí)踐應(yīng)用的實(shí)例豐富教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)課程的基本理論知識(shí)與工程實(shí)踐之間的內(nèi)在聯(lián)系。

3.運(yùn)用虛擬模型程序輔助教學(xué)。對(duì)本課程比較抽象和難以理解的知識(shí)點(diǎn)，如鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)則應(yīng)采用虛擬模型［5］程序輔助教學(xué)的方式組織教學(xué)，增加課堂教學(xué)的信息量，提高教學(xué)效果。

4.努力培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)過(guò)程中，教師要始終堅(jiān)持啟發(fā)式教學(xué)，以課本知識(shí)為載體，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，逐漸從教師講授型向師生交流討論型轉(zhuǎn)變。鼓勵(lì)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)尤其是支持和鼓勵(lì)學(xué)生參與“大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽”等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力。

（三）改革課程的考試方式

考試是教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié)，它不僅表現(xiàn)為對(duì)學(xué)生成績(jī)的檢查，還反映教學(xué)過(guò)程各環(huán)節(jié)的狀態(tài)。要提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，就要以學(xué)生為本，實(shí)施個(gè)性化教育和多樣化考評(píng)。首先建立多種考評(píng)體系，建議依據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，學(xué)生可以根據(jù)能力差異在考評(píng)體系中選擇適當(dāng)?shù)目荚u(píng)方式。多種形式的考評(píng)不僅能夠測(cè)評(píng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握的程度，還能激發(fā)學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)性、探索性和分析應(yīng)用能力。其次可以實(shí)行開(kāi)、閉卷結(jié)合，試卷分試卷一和試卷二，試卷二為計(jì)算題部分，采用開(kāi)卷形式，重點(diǎn)考核學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)進(jìn)行綜合分析、計(jì)算能力。試卷一為閉卷考試，形式為選擇、填空、簡(jiǎn)答題等題型，重點(diǎn)考核學(xué)生掌握基本知識(shí)點(diǎn)、基本概念和重點(diǎn)理論的情況。改革后的考試更注重能力考核，試題選擇的原則要充分體現(xiàn)素質(zhì)教育要求，突出學(xué)生能力的訓(xùn)練和考核。

六、結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)較之傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式更為綠色環(huán)保，符合中國(guó)可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略趨勢(shì)。從國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑發(fā)展歷程來(lái)看，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)大有可為，所以有必要抓住本領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)根據(jù)“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃，更新教學(xué)內(nèi)容，積極創(chuàng)新教學(xué)方法，使學(xué)生能夠掌握最新的行業(yè)動(dòng)態(tài)，儲(chǔ)備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，為今后從事鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的相關(guān)工作打好基礎(chǔ)。

[1]劉凌云.土木工程鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革初探[J].土木建筑教育改革理論與實(shí)踐，2009（11）.

[2]趙永平,武鶴,曹曉巖.土木工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2004(5).

[3]於斌.《鋼結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)改革探討[J].遼寧師專(zhuān)學(xué)報(bào),2004(4).

[4]任志福.關(guān)于人才培養(yǎng)模式的鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革探討[J].高等建筑教育，2007(2).

[5]付濤，嚴(yán)鈞.虛擬模型實(shí)驗(yàn)在鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等建筑教育，2006（4）.

G642

A

1673-1999（2011）06-0174-02

陳東（1981-），男，安徽蕪湖人，博士，安徽建筑工業(yè)學(xué)院（安徽合肥230601）土木工程學(xué)院講師，從事鋼結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)教學(xué)和科研工作。

2010-12-29