民辦高校鋼結(jié)構(gòu)課程課堂教學(xué)的思考與研究

劉蘭君 李海濤

商丘工學(xué)院，土木工程學(xué)院（476000）

民辦高校鋼結(jié)構(gòu)課程課堂教學(xué)的思考與研究

劉蘭君1李海濤2

商丘工學(xué)院，土木工程學(xué)院（476000）

目前，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用越來越廣泛；隨著國家政策改革，民辦高校的生存壓力越來越大，在這種壓力與機遇并存的形式下，鋼結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)改革迫在眉睫。這里介紹了鋼結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)的現(xiàn)狀及新思路。

案例教學(xué)；倒敘思維；鋼結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)

近1年來，隨著高等教育改革的推進和高等教育規(guī)模的擴大,民辦高校的生存環(huán)境發(fā)生了顯著的變化,民辦高校和公辦高校之間、民辦高校和獨立學(xué)院之間、民辦高校與民辦高校之間的競爭本就激烈[1]。為提升中國高等教育綜合實力和國際競爭力，為實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標(biāo)和中國夢提供有力支撐，2015年10月24日，國務(wù)院印發(fā)《統(tǒng)籌推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，旨在培養(yǎng)一批大學(xué)和一批學(xué)科進入世界前列，提升我國高等教育的整體實力。“雙一流”政策下，民辦高校的生存空間進一步被縮小。民辦院校想要脫穎而出，在爭奪市場的戰(zhàn)爭中取得勝利，必須深入研究自身條件和企業(yè)需求，改革人才培養(yǎng)模式，創(chuàng)新課程教學(xué)方法[2]。最近十余年來，國內(nèi)鋼材的產(chǎn)量、品種和規(guī)格大幅度提升，鋼結(jié)構(gòu)在國內(nèi)各個領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展速度極快，不再局限于高層和超高層建筑，國家經(jīng)濟建設(shè)對鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)人員的需求明顯增多[3]。在壓力與機遇并存的新形勢下，為進一步提高民辦高校鋼結(jié)構(gòu)工程師培養(yǎng)質(zhì)量，筆者對鋼結(jié)構(gòu)課程課堂教學(xué)重新進行了思考與研究。

1 民辦高校鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀

鋼結(jié)構(gòu)課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)課之一，具有很強的綜合性、系統(tǒng)性和邏輯性，其先修課程包括《土木工程材料》、《畫法幾何》、《材料力學(xué)》、《房屋建筑學(xué)》、《混凝土設(shè)計原理》等專業(yè)基礎(chǔ)課程[4-5]。筆者對所在院校及兄弟院校進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中普遍存在下列問題：課時少，大多數(shù)民辦院校開設(shè)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程，多講內(nèi)容包括《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》和部分《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》知識，學(xué)時只有48～40學(xué)時；重理論輕實踐，鋼結(jié)構(gòu)作為一種獨立的結(jié)構(gòu)體系，具有很強的實踐性，而當(dāng)前大部分高校土木專業(yè)認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)都集中于混凝土結(jié)構(gòu)，學(xué)生在學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)課程之前與鋼結(jié)構(gòu)這種新型的結(jié)構(gòu)體系處于互不認識狀態(tài)，老師講課也只是把理論知識傳授給學(xué)生，這無疑增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)；學(xué)生參與度低，一般來說三本的學(xué)生知識基礎(chǔ)較差、自制力較弱、缺乏良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，但是他們普遍情商較高，一般不會因循守舊，對有興趣的事物接受較快，對技能訓(xùn)練和實踐活動的積極性較高，多數(shù)學(xué)生有一定潛質(zhì)[6]，而當(dāng)前，大部分教師仍然采用“直灌式”、“一言堂式”教學(xué)，結(jié)果造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性底下，教學(xué)效果不理想。

鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)肩負著讓學(xué)生認識鋼結(jié)構(gòu)體系，了解鋼結(jié)構(gòu)材料基本性質(zhì)，掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件、體系的設(shè)計與計算方法的重要使命，在現(xiàn)有課時與資源現(xiàn)狀下，筆者認為下列措施能夠改善當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀、提高鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)質(zhì)量與人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 基于案例，采用倒敘思維備課

研究結(jié)果表明，在以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)過程中，案例是教學(xué)目的得以實現(xiàn)的關(guān)鍵因素，案例的選擇要以滿足教學(xué)需要為基礎(chǔ)，以實用、夠用為原則，以學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心[7]。首先要滿足教學(xué)內(nèi)容的需要，能基本涵蓋教學(xué)大綱中的主要理論知識點。其次，要滿足教學(xué)目標(biāo)的需要，每個案例要向?qū)W生傳授哪些理論知識、能解決哪些實際工程問題、能培養(yǎng)學(xué)生哪些方面的能力，都需要預(yù)先進行設(shè)計和考慮[8]。所選案例必須能涵蓋從材料選擇、構(gòu)件設(shè)計、結(jié)構(gòu)體系設(shè)計等整個過程，具有一定的完整性。案例應(yīng)具有一定的代表性，能代表當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)工程中廣泛存在的結(jié)構(gòu)體系，并在一定程度上具有前瞻性，能預(yù)見鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。為此，案例必須來源于實際工程,但由于實際工程往往比較復(fù)雜，不僅包含大量的背景信息和前提條件，還涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的知識，過于龐大的項目容易讓學(xué)生找不到方向和重點[7]。因此，從工程一線拿過來的項目應(yīng)適當(dāng)進行簡化處理。

鋼結(jié)構(gòu)是一門邏輯性很強的專業(yè)課，往年的教學(xué)經(jīng)驗表明，在前期理論授課過程中，每一個知識點都學(xué)生都能理解，但是最后課程設(shè)計時，學(xué)生卻不知從何處下手。這就要求授課老師講課內(nèi)容要有連續(xù)性，努力做到材料為構(gòu)件做鋪墊，構(gòu)件為體系打基礎(chǔ)。為此，筆者才提出倒敘思維備課。根據(jù)教學(xué)大綱，合理選擇工程實例后，把實際受力體系中的構(gòu)件拿出來作為軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎壓彎構(gòu)件設(shè)計授課的內(nèi)容；把節(jié)點分離作為鋼結(jié)構(gòu)鏈接的授課內(nèi)容；然后再以這些構(gòu)件、節(jié)點為例講解鋼結(jié)構(gòu)的材料。實際授課時，按照備課內(nèi)容，從材料—鏈接—受力構(gòu)件—體系，環(huán)環(huán)相扣、層層鋪墊，最終讓學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計思路與方法。

筆者所在的民辦院校，開設(shè)《鋼結(jié)構(gòu)與設(shè)計》，理論課48學(xué)時，實踐課16學(xué)時。在學(xué)時既定的情況下，筆者把所講授的內(nèi)容分為八個項目：鋼結(jié)構(gòu)材料、鋼結(jié)構(gòu)的鏈接、軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎和壓彎構(gòu)件、屋蓋結(jié)構(gòu)與普通鋼屋架、（輕鋼）門式鋼架、平板網(wǎng)架。倒敘思維備課要求授課教師要對講授內(nèi)容整體把握，筆者綜合所有知識點，結(jié)合工程實例選取表1所示三個具有代表性的案例。

把三大典型案例與所講的八個項目相結(jié)合，從而展開教學(xué)工作。首先教師要把三大案例中的結(jié)構(gòu)體系拆分，拆分成材料、構(gòu)件、節(jié)點，分別為鋼結(jié)構(gòu)材料、鋼結(jié)構(gòu)的鏈接、軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、拉彎和壓彎構(gòu)件服務(wù)，然后再組裝在一起，分別講解各受力體系的設(shè)計原理，從構(gòu)件布置、荷載組合、內(nèi)力計算等方面具體分析案例設(shè)計思路。如此，學(xué)生接受的是系統(tǒng)性整體性很強的一套理論知識。

3 開課前認識實習(xí)，減少學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力

多數(shù)院校對學(xué)生的實習(xí)還缺乏有針對性的研究，鋼結(jié)構(gòu)課程實習(xí)、實驗的教學(xué)內(nèi)容、方法和達到效果良莠不齊，有的學(xué)校，實習(xí)主要以參觀混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)等為主，很少到實際的鋼結(jié)構(gòu)工程或僅參觀已經(jīng)建成的鋼結(jié)構(gòu)類建筑，嚴重影響鋼結(jié)構(gòu)課程的實習(xí)效果，學(xué)生因而難以對其有深入的理解和認識[9]。一個完整的鋼結(jié)構(gòu)受力體系，構(gòu)件形式、桿件的鏈接，如變截面H型鋼梁、梁柱節(jié)點、桁架與柱的節(jié)點、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等，對于初學(xué)者來說，想象起來是很困難的。有很多學(xué)生，由于《畫法幾何》等先修課程學(xué)的不好，空間想象力差，理論計算方法明白，但是由于想象不出實物的實際情況，在計算中出現(xiàn)錯誤。為此，我院在筆者的建議下，在鋼結(jié)構(gòu)開課的前一周開展針對鋼結(jié)構(gòu)的認識實習(xí)。學(xué)校多年來一直有穩(wěn)固的校企合作單位，其中某鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)為鋼結(jié)構(gòu)認識實習(xí)提供強有力的支持。在《鋼結(jié)構(gòu)與設(shè)計》開課前一周，分三次分別參觀已建成的鋼結(jié)構(gòu)廠房、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工廠、鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場。通過認識實習(xí)，學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)施工過程有了系統(tǒng)、直觀的認識，大大減輕了后期理論課的學(xué)習(xí)壓力。

表1 思維備課三個案例

4 制作案例模型，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

三本院校的學(xué)生性格活潑,思維比較敏銳，動手能力較強。為提高學(xué)生的學(xué)期興趣，進一步加強學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)件、節(jié)點、空間受力體系的認識，為理論知識學(xué)習(xí)服務(wù)，隨著理論課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生利用課余時間，分組制作相應(yīng)的模型：在鋼結(jié)構(gòu)材料這一項目講解完后，讓學(xué)生利用廢舊硬紙盒制作與三大案例相對應(yīng)的角鋼、H型鋼、槽鋼等模型，并要求學(xué)生將模型保存；在鋼結(jié)構(gòu)鏈接這一項目結(jié)束后，要求學(xué)生制作三大案例中的幾個典型節(jié)點；在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件這三個項目結(jié)束后，讓學(xué)生完成平面桁架的制作。最終，把桁架或者型鋼梁與型鋼柱或桁架通過節(jié)點鏈接,形成完整的空間受力體系。通過學(xué)生動手制作自己的模型，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

5 以三大案例為主線的鋼結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)

通過以上措施，在師生的共同努力下，我們創(chuàng)造了近乎真實的案例教學(xué)環(huán)境，在這種氛圍中講述理論知識，理論聯(lián)系實際，最大限度地減少了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。課堂教學(xué)基本思路是：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)。主要教學(xué)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：針對案例需解決的問題進行基本設(shè)計理論知識的講解(怎么做)；3）實踐應(yīng)用：幫助學(xué)生運用所學(xué)理論知識解決案例相關(guān)問題(怎么用)[7]。這種課堂教學(xué)思路能讓學(xué)生帶著興趣走進課堂，能讓學(xué)生知道“學(xué)什么”、“怎么學(xué)”、“學(xué)了可以干什么”。

6 結(jié)語

以上課堂教學(xué)措施，在筆者所在院校的12級、13級土木工程專業(yè)學(xué)生進行了實踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，由原來的被動地接受知識，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膶で笾R。學(xué)生學(xué)到的不再僅僅是書本上枯燥的理論知識，寓理論于實踐，縮短了學(xué)生從“學(xué)校”到“企業(yè)”的距離。同時，篩選案例、備課、授課整個過程，迫使教師不斷更新自己的知識儲備，不斷掌握行業(yè)內(nèi)最前沿的知識，使得教師在“教”與“學(xué)”的過程中不斷成長。

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河南省教育廳2016年度教師教育課程改革研究資助項目（16A880035）