鋼結構課程中教學案例的應用探析

林聰波 黃智彬　陳超念　鄭翔　黃盛鏹　陳曦　張錚

【摘要】案例教學法已經成為教學方法改革的重要內容之一，有利于教學質量的提高。案例教學法能使學生積極地通過所學的理論知識應用于具體案例的實際分析和實踐中，對案例進行思考或協作，并積極地去解決問題。但案例教學也有一定的局限性，需要同傳統方法結合起來，才能將教學效果最大化。鋼結構課程在教學中應用案例并不多見，如何較好地設計教學案例使其最大限度的發揮作用至關重要，并給予一定應用建議和使用說明。

【關鍵詞】教學案例? 鋼結構課程? 教學設計? 應用建議

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）05-0255-02

一、鋼結構課程使用案例教學的意義

案例教學法是1920年由美國哈佛大學商學院所倡導的一種以案例為基礎的教學方法衍生而來的。隨著教育的發展，不少專業的理論課教學已經大量應用案例教學法。應用案例教學法能夠培養學生的想象力，把課堂的基礎知識與土木工程中的實際案例相結合進行教學，培養學生成為當今社會所缺少的應用型人才。

目前，土建類專業課程應用案例教學法的還較為少見，鋼結構課程教學仍然有較大的局限性，案例法教學水平處于初步發展的階段，并沒有綜合應用多元化理論。首先，一個工程案例是諸多基本知識的綜合應用，傳統教學模式中在講授基本原理時，分散的知識點與它們在工程實例中的最終應用往往不能產生很直接的聯系，使教學理論與實際應用相脫節。鋼結構課程教材內容更新緩慢，言語晦澀，且應用方法強調不足。案例法教學模式可將學生在各階段所學的分散的知識點用同一工程實例串聯起來，使枯燥的理論學習生動形象。其次，在傳統教學中，課堂上師生之間缺少交流互動，課堂往往缺乏生氣，學生學習興趣較低。但在案例教學中，學生可以發揮主導作用，積極參與案例分析和課堂討論等環節，激發學習興趣，活躍課堂氣氛，使學生能夠將理論聯系實際，加深對知識的理解。學生的學習自覺性和獨立思考能力會得到極大的提高，從而實現變“呆板型人才”為“應用型人才”。

二、課程案例的籌備

1.工程案例的準備

要將工程實例與課程實際相結合來進行教學，需要針對教學內容去參閱大量的實際工程及資料，并對其進行整理和分析，選擇與教學要點相符的實例，提取其中相關的實踐性知識。工程實例是案例教學的根本，也是案例教學與傳統教學的本質區別。一個完備的工程實例可以較為輕易地將枯燥的理論知識融入教學，能使學生更容易地吸收知識和進行思考。而越貼近生活和工作的工程實例，越能激發學生的學習興趣。所以應該選取就近的或者正在進行的工程實例，使學生能夠自發的進行思考和討論。例如在門式剛架這一鋼結構常用結構形式的教學中，選取的工程實例是學校中的風雨籃球場，該籃球場為典型的單層大跨建筑。通過此工程實例可以分析并拓展出門式剛架的特點及適用范圍、結構形式、檁條設計、剛架設計和維護結構布置等知識，而且通過生活實際使用的結構來學習概念和結構設計知識明顯更容易理解和吸收，同時也方便現場觀摩和思考討論。

2.案例教學的設計

案例教學主要側重于培養學生對于學習的興趣，通過多種現代化信息技術展示識點在實際中的運用。“看得見，摸得著”的案例教學使枯燥難吸收的課本知識在學生自己摸索中得以深入貫通，有助于學生掌握學習鋼結構課程中的知識點。

選取好工程實例后，需要針對將要進行教學的知識內容來設計教學方法。教師要先熟知工程實例中結構的分布及構件的布置，再確定要融入的知識、概念以及設計方法。為了使學生能夠將自身代入工程中積極思考，需要教師來引導學生進行分組討論，積極闡述自身觀點，加深在課堂中的學習印象。基于所收集的案例按需制作3D模型及3D動畫，運用3D打印技術制作實體模型，并結合YJK結構設計模型和BIM建筑信息模型軟件，可以達到多角度生動形象地進行案例教學環境的營造，使傳統教學不再局限于書面。通過各種輔助手段來幫助學生認知，避免學生初步接觸感到生疏或者難以理解知識點。

3.案例與多元化信息技術的結合

學習鋼結構課程的主要目的不僅僅是使學生掌握構件或結構的類型與計算，更重要的是掌握如何在生活與學習中應用鋼結構的知識解決實際工程的問題，因此，鋼結構課程教學應該利用多元化信息技術來解決遇到的教學瓶頸。

為充分利用和發揮信息多元化的便利和優勢，鋼結構課程的案例制作需采用多種現代信息技術，將案例與3D動畫、3D打印、PPT展示、鋼結構工程實際情景展示結合。通過所建立的實景圖片與實體模型構件，配以相應的3D動畫展示，立體化地展示鋼結構的結構原理與特性。通過與鋼結構設計計算軟件、BIM技術、虛擬仿真教學技術等信息手段的有機結合，提升鋼結構課程學習的直觀性和趣味性，旨在強化學生實踐能力，激發學生的學習興趣，解決傳統教學過程中，講解直觀性差，學生理解困難等問題。

與此同時，課程案例基于YJK結構設計模型以及BIM建筑信息模型，將實際工程案例與教學環節相聯系，增強課程學習的實踐性，從多個方面讓學生了解實際工程當中遇到的具體情況與問題，增強學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。讓學習不僅僅限于課本，而且能處理實際工程問題。

三、工程案例在教學中的應用建議

1.教師對學生的思維引導

教師在備課時一定要注意知識點之間的相關聯性，通過形成完整的知識體系讓學生們更加容易記憶，否則容易出現知識點雜亂，銜接不當等問題。對知識點的講解應該由簡單到困難，有層次的漸進教學。留給學生足夠的思考和提問時間，對學生的問題進行解答和深入，讓學生們在課堂中帶著問題去學習，引導學生觀察能力和思維能力，從而形成一個輕松愉快的課堂氛圍。

教師通過一系列的問題為學生構建完整的知識體系，例如：廠房用途有吊車時應選用何種廠房類型與結構類型？單層廠房適用于何種情況？單層廠房的高度和跨度一般很大，如果跨度很大，只放置屋面板經濟安全嗎？如何減小跨度？等等。這些問題都可以通過分組討論、分組采用不同方案進行簡單設計、對比結果等形式幫助學生們理解主要知識點。通過3D模型和3D動畫使學生將知識帶入實際情況中去思考，將知識如何運用在現實中充分展現在學生的面前，利于知識的理解和消化。

2.培養和提升學生的學習興趣/提升學生的課堂參與度

課本中的知識已經形成一個完整的框架體系，但硬生生地把這一完整的知識體系灌輸給學生，只會讓他們感到迷茫和難以接受。學習是一個循序漸進的過程，由易到難，由簡到繁，逐步培養學生的學習興趣和學習能力是教學任務的關鍵。做任何事情都需要一個動機，學習也不例外。而學習興趣是引導出學習動機的關鍵。學生為了尋求問題答案不懈探索，而這種探索是由一種愉快的情緒支持的，這就是學習興趣。學生在老師指導下或自主探索知識的時候，能夠不斷感受到課程的重要價值。只有學生意識到自己的學習內容與將來的工作息息相關時，才能使他們真正將自己投入到學習生活中去。因此，老師應該注重培養學生的自主探索能力，給予學生一些啟發，讓學生進行討論尋求答案，從而培養出學生的學習興趣。

案例教學就是由案例引出思考題，并讓同學們自主討論，通過實例說明讓同學們更加形象地理解知識的應用。學生若在討論過程中遇到問題，教師則給予啟發，再由他們自己去求得答案，自己通過已有知識進行推導分析，對知識的理解就更加深刻。在課堂上，教師提出一套逐步遞進的思考題，讓同學分組進行討論。通過解決每一道思考題來引出真正的知識點，這樣同學們的印象也會更深。通過討論，學生可能會發現自己得出的答案與教師給的答案相比考慮到了更多方面。有了對比，學習不再那么枯燥，進而增加學生學習的信心，同時學生們的學習興趣也得到了培養。

結束語

案例教學的宗旨在于提高學生對于學習的興趣，使學生更直觀、便捷的學習知識并能將之運用到實際中。鋼結構又是一門需要理論與實踐結合的課程，需要學生能夠靈活的將知識應用到實際中。而案例教學不再是“填鴨式”的灌輸，是學生通過自己的觀察和提問主動吸收并運用專業知識，并且實現了師生間的高效互動，大大提升課堂效率，能夠顯著提高教學質量。

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