《鋼結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革探索

姚行友 郭彥利

摘要：《鋼結(jié)構(gòu)》為土木工程專業(yè)的核心專業(yè)課，該課程理論性強(qiáng)、知識點多、具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用性，但是目前的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法很難滿足鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展日益增快的趨勢和人才培養(yǎng)目標(biāo)。本文在分析現(xiàn)有教學(xué)模式存在問題的基礎(chǔ)上，給出了鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革措施，可為相關(guān)課程的教學(xué)提供借鑒作用。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）06-0131-02

一、引言

隨著中國鋼鐵產(chǎn)量的快速增長、鋼結(jié)構(gòu)制造和施工水平的日益提高，國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大范圍進(jìn)行以及國家大力推廣土木行業(yè)發(fā)展裝配化的工業(yè)化建造模式，鋼結(jié)構(gòu)課程在土木工程專業(yè)中的重要性顯得日益突出，這就對鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)及人才培養(yǎng)模式提出了更高的要求。在新的發(fā)展背景下，為適應(yīng)社會對鋼結(jié)構(gòu)人才的需求，必須對鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改革，以培養(yǎng)具有扎實的專業(yè)知識和較強(qiáng)創(chuàng)新能力的人才[1]。

二、鋼結(jié)構(gòu)課程特點及教學(xué)現(xiàn)狀

筆者在多年的教學(xué)實踐中了解到，學(xué)生反映鋼結(jié)構(gòu)課程是較難掌握的一門課程。鋼結(jié)構(gòu)課程涉及到結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、建筑材料、荷載與可靠度等前學(xué)課程，具有較強(qiáng)的理論性和實踐性，同時還要了解鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)范。傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)方法主要是以知識傳授為教學(xué)目標(biāo)，采用教師為中心的“灌輸式”教學(xué)方法，以應(yīng)試為主要考核方式[2-4]，往往導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)課程充斥著理論分析、枯燥乏味、難以理解的內(nèi)容，以致逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。

三、鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容的改革探索

由于鋼結(jié)構(gòu)課程的課時較少，但教學(xué)內(nèi)容較多、涉及知識面較廣，因此，在教學(xué)中需要精簡教學(xué)內(nèi)容，突出重點和難點知識的講授，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)知識、掌握技能，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。同時，為了適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，需要適當(dāng)補(bǔ)充教材中所沒有的學(xué)科前沿知識及發(fā)展動態(tài)信息，以拓展學(xué)生的國際視野。總而言之，教學(xué)內(nèi)容要遵循“減負(fù)”、“拓寬”、“加新”的原則，也就是不需要講的不講，需要講的重點拓展講，新的內(nèi)容超前講。

1.減負(fù)。“減負(fù)”就是要精簡和優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，突出重點，講透難點，對前續(xù)課程已經(jīng)講過的、內(nèi)容比較簡單不需要花費(fèi)時間講解的內(nèi)容可以不講，避免課堂教學(xué)時間的浪費(fèi)。比如介紹鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法時，會涉及到結(jié)構(gòu)的功能要求、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)、結(jié)構(gòu)可靠度和可靠性的概念、荷載的分類和組合，這些內(nèi)容在工程荷載設(shè)計原理和混凝土結(jié)構(gòu)課程中均有介紹，那么這部分內(nèi)容就可不講或少講。

2.拓寬。“減負(fù)”并不是一味地減少教學(xué)內(nèi)容，相反有些內(nèi)容反而需要拓寬。因為鋼結(jié)構(gòu)課程是與工程實踐密切聯(lián)系的，學(xué)生畢業(yè)后需要利用所學(xué)知識解決工程中遇到的各種問題。這就需要教師適時補(bǔ)充教材上所沒有的內(nèi)容，增加學(xué)生畢業(yè)后從事工程實踐的適應(yīng)性。比如關(guān)于板件的屈曲后強(qiáng)度問題，教材涉及此內(nèi)容較少，但實際的門式剛架結(jié)構(gòu)、冷彎型鋼結(jié)構(gòu)都會考慮屈曲后強(qiáng)度的問題，且這類結(jié)構(gòu)體系在工程中的應(yīng)用非常多，所以應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充這方面的教學(xué)內(nèi)容。

3.加新。“加新”是指在教學(xué)內(nèi)容中增加體現(xiàn)本學(xué)科前沿研究成果的內(nèi)容，使學(xué)生能對學(xué)科的發(fā)展以及發(fā)展趨勢有所了解，同時要注重對學(xué)生創(chuàng)新能力和意識的培養(yǎng)，為學(xué)生將來的工作打下基礎(chǔ)。比如在鋼結(jié)構(gòu)的講授過程中，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》均在修訂中，課堂中可講解修訂的原因、研究思路、研究結(jié)果以及工程分析和設(shè)計方法等。

四、鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法的改革探索

為了在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力、以適應(yīng)新形勢下專業(yè)人才的培養(yǎng)要求。這就需要我們在教學(xué)方法上貫徹啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，堅持問題導(dǎo)向、項目驅(qū)動、興趣使然的方式來幫助學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)。充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)性和學(xué)生的主動性。

1.研究討論型。傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)方法主要是采用教師為中心的“灌輸式”教學(xué)方法，學(xué)生參與度和學(xué)習(xí)興趣均不高。為了改變這種教學(xué)模式，可以采用教師引導(dǎo)、學(xué)生主動學(xué)習(xí)和探究的以學(xué)生為中心的探究討論型教學(xué)模式，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題去聽課。教師可在課前提出問題，讓學(xué)生課下自己思考、分析并提出解決問題的思路或方法。若學(xué)生不能獨立完成對問題的分析、歸納和解決，可安排學(xué)生進(jìn)行小組討論，教師給予必要的啟發(fā)和指導(dǎo)。比如在講“梁的腹板局部穩(wěn)定承載力”的驗算時，可先提出問題，引導(dǎo)學(xué)生從板件局部屈曲應(yīng)力分析開始，分析板件單向受力狀態(tài)下板件的屈曲應(yīng)力，進(jìn)而給出板件在多內(nèi)力相關(guān)作用下的局部穩(wěn)定承載力計算方法。

2.工程問題導(dǎo)向型。將典型工程實例作為貫穿教學(xué)的教學(xué)案例和教學(xué)主線，通過工程案例啟發(fā)學(xué)生思維，活躍課堂氣氛，加強(qiáng)師生間的交流互動，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，把理論和實踐有機(jī)結(jié)合起來。比如在課程開課時以一個典型的框架支撐鋼結(jié)構(gòu)房屋為工程案例作為整門課程的學(xué)習(xí)和實踐主線。通過該案例的分析，分解課程的教學(xué)內(nèi)容。支撐可作為軸心受壓構(gòu)件和軸心受拉構(gòu)件分析、梁為受彎構(gòu)件、柱為偏壓構(gòu)件，梁柱節(jié)點可采用焊接和螺栓連接，這樣可以把整門課程的內(nèi)容歸結(jié)為一個實際的工程問題，學(xué)生理解會更為直觀。通過這種針對實際工程中的構(gòu)件進(jìn)行分析，讓同學(xué)對課程的工程應(yīng)用有初步的了解和認(rèn)識，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也會提高。

3.對比分析法。鋼結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容包括鋼材的性能、構(gòu)件的設(shè)計方法和連接的設(shè)計方法，在講授的過程中，可以采用對比分析各部分的內(nèi)容，從中找到異同，從而達(dá)到復(fù)習(xí)舊知識和學(xué)習(xí)新知識的目的，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。比如教師在講授“彎構(gòu)件”時，就可以對比分析軸心受壓構(gòu)件的破壞模式、設(shè)計方法。鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件可能發(fā)生橫截面的強(qiáng)度破壞、整體失穩(wěn)、局部失穩(wěn)以及剛度問題，那么受彎構(gòu)件的破壞模式是不是也是這幾個方面，各個方面和軸心受壓構(gòu)件有什么相同點和不同點。比如軸心受壓構(gòu)件可能發(fā)生整體的彎曲失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)，而受彎構(gòu)件只發(fā)生整體的彎扭失穩(wěn)。帶著這個比較問題，引入新的問題，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。在對比中可以引導(dǎo)學(xué)生自己提出問題、思考問題、闡述原理。

4.多維立體教學(xué)法。由于鋼結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容復(fù)雜、原理較多，構(gòu)件、節(jié)點、構(gòu)造均為空間形體，通常采用的平面講解方法，學(xué)生不宜理解，教學(xué)中可以利用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，同時輔之教學(xué)模具和實驗教學(xué)，構(gòu)建實物、構(gòu)件和節(jié)點模型、工程錄像、多媒體課件、移動終端共享等多位一體的教學(xué)平臺。通過多種教學(xué)模式的協(xié)同作用，幫助學(xué)生更好地了解和掌握課程的相關(guān)知識和內(nèi)容，同時可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如在對普通螺栓連接、高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接、高強(qiáng)度螺栓承壓型連接的抗剪性能進(jìn)行講解時，就可以通過動畫演示的方法，讓學(xué)生了解到這幾種連接的不同破壞準(zhǔn)則以及相應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系。同時，教師也可以通過移動互聯(lián)終端向?qū)W生推送鋼結(jié)構(gòu)研究的最新成果、最新的鋼結(jié)構(gòu)工程案例，從而拓展學(xué)生的知識面，增加學(xué)生對于工程和科研的認(rèn)知度和興趣。

五、結(jié)論

隨著國家鋼材產(chǎn)量的提高、基建工程的增加、裝配式建筑的推廣以及鋼結(jié)構(gòu)建筑日益增多，目前的鋼結(jié)構(gòu)課程培養(yǎng)模式越來越不能滿足鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)發(fā)展的要求。為此，為了培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力，以適應(yīng)新形勢下鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)人才的培養(yǎng)要求。在鋼結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容上要秉承減負(fù)、拓寬、加新的原則，通過在教學(xué)方法上貫徹討論研究型、對比分析性、工程導(dǎo)向型、多維立體的教學(xué)方法，堅持問題導(dǎo)向、項目驅(qū)動、興趣使然的方式來幫助學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)性和學(xué)生的主動性。

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