以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)改革研究與實(shí)踐以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)改革研究與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G6420；TU391文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909〔2022〕03006804鋼結(jié)構(gòu)代表了未來建筑結(jié)構(gòu)開展的新模式[1]，但相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員嚴(yán)重不足，已成為目前影響整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)健康快速開展的“瓶頸〞，大力推進(jìn)人才強(qiáng)企戰(zhàn)略成為推動(dòng)建筑鋼結(jié)構(gòu)開展的重要戰(zhàn)略之一[2]。作為專業(yè)人才培養(yǎng)主要渠道之一的國(guó)內(nèi)各高校，為了使學(xué)生更好地適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)企業(yè)的需要，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)進(jìn)行了一系列的研究，主要包括：〔1〕鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀調(diào)查、鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)；〔2〕鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)特點(diǎn)、當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問題、教學(xué)改革方向和措施；〔3〕鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)；〔4〕鋼結(jié)構(gòu)課程群設(shè)計(jì)及學(xué)時(shí)安頓；〔5〕教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)辦法、教學(xué)模式、教學(xué)伎倆的改革等。

上述眾多的研究都提出采用案例教學(xué)法有利于提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力，但在實(shí)施過程中面臨的問題是：在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等教學(xué)各環(huán)節(jié)采用的案例零散、相互間無聯(lián)系，導(dǎo)致各課程各環(huán)節(jié)各自為政，不利于學(xué)生整體設(shè)計(jì)思維的建立和對(duì)所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫穿。且大多數(shù)教材所提供的項(xiàng)目案例，直接采用結(jié)構(gòu)軟件計(jì)算結(jié)果，計(jì)算過程和施工圖簡(jiǎn)略，無法為在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中需進(jìn)行手工計(jì)算的學(xué)生提供有效參考，不利于學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)理論的理解和應(yīng)用。本文將對(duì)鋼結(jié)構(gòu)課程案例設(shè)計(jì)及以案例為主線的一體化教學(xué)進(jìn)行研究。一、案例設(shè)計(jì)

〔一〕案例的設(shè)計(jì)原那么

以案例為主線的一體化教學(xué)中，案例是教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在進(jìn)行案例的選擇與設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮下列幾點(diǎn)：

1.以滿足教學(xué)需要為前提

案例是為教學(xué)效勞的，它作為整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的主線，首先要滿足教學(xué)內(nèi)容的需要，能根本涵蓋教學(xué)大綱中的主要理論知識(shí)點(diǎn)。其次，要滿足教學(xué)目標(biāo)的需要，每個(gè)案例要向?qū)W生傳授哪些理論知識(shí)、能解決哪些實(shí)際項(xiàng)目問題、能培養(yǎng)學(xué)生哪些方面的能力，都需要預(yù)先進(jìn)行設(shè)計(jì)和考慮[3]。

2.以實(shí)用、夠用為原那么

通過以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后就能進(jìn)行常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而不同結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)辦法及適用標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)有所不同，在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)，通常只能對(duì)常見結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)進(jìn)行講授。因此在進(jìn)行案例選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)開展現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)，以實(shí)用和夠用為原那么，選擇具有廣泛應(yīng)用性和代表性的案例。

3.以學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心

本文所研究的教學(xué)改革的最終目標(biāo)是提高學(xué)生對(duì)鋼結(jié)構(gòu)理論知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。所選案例首先在內(nèi)容上應(yīng)具有完整性和綜合性，有利于學(xué)生將零散的理論知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)學(xué)生整體設(shè)計(jì)思維意識(shí)。其次，所選案例在難度上應(yīng)合乎學(xué)生的認(rèn)知能力。學(xué)生在開始課程學(xué)習(xí)之前，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)一無所知。而一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目工程往往較復(fù)雜，不僅包含大量的背景信息和前提條件，還波及多領(lǐng)域、多學(xué)科的知識(shí)。過于繁雜龐大的工程容易讓學(xué)生找不到方向和重點(diǎn)，造成較大的學(xué)習(xí)壓力。因此案例的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)合乎學(xué)生由易到難、循序漸進(jìn)的認(rèn)知過程，可結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容對(duì)實(shí)際項(xiàng)目工程進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化后作為教學(xué)案例。

〔二〕鋼結(jié)構(gòu)課程案例設(shè)計(jì)

以筆者所在學(xué)?！矐?yīng)用型本科〕為例，鋼結(jié)構(gòu)理論課程主要開設(shè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理〔32學(xué)時(shí)〕、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)〔32學(xué)時(shí)〕，實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課程設(shè)計(jì)〔1周〕和畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)原理課程內(nèi)容重點(diǎn)是構(gòu)件〔軸心受力、受彎、壓彎和拉彎〕設(shè)計(jì)、焊縫連接設(shè)計(jì)和螺栓連接設(shè)計(jì)；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容重點(diǎn)是普通鋼屋架單層廠房設(shè)計(jì)、輕型門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多層鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生完成一榀鋼桁架的設(shè)計(jì)；畢業(yè)設(shè)計(jì)選題為輕型門式剛架結(jié)構(gòu)或多層鋼框架結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)過程中，案例所肩負(fù)的任務(wù)是要將鋼結(jié)構(gòu)所有課程、所有教學(xué)環(huán)節(jié)和絕大局部知識(shí)點(diǎn)串連起來，使各課程間相互聯(lián)系和銜接得更加緊密，使理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間過渡得更加自然，從而改變傳統(tǒng)教學(xué)中各課程各自為政、例題零散相互間無聯(lián)系、理論環(huán)節(jié)與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)的現(xiàn)狀。綜合考慮教學(xué)內(nèi)容的適應(yīng)性、教學(xué)實(shí)施的可操作性、項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用的廣泛性，確定三大案例，如表1所示。表1鋼結(jié)構(gòu)課程案例案例名稱案例內(nèi)容案例1：某鋼屋架設(shè)計(jì)〔角鋼桁架〕根本資料；撐持布置；荷載計(jì)算；內(nèi)力計(jì)算；桿件設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；施工圖案例2：某單層倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)〔門式剛架結(jié)構(gòu)〕根本資料；結(jié)構(gòu)布置；圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗風(fēng)柱設(shè)計(jì)；撐持設(shè)計(jì)；檁條設(shè)計(jì)；墻梁設(shè)計(jì)；剛架設(shè)計(jì)；施工圖案例3：某多層試驗(yàn)樓設(shè)計(jì)〔多層鋼框架〕根本資料；結(jié)構(gòu)布置及材料選擇；構(gòu)件截面初選；荷載計(jì)算；內(nèi)力計(jì)算；荷載效應(yīng)組合；構(gòu)件截面設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)；施工圖案例的編寫應(yīng)注意：〔1〕計(jì)算過程要詳細(xì)。在實(shí)際工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算通常由軟件完成。但為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)根本設(shè)計(jì)理論的理解，課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，一般要求學(xué)生手算為主、軟件計(jì)算為輔。案例的計(jì)算過程應(yīng)盡可能的詳細(xì)，尤其在荷載取值、內(nèi)力計(jì)算、荷載效應(yīng)組合等方面，這樣才能給學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)提供有效參考?！?〕施工圖應(yīng)到達(dá)一定深度。鋼結(jié)構(gòu)施工圖具有符號(hào)多、標(biāo)注多、節(jié)點(diǎn)詳圖多等特點(diǎn)，與之前學(xué)生熟悉的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工圖在敘述方式、內(nèi)容等方面都有很大的不同，因此，與案例配套的施工圖應(yīng)到達(dá)一定深度，以便于學(xué)生在識(shí)讀、模仿繪圖的過程中掌握鋼結(jié)構(gòu)施工圖的繪制內(nèi)容及常規(guī)敘述辦法。

二、以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)研究與實(shí)踐〔一〕一體化教學(xué)活動(dòng)整體設(shè)計(jì)

赫爾巴特說：“如果不足背景經(jīng)驗(yàn)，任何新的感知基本就沒有任何意義可言。〞在對(duì)以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵在于如何通過案例這條主線，把鋼結(jié)構(gòu)課程所有教學(xué)環(huán)節(jié)和主要理論知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，以項(xiàng)目案例為載體，通過教師的引導(dǎo)，將學(xué)生處于真實(shí)問題的情境之中，并帶領(lǐng)問題設(shè)身處地地思考，尋求問題的解決辦法，進(jìn)行探索式的學(xué)習(xí)，在獲取專業(yè)理論知識(shí)的同時(shí)體驗(yàn)職業(yè)思維辦法，培養(yǎng)分析、解決問題的能力和對(duì)理論知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

以鋼桁架、門式剛架、多層鋼框架三大案例為載體，發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)的總體思路如圖1所示。由于同一案例往往波及不同章節(jié)甚至不同課程的教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)過程中，如何幫忙學(xué)生理清脈絡(luò)把握主線、實(shí)現(xiàn)課程間的融合銜接是關(guān)鍵。同一案例用在不同課程教學(xué)中，其側(cè)重點(diǎn)也是不一樣的。原理課程關(guān)注的是案例中單一構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)在內(nèi)力已知情況下的截面設(shè)計(jì)和連接設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)課程那么側(cè)重于通過案例幫忙學(xué)生完成整體設(shè)計(jì)思路的構(gòu)建；在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，目的是讓學(xué)生在參考、模仿案例完成任務(wù)的過程中，進(jìn)一步穩(wěn)固和強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)前兩門課所學(xué)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用。

〔二〕案例為主線的教學(xué)實(shí)踐

以案例為主線發(fā)展理論教學(xué)，每一節(jié)課都是一個(gè)獨(dú)自的案例教學(xué)活動(dòng)。由于受學(xué)時(shí)限制，傳統(tǒng)案例教學(xué)中很重要的課堂討論等互動(dòng)環(huán)節(jié)很難充沛的發(fā)展。如何通過合理的課堂設(shè)計(jì)，把握好理論教學(xué)與案例分析的節(jié)奏，到達(dá)理論知識(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的最終目標(biāo)就成為關(guān)鍵。根本思路是：基于案例中呈現(xiàn)的問題，以問題解決為指向完成理論教學(xué)。主要過程是：〔1〕問題鋪墊：基于案例背景，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生分析需解決的問題〔做什么〕；〔2〕理論講解：針對(duì)案例需解決的問題進(jìn)行根本設(shè)計(jì)理論知識(shí)的講解〔怎么做〕；〔3〕實(shí)踐應(yīng)用：幫忙學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決案例相關(guān)問題〔怎么用〕。

通過案例構(gòu)建真實(shí)的實(shí)踐氣氛進(jìn)行根本理論的講授，以案例闡述理論，最大限度地減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，不僅讓學(xué)生知道“學(xué)什么〞，更重要的是知道“學(xué)了可以做什么，怎么做〞，體驗(yàn)到用所學(xué)理論知識(shí)解決項(xiàng)目實(shí)際問題的成就感，減少了單純學(xué)習(xí)理論知識(shí)的干燥感和迷茫感。

〔三〕教學(xué)效果反應(yīng)與評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要方式之一，是教師進(jìn)行教學(xué)反思的依托。學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的參與者和受益者，對(duì)教學(xué)效果的好與壞最有發(fā)言權(quán)。根據(jù)教學(xué)改革擬達(dá)成的目標(biāo)，對(duì)學(xué)院2022級(jí)、2022級(jí)土木項(xiàng)目專業(yè)學(xué)生進(jìn)行不具名問卷調(diào)查，結(jié)果如圖2所示。

圖22022級(jí)、2022級(jí)土木項(xiàng)目專業(yè)調(diào)查問卷結(jié)果實(shí)踐證明，通過以案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課程一體化教學(xué)改革取得良好的教學(xué)效果。最大的收獲在于，學(xué)生在“提出問題〞與“尋求解答〞的交互中完成了由“被動(dòng)學(xué)習(xí)〞到“主動(dòng)學(xué)習(xí)〞的轉(zhuǎn)變，在“案例〞與“理論〞交叉學(xué)習(xí)的過程中完成了從根本理論到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。整個(gè)教學(xué)過程，對(duì)于學(xué)生而言，不僅僅是單純理論知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，而是一個(gè)將零散知識(shí)逐漸系統(tǒng)化的過程，更是一個(gè)應(yīng)用能力培養(yǎng)和提升的過程。同時(shí)，教師在案例預(yù)設(shè)、教學(xué)實(shí)踐與反思的過程中也不斷成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)。

三、結(jié)語(yǔ)