創客教學法在《鋼結構設計》教學中的應用研究

趙瑩

（吉林建筑大學城建學院，吉林長春 130000）

《鋼結構設計》是土木工程專業的核心課程，主要講授鋼結構設計的基本原理、構造要求、設計方法等。《鋼結構設計》課程理論高深、方法抽象。傳統的教學方法是填鴨式教學法。填鴨式教學方法，以教師為中心，以教師理論講授為主，枯燥、乏味。《鋼結構設計》課程雖然是非常重要的專業核心課程，但給學生的感受卻是“無用”而“無趣”的，學生的反饋是既“用不上”，也“沒意思”，學生對課堂的參與度低，教學效果不佳。

1 創客教學法現狀

“創客”一詞來源英文“maker”，即“創造者”[1]。 “創客”的內涵是具有創新精神、銳意進取，努力把創意轉變為現實。“創客”的特征是興趣使然、善于思考、積極行動、開放包容、樂于分享。“創客”尋求自我的實現和個性愛好發展，寬松的環境、靈活的機制、和諧的氛圍、業務的挑戰是創客們最感興趣的內容。2015年3月，召開十二屆全國人大三次會議，“創客”一詞首次被寫入政府工作報告，由此開始，“創客”一詞席卷中國。“創客”教學法強調以學生為中心，強調快樂學習，強調從創造中學。創客教學法的普遍特征是含有兩個元素，一個是“動手實踐”，另一個是“成果展示”。近年來，學者們紛紛嘗試將創客教學法應用到教學當中。華東師范大學高金麗設計了創客教學流（scscscscs），并將其應用到高二的《創意設計與制作》課程當中[2]；徐麗君、趙超將創客教育理念融入《材料力學》的教學之中[3]；余憲澤將創客教育與中學物理相結合，提出了M-P教學模式[4]；楊維、費瑞偉構建了中小學創客教育的一般框架[5]；于寶東提出了基于創客教育的8步教學法[6]；黎加厚提出了基于創客教育的5步教學法[7]；李慧穎提出了基于創客教育的項目體驗式教學模式[8]。從收集到的資料看，創客教學法在中小學教學中應用較多，在大學物理課、英語課、材料力學等課程上略有涉及，但是，在《鋼結構設計》課程教學中的應用，尚無相關研究報道。

2 創客教學模式構建

結合《鋼結構設計》課程的特點，將已有創客教學法進行了改進，通過模型化學習成果、項目化學習內容、創客化學習過程，將創客教學法應用到《鋼結構設計》教學當中。

2.1 模型化學習成果

通過引入“模型”，將“創客”教學法應用到鋼結構系列課程的教學當中。每一階段的學習成果，不再是習題，而是一個明確指定的“模型”。這個“模型”既是每一階段的教學的終點，也是該階段的教學的起點，確定教學成果。“模型”生動、直觀、有趣。以“模型”作為學習成果，學生沒有抵觸情緒，學習的主動性會有所增強。

2.2 項目化學習內容

當明確了學習成果和學習目標之后，將教學內容按實際鋼結構工程項目的實施情況進行整合。比如，軸心受力構件的相關學習內容整合為 “平臺柱工程項目”，受彎構件的相關的學習內容整合為“桁架工程項目”。學習內容就是一個個真實的工程項目。

2.3 創客化學習過程（見圖1）

（1）構思模型。教師在開始講授每一章的教學內容之前，首先把創造結構模型的具體任務布置給學生。學生接到任務后，就要伴隨著課堂理論教學的開展，對模型的類型、截面形式、細部構造、尺寸等進行構思。

（2）創造模型。學習基本單元是團隊。學生接到任務后，自由分組。到工程現場參觀、體驗感受、考察和學習。查閱資料，設計出具有新意的模型，利用PKpm、BIM等軟件進行虛擬仿真模型的建立和方案的確定。明確分工。伴隨著教學進程，完成模型的創造。

（3）展示模型。在每個章教學的最后一次課上進行模型展示。先由每個團隊代表對模型進行介紹，然后稱量每組模型的自重，并進行加載。記錄自重和極限承載力，并計算荷重比。

（4）評價模型。教師對模型進行點評。由學生評委團對每組模型進行打分。評價包括作品評價和學習過程評價。評價指標包括模型方案的創新性、模型制作的合理性和模型功能的高效性等。通過評價模型，將課程內容與能力結構建立映射關系。

（5）反思模型。學生提交學習體會，反思和總結整個學習過程的經驗、教訓和感悟。

圖1 創客教學法基本流程

3 創客教學法的應用實踐

對土木工程2015級《鋼結構設計》進行了基于創客教學法的教學改革，取得了較好的教學效果。現以第一章第4節“平臺柱設計”教學為例，介紹一下創客教學法在教學中的應用。

3.1 學生情況分析

學習本節之前，學生們已經在《鋼結構設計原理》課上學習了“軸心受力構件”相關的理論知識和結構設計的基本方法。但因學生自主學習能力較差，原理課內容多、學時少等問題的存在，學生對相關知識的理解和掌握并不理想。

3.2 教學內容

該節課主要講授平臺柱的設計方法和設計步驟。

3.3 教學目標

通過采用創客教學法，讓學生深入理解抽象的“軸心受力構件”理論知識，制作平臺柱模型。從而達到知識性 （鋼結構設計的基本原理和鋼結構設計的基本方法）、技能性（發現問題、分析問題、解決問題的能力）；情意性（工匠精神、創新精神和團隊精神）三個方面的教學目標。

3.4 教學過程

教學過程包括四個階段：課上講授、課下實訓、課上點評、課下總結四個階段。整個過程中體現了體驗教育，快樂教育，基于項目的教育，創造中學等教育理念。其中，課上講授階段，按照傳統的教學方法，進行基本知識的傳授，同時，向學生進行模型制作任務的布置，學生會在上課的過程中完成模型的初步構思。課下實訓階段，包括分組、復習、參觀、計算、分析、答疑和制作七個方面。在這個階段，學生們要完成模型的創造。將“平臺結構”和工程實體，也就是該校的工程實訓中心鋼平臺相對接，在教師的引導下，學生以團隊的形式學習、研究已有實訓中心鋼平臺圖紙，復習和鞏固“平臺柱”這部分教學內容，包括：平臺柱的截面形式、設計原理和設計步驟。然后，在原有設計方案的基礎上進行改良和優化，設計并制作出自己的平臺柱模型。在這個階段，學生結合設計任務進行分工、分組，然后，通過自主學習、查閱規范、計算手冊等夯實理論，掌握設計方法，同時，充分利用網絡資源和查閱國內外優秀教材，借助BIM、PKPM、ANSYS等軟件進行構造和力學分析，通過理論計算，完成模型方案的確定。充分利用創客空間，建立第一課堂和第二課堂的有機結合和行業專家指導的良性機制。第三個階段，是課上點評。這個階段，通過展示、介紹、稱重、加載、點評，學生完成自己學習成果的展示。第四個階段，是課下總結，在這個階段，學生會對自己的模型制作全過程進行整理和回顧，在知識、技能、情意三個方面進行總結。

3.5 教學效果

與傳統教學方法相比，創客教學法課堂氣氛更加活躍、學生參與度更高、課下自主學習效果更好。

4 結語

該文結合《鋼結構設計》課程的特點，將已有創客教學法進行了改進，通過模型化學習成果、項目化學習內容、創客化學習過程。將創客教學法引入到《鋼結構設計》教學實踐當中，取得了比較好的教學效果。