基于“工程認證”的鋼結構課程建設探索★

蔣正躍 付云松 韓 俊 周保才

(云南農業(yè)大學水利學院，云南 昆明 650201)

?

基于“工程認證”的鋼結構課程建設探索★

蔣正躍 付云松 韓 俊 周保才

(云南農業(yè)大學水利學院，云南 昆明 650201)

以云南農業(yè)大學鋼結構課程建設為例，為更好地實現(xiàn)土木工程專業(yè)認證要求，從配套課程體系建設、優(yōu)化課程教學內容、“教、學、行”協(xié)同并進等方面，提出了該課程的教學策略，從而提高了教學質量，增強了學生適應社會的能力。

鋼結構，工程認證，課程建設，教學內容

0 引言

云南農業(yè)大學土木工程80%以上專業(yè)生源來自省內，就業(yè)單位主要是與土木工程相關的省內外大、中、小型企事業(yè)單位。土木工程專業(yè)目標定位：立足云南邊疆民族地區(qū)，輻射全國，面向土木工程及相關領域，培養(yǎng)適應社會主義建設，德、智、體、美全面發(fā)展，具有良好的人文，科學素養(yǎng)，掌握土木工程學科體系核心知識，獲得科學研究、工程技能訓練，能在建筑、道橋、水利等行業(yè)從事工程項目勘測、規(guī)劃、設計、施工、管理和科研工作的高素質應用型工程技術人才。培養(yǎng)目標定位較全面準確地吻合了《高等學校土木工程專業(yè)評估(認證)標準》2015版一級指標第二點“專業(yè)目標”(見表1)。

表1 土木工程專業(yè)目標

1 專業(yè)目標要求鋼結構構建完整課程體系

鋼結構課程體系是土木工程專業(yè)結構課程體系中一個重要支系，對培養(yǎng)目標達成具有支柱作用，是學生獲得能力要求的主要途徑和源泉，通過對《鋼結構》及相關課程學習可獲得運用數(shù)學手段建立方程，求解鋼結構工程承載能力、正常使用問題的工程科學應用能力；針對具體鋼結構工程能經濟、合理選用鋼材，有明確的力學基本概念，熟練計算分析出結果，應用投影的基本理論和作圖方法繪制工程圖，具備常用工程軟件CAD，PKPM應用的工程技術基礎應用能力；根據(jù)工程項目要求選擇合理的結構體系結構形式，做出合理的計算假定，確定結構計算簡圖，正確設計工程基本構件，能合理制定一般工程項目的施工方案，具有編制施工組織設計、組織單位工程項目實施的初步能力；能編制工程概預算，具有項目成本控制的初步能力；能夠正確分析建造過程中的各種安全隱患，提出有效防范措施解決土木工程實際問題能力。《鋼結構》及相關課程還可提升學生的科學素質、工程素質，并與專業(yè)目標中12條三級指標中的6條對應。要實現(xiàn)上述目標，必須以《鋼結構設計基本原理》課程為核心，構建完善的課程體系，課程體系應該包括基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課三部分，課程體系矩陣詳見表2。三部分缺一不可逐級為基礎，任何一層級的殘缺和瑕疵都將會在學生畢業(yè)后發(fā)生滯后效應。當基礎課模塊點滴必然導致專業(yè)基礎課的欠缺，影響專業(yè)課教學大綱、任務圓滿完成，學生素質培養(yǎng)、知識掌握、能力訓練不能實現(xiàn)專業(yè)目標要求。

表2 鋼結構課程體系矩陣表

2 針對專業(yè)、課程目標的需要，優(yōu)化課程教學內容

高素質應用型本科《鋼結構》課程的目標應實現(xiàn)以下幾個方面：解決工程實際問題能力，包括結構選型、結構體系布置、分析計算，結構材料、桿件、節(jié)點構造設計，繪制施工圖，組織管理現(xiàn)場施工；工程技術基礎應用能力，包括結構體系、桿件截面優(yōu)化，符合實際的簡化力學模型，熟練計算并能正確判斷結果的正確性。在鋼結構課程教學全過程中貫穿由材料、連接、構件和結構這四個關鍵點形成的一條主線，但具體問題關鍵點應有所側重，根據(jù)具體章節(jié)和問題列出對應于四個關鍵點及其與基礎課、專業(yè)基礎課關聯(lián)度的詳細清單，講授時做到思路清晰，關鍵點透徹。根據(jù)清單權衡、優(yōu)化各章節(jié)學時分配，優(yōu)化后的學時安排見表3。穩(wěn)定因相對抽象影響因素多，工程事故較多，是《鋼結構》課程教學的重點和難點，講解時應從失穩(wěn)產生后果的嚴重程度，按結構整體→結構單元→桿件→截面組件步驟逐階段研究，每一階段失穩(wěn)形式不一，影響因素不一，針對特定的失穩(wěn)形式，特定的影響因素，影響因素的疊合效應，采取的方法、措施分階段按階段支系進行求解和設計。第四章軸心受力桿件是闡述穩(wěn)定性問題的知識的主要章節(jié)，這一章課內講授多占總學時的21%，課外學時占總課外學時的28.5%，其他章節(jié)均涉及穩(wěn)定性問題，關于穩(wěn)定性問題課內外均應控制在30%以上，才能達到培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)的要求。

3 推進“教、學、行”協(xié)同并進

1)“教、學、行”全過程貫穿課堂。

明朝思想家王陽明提出了“知行合一”的思想，其核心應是“教、學、行”協(xié)同并進。課程教學中不應僅采用主動與被動填鴨式而應更多的采用主動與主動互動式，主動與主動互動式教學把知識信號經過大腦重新加工組織，是知行合一的過程，高效率、高質量達至知的目的，對每一章節(jié)的重點、關鍵點要進行講授過程和課堂情境精雕細琢，才能讓學生與老師形成腦際貫通和心靈互動。

表3 《鋼結構》課程學時(48學時)安排

例如講解工字鋼梁與H型鋼柱翼緣采用角焊縫連接計算時，學生通常在頭腦中難構建立體模型，焊縫位置不清楚，焊縫上的危險截面更不能判斷，作用效應不能理解，不知道如何算，算何處。備課時必須采用工程案例圖片、利用計算機設計三維模型和動畫，將學生難以想象的細部構造，破壞過程等展現(xiàn)出來，解決了學生算何處的問題，這一過程更多的是主動與被動式，提醒學生精力集中并以提問的方式檢查學生接受的效果。下一步開始采用主動與主動式講授如何算的問題，采用提問加引導方式，讓學生通過已知的力學知識分析在單作用效應下危險截面的應力狀態(tài)計算，確認學生單作用效應清晰，再引導學生分析在多作用效應下危險截面的應力狀態(tài)計算，學生對該問題的知識體系構架成形后，解決工程實際問題的能力即“行”訓練必須當場讓學生完成備課時準備好的小算例，每一堂課，每一個知識點授受均“教、學、行”協(xié)同并進，不僅使學生對知識理解得透徹，而且培養(yǎng)了學生解決問題的科學邏輯思維和素養(yǎng)，提升學生工程科學應用能力、土木工程技術基礎應用能力、解決土木工程實際問題能力、綜合能力。

除此之外，鋼結構課程的現(xiàn)場教學也是必不可少的一個必要環(huán)節(jié)，在教學過程中，應該充分利用學校周圍的在建或已建的工業(yè)廠房、鋼材市場，進行現(xiàn)場教學，以彌補課堂教學過程中的不足之處[2]。

2)以習題和課程設計為載體強化知識點在工程實踐中的應用能力。

鋼結構課程課堂內學時少，學生在課堂上很難將重要知識點全部掌握，所以就應該要求學生在課余做大量的練習，練習既要有教材后面的習題，這類習題主要考察學生對基本概念、基本方法的掌握情況[3]，也要有教材外的習題，為了與社會、行業(yè)接軌，課外習題就可以采用行業(yè)的水平考試題或能力測試題，這類題目強調學生對解決土木工程實際問題的能力。引入工程事故案例教育，美國工程院院士、工程歷史專家Petroski教授說工程事故在工程的發(fā)展過程中起到了非常重要的作用[4]。引導學生分析挖掘導致事故發(fā)生的原因，應該吸取哪些教訓，增強學生工程實踐能力、社會責任，效果獨特顯著。

鋼結構課程設計是土木工程專業(yè)課程教學實踐性重要教學環(huán)節(jié)，是學生畢業(yè)取得工程能力不可缺失的訓練手段，也是學生進入行業(yè)的崗前技能演練，是學生踏入行業(yè)的鋪路石。

我校土木工程專業(yè)鋼結構課程設計選題不僅圍繞市場適時調整，而且考慮到學生的實情，題目主要有：三角形屋架施工圖設計；梯形屋架施工圖設計；門式剛架施工圖設計。共三種類型供學生選擇，并且通過跨度、層高、荷載大小的調整做到每三位學生一個題目，每個學生必須提供手繪二號鉛筆施工圖一張，手寫計算書一份，學生畢業(yè)適應行業(yè)的速度明顯加快，效果較好，讓學生既學好了知識，又能應用知識解決實際問題，真正做到了學以致用。

3)以能力培養(yǎng)為核心，改革考試方式提升學生工程問題解決能力。

專業(yè)基礎課試卷除考查學生對本課程教學大綱規(guī)定的主要內容、基本知識以及原理的掌握情況外，還應該考查學生對本專業(yè)相關的基礎課程支撐知識體系的掌握程度，從而達到支撐專業(yè)課程體系教學質量整體提升，專業(yè)技術人才培養(yǎng)質量全面提高的效果[5]。

試卷命題應以學生能力培養(yǎng)為核心，體現(xiàn)工程認證中對能力和知識的要求，知識包含課程工具、專業(yè)支撐、專業(yè)及與變更相關四個方面，其特點面廣量大，分值控制在40%以內，題型采用選擇題才能達到考查效果。能力強調的是應用知識解決問題上，分值控制在60%左右，命題最好能借助工程案例作為載體來進行考查，將工程案例中的關鍵知識體系拆分為若干考點。

例如將軸心受壓格構式綴條柱設計大題拆分為柱全截面繞虛軸確定分肢間距，分肢穩(wěn)定驗算，節(jié)點連接計算三道題，相對準確考查出學生對相關知識點的掌握以及應用能力。將原來的閉卷考試變更為開卷考試(允許學生帶相關的設計規(guī)范進考場)。引導學生注意能力培養(yǎng)以及對基本概念的學習和理解，靈活運用所學知識。

4)通過學院建立的學科平臺，推動相關課程體系協(xié)同、持續(xù)改進。

學院設有課程負責人，課程組教研室，院專家委員會三級學科平臺，一、二級負責實施、協(xié)調、研討，第三級負責監(jiān)督、評估、考核、決策事宜。考前遵守試卷審批制度，考后通過學校試卷分析系統(tǒng)得出報告，專家委員會審查反饋、監(jiān)督制度確保了鋼結構課程及相關課程體系的持續(xù)改進。

4 結語

完善的學科平臺和教學管理制度是推進我校《鋼結構》課程建設的保障；教學內容優(yōu)化是課程建設的主體；教、學、行協(xié)同并進是課程建設實施的核心途徑；考試改革和持續(xù)改進是課程建設效果的檢驗。通過以上一系列措施使我校建設后的《鋼結構》課程更加符合工程認證體系和土木工程專業(yè)教學計劃對學生畢業(yè)的要求。

[1] 江學良，胡習兵，陳伯望，等.專業(yè)認證背景下土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系探索與實踐[J].高等建筑教育，2015，24(1)：29-35.

[2] 李日兵，賈玉琢，龔 靖.鋼結構課程設計改革探索與實踐[J].東北電力大學學報，2007，27(5)：49-53.

[3] 胡圣軍.地方院校鋼結構課程教學改革與實踐[J].山西建筑，2006，32(17)：204-205.

[4] 李清揚，李瑞景，李 穎.鋼結構課程教學改革探討[J].河北工程大學學報，2008，25(2)：79-80.

[5] 蔣正躍，龔愛民，周保才.卓越工程師培養(yǎng)目標下專業(yè)課程考試改革探索[J].山西建筑，2014，40(10)：259-260.

Exploration on theSteelStructurecurriculum construction basing on “engineering certification”★

Jiang Zhengyue Fu Yunsong Han Jun Zhou Baocai

(CollegeofWaterResources,HydropowerandConstructionofYAU,Kunming650201,China)

Taking steel structure curriculum construction of Yunnan Ariculture University as an example, in order to better realize civil engineering profession accreditation elements, starting from aspects of building curriculum system, optimizing curriculum teaching contents, coordinating teaching and learning and practice, the paper puts forward the curriculum teaching strategies, so as to improve teaching quality and strength students’ social adaptabilities.

steel structure, engineering certification, curriculum construction, teaching content

1009-6825(2016)24-0230-03

2016-06-12★:云南農業(yè)大學校級一類課程項目

蔣正躍(1971- )，男，碩士，講師

G642.0

A