“金屬結構設計”課程教學改革與探討

付建科 吳海華 葉喜蔥

摘要：分析探討了“金屬結構設計”課程教學過程中存在的問題，結合課程特點，通過整合規劃教學內容，改進教學方法和教學手段等，對課程教學進行了改革與探討，提出了改革措施，取得了較好的教學效果，為地方性高校課程教學改革提供參考。

關鍵詞：金屬結構；課程教學；教學內容；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）30-0098-02

“金屬結構設計”課程是三峽大學為材料成型及控制工程專業和機械設計制造及其自動化專業學生開設的一門專業主干課程。課程的主要目的與任務是使學生掌握金屬結構的基本設計計算方法，培養學生的金屬結構設計計算能力。該課程的教學內容對學生后期的課程設計、畢業設計等都能起到主導作用的影響。但以往采用單一傳統的教學方法往往使學生產生厭倦和疲勞，導致學生學習積極性不高，教學效果不好。本文在分析探討“金屬結構設計”課程教學過程中出現的諸多問題基礎上，結合課程特點，提出了課程教學改革措施，并付諸實施，取得了良好教學效果。

一、課程教學存在的問題與分析

1.課程知識點多，內容涉及的理論深而廣，學生學習感到困難。“金屬結構設計”課程主要講述金屬結構基本理論和基本構件的設計方法，內容包括：緒論、金屬結構材料和性能、金屬結構的連接、軸心受力構件、受彎構件、拉彎和壓彎構件等。通過課程的學習，要求學生掌握金屬結構的基本概念、基本理論和基本構件的設計方法。要達到這個要求，學生必須能熟練運用力學、金屬材料學、焊接等學科和領域的諸多相關知識點。因此，這門課程要求學生具有較好的專業基礎知識和綜合分析能力，這對于那些專業基礎知識掌握不太好和綜合分析能力較弱的學生來說，學習該課程有一定難度。此外，課程中有很多公式推導內容，推導公式過程中，有時會涉及學生以前少有接觸的相關理論知識，遇到這種情況時，學生就會感到很茫然，影響了學生對課程內容的理解。

2.課程章節內容相對獨立，邏輯關系不強，學生學習很吃力。“金屬結構設計”課程內容是由多個章節組成的，每章的內容都相對獨立，前后無嚴密的邏輯關系，導致課程內容顯得繁雜零亂。因此，要學好該課程，學生必須具備一定的綜合分析、總結、歸納和理解能力。這對于已經習慣于學習理論體系好、邏輯關系強的公共基礎課專業基礎課的學生而言，學習該課程就非常吃力，久而久之就會產生厭煩情緒，影響教學效果。

3.課程研究對象與工程實際緊密相關，學生實踐知識匱乏，缺少對課程研究對象的認識，增加了學習難度。課程研究對象直接來自于工程實際，如課程講述的焊縫連接、螺栓連接和三大基本構件等都是工程實際中使用的連接和構件，其構造和尺寸幾乎沒作簡化，課程講授的設計和理論計算內容都是針對這些真實的連接和構件的。因此，要學好該課程，就必須對實際工程中的連接和構件的構造形式及使用條件等有一定的了解，這對于缺乏實踐知識的學生來說，無疑加大了學習難度。

二、課程教學改革措施

針對上述問題，我們從整合規劃教學內容、改進教學方法和教學手段等方面對“金屬結構設計”課程教學進行了改革，提出了改革措施。

1.整合規劃教學內容。教學內容是為滿足課程知識和能力的傳授服務的，教學內容和課程知識的緊密結合有利于合理利用教學時間，使學生在有限的學時內掌握好課程的知識和應用的能力。“金屬結構設計”課程內容廣、知識點多，要想使學生在有限學時內掌握課程教學大綱要求掌握的知識，首先必須對課程教學內容進行合理整合規劃。多年教學實踐告訴我們，如果僅按教材照本宣科，教學效果是不會好的，授課內容只有結合學生的思維模式和認知規律，合理整合規劃，循序漸進，才會取得好的教學效果。因此，我們課程組對課程教學內容進行了整合規劃，并用于課程教學。在課程教學內容的整合規劃上，重點進行了以下幾方面的工作。（1）精簡理論，突出應用。“金屬結構設計”課程內容多而繁雜，涉及的理論和公式也較多，在講述各章節內容時，一般先講解基本概念，后講解設計原理和運用，在講授設計原理過程中，常常要用到許多相關學科領域的理論和知識點，同時還伴隨著較多繁雜的公式推導，按照這種教學模式講授課程內容，從學生學習角度來看，勢必會出現兩個問題，首先是抽象的理論和煩瑣的公式推導過程對學生來說是枯燥且難以理解的，其次是過多地占用和耗費了學生的時間和精力，使學生顧此失彼，注重了公式推導而忽視了基本設計原理的掌握和運用。基于上述原因，本著少而精的原則，在課程講授中盡量少講復雜的公式推導，精簡理論內容，在講清基本概念和基本原理的基礎上，重點講述設計原理和方法的運用，這樣既能降低學生對課程內容的枯燥感，學生又能把時間和精力放在課程的主要內容上，從而使學生能在有限時間內較好地掌握課程基本理論知識及其應用。（2）調整授課順序，精簡教學內容。目前的金屬結構設計教材都是按照緒論、金屬結構材料和性能、金屬結構的連接、軸心受力構件、受彎構件、拉彎和壓彎構件等章節順序編排的，這種順序編排雖然可以滿足知識體系的完整性和系統性，但由于后三章中主要涉及構件整體穩定和局部穩定等一些比較抽象的概念，理論性強，若按教材順序講授，學生理解、掌握課程內容很困難。為此，在分析這三章內容及相互關系基礎上，結合多年的教學實踐，我們將授課順序進行了調整，先講受彎構件，由于受彎構件的構造和穩定性等內容是相對獨立的，先講這一章不會增加學生的學習難度，然后講授軸心受力構件，最后再講授拉彎和壓彎構件，由于軸心受壓構件和壓彎構件的截面形式相似，兩者都是受壓構件，雖兩種構件的整體失穩形式不同，穩定性計算也不同，但兩者的內容具有一定的對比性，將這兩章調整到前后順序介紹，結合這種對比性進行課程講授，可以大大提高學生的學習效率。如學生學習了軸心受力構件一章后，軸心受壓構件的整體穩定概念已建立，在隨后講授壓彎構件的整體穩定概念時，對比軸心受壓構件整體穩定概念進行講解，學生就很容易理解和接受壓彎構件的整體穩定概念了。此外，由于前面課程已講述了普通螺栓連接內容，因此，在金屬結構連接一章中，我們把重點放在焊縫連接和高強度螺栓連接上，對普通螺栓連接內容只做簡要介紹，避免了課程內容的重復，節省了授課時間，提高了授課效率。

2.改進教學方法和教學手段。教學方法是課程學習的核心。大學教育的中心任務不僅在于教什么，更在于怎么教，如何教得更好。為了將“金屬結構設計”課程教得更好，針對課程教學中出現的上述問題，在整合規劃課程教學內容基礎上，我們課程組對課程教學方法和教學手段進行了改進，取得了較好的教學效果。（1）案例教學法。案例教學是當前高校提升教學質量的重要手段。實踐證明，案例教學利于強化學生對理論知識的理解與掌握，利于提高學生學習的主動性和熱情，利于培養學生理論與實際相結合的思維能力。近些年來，我們課程組在課程教學中嘗試了案例教學法，收到了良好的效果。例如在講授金屬結構連接一章時，我們適時引入了三峽工程中一大型臨時公路橋主鋼箱梁設計實例，該梁因跨度太大，需分三段制作，現場連接組裝，設計時需進行段與段之間的連接設計，是采用焊縫連接還是采用高強度螺栓連接？如何設計計算？針對這些問題，組織學生對其進行分析、討論，并提出自己解決問題的方法，最后由教師進行歸納總結，給出最后結果。通過這個工程案例分析，不僅加深了學生對金屬結構連接理論的理解，調動了學生學習的積極性，而且培養了學生理論聯系實際的思維能力。（2）對比教學法。“金屬結構設計”課程教學內容中，有些概念和內容之間存在著一定聯系和區別，按照傳統的依次講授的方法講解這些概念和內容時，學生常常概念混淆，難以理解和掌握，但采用對比的方法，將這些慨念和內容排列在一起，進行對比講解，學生就能較快地理解和掌握了。（3）利用現代化教學手段提高課程教學效果。現代化教學手段是傳統教學的有效輔助手段，先進的教學設備和現代信息技術能使教學內容圖文并茂，活潑生動，在增大信息傳輸量的同時，提高教學效果。在課程教學中。我們將現代化教學手段與傳統教學手段相結合，根據教學內容和知識點的需求，將自制的和網上下載的工程實例圖片及視頻適時呈現給學生，結合圖片及視頻講述課程內容。教學實踐結果顯示：將現代化教學手段融入課程教學，一方面能使學生在課堂直觀地接觸到工程實際，更好地理解掌握課程內容和相關知識點，實現理論學習與實踐學習的完美結合，另一方面能消除學生的厭倦情緒，提高學生學習的積極性和主動性。

三、結論

課程教學改革是教育改革的組成部分，提升課程教學效果是每個任課教師的期望。本文在充分分析探討了“金屬結構設計”課程教學過程中出現的問題基礎上，結合課程特點，提出了課程教學改革措施，并付諸了實施。幾年的教學實踐表明，合理整合規劃課程教學內容，教學中適時融入案例教學法、對比教學法等，充分利用現代化教學手段，課程教學效果是可以得到明顯改善的。該課程教學改革措施的進一步完善和實施，將對課程教學效果的全面提高和我校材料成型及控制工程專業本科應用型人才培養質量的提升產生極大的影響。

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