基于應用創新型人才培養的鋼結構課程改革與實踐

袁繼峰 冷捷 陸永濤

[摘 要]我國建筑業轉型發展給鋼結構技術發展帶來重大機遇，鋼結構人才培養需求和要求與日俱增。高等教育改革深入推進，也促使應用創新型人才培養成為鋼結構課程改革研究的重要課題。本研究分析了鋼結構人才培養現狀及存在的弊端，基于應用創新型人才培養的定位，根據鋼結構課程的自身特點及鋼結構行業人員基本職業素養標準，從課程培養定位、信息化教學手段、多樣化考核方式、虛實結合的實踐平臺建設等幾個方面開展鋼結構課程改革與實踐，旨在提高鋼結構課程的教學質量。

[關鍵詞]鋼結構課程;創新型;應用

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）08-0141-03

隨著中國經濟的不斷發展，城鎮化發展的日益加快，建筑業正注入新的發展活力，尤其是新技術、新工藝、新材料的推廣應用，為建筑業轉型升級帶來生產方式的轉變。2016年李克強總理在政府工作報告中提到“發展鋼結構和裝配式建筑”，住建部在工作報告中強調“推進鋼結構于住宅建設試點”，以及鋼結構建筑體系與工業化發展模式天然契合，都進一步推動鋼結構的規模、運行模式以及相關周邊產業的發展[1]，對于鋼結構人才需求和要求也與日俱增，但當前高校培養的鋼結構相關的設計、施工和管理人員與鋼結構快速發展的現狀難以達到協調統一。

伴隨著建筑行業的發展和國家創新驅動發展戰略的實施，高等教育改革也在不斷深入。“新工科”探索工程教育的中國模式，工程教育認證對接國際工程教育標準、提升大學生應用與創新能力成為社會、高校、企業的共識。2016年李克強總理在高等教育改革創新座談會上指出高等教育要培育更多創新型人才。創新型人才通常分為原始創新型人才和應用創新型人才。原始創新是指根本的創新，該類人才主要指學術型人才，而應用創新型人才主要指通過繼承創新或消化吸收再創新的人才，對于應用型高校人才培養具有重要的指導意義[2]。因此，鋼結構課程培養應定位于應用創新型人才，為建筑行業快速發展的鋼結構工程輸入更多人才，從而促進行業健康穩定發展。

一、鋼結構人才培養現狀及弊端分析

（一）行業發展給應用創新型人才帶來了新的挑戰

鋼結構是一門多學科交叉的課程，涉及建筑材料、力學、荷載與結構設計方法、抗震防災等知識，其應用領域涵蓋工業廠房、公共建筑、房地產、橋梁、特種結構等，近十年更是在超大跨、超高層、非規則、裝配式等方面得到快速發展，給應用創新型人才培養帶來了新的挑戰。根據工程認證標準，培養目標不能僅限于畢業時應掌握的知識、能力和素養，而是關注學生畢業5年后能夠達到的職業和專業成就，這就決定我們必須將應用創新型人才作為鋼結構課程培養定位。

（二）教學方式難以激活應用創新型人才活力

鋼結構課程具有明顯的“三多三難”特點，即“內容多、公式多、構造多”“理解難、做題難、應用難”，而教師講解過程時常先入為主地引導，按照自身的理解介紹課程內容，忽略學生的感悟體驗，導致課堂教學效果并不是特別好。特別是鋼結構課程知識點前后的關聯度較大，若某一個知識點沒有及時理解，后面跟上就更難了，而當前學生的特點是不習慣到辦公室詢問老師，而是習慣在網絡上尋找答案。同時，鋼結構屬于實踐性很強的課程，學生對于鋼結構生產工廠中鋼構件加工與制作過程普遍缺乏了解，課堂教學中雖可采用圖片、視頻形式展示，但面對不斷壓縮的課內學時以及眾多要講解的知識點，教師通常選擇快速跳過，導致課堂越來越沉悶，難以激活應用創新型人才活力。

（三）考核方式抑制應用創新型人才發展

鋼結構課程考核方式一般以閉卷考試為主，閉卷考試的優點在于能有效督促學生記住課程中必須掌握的基本知識、理論和技能[3]，然而任課教師在編制試卷的時候，受限于考試時間和試卷體量，都會選取教學大綱中最重要、最具代表性的知識點。片面的考試內容導致學生對課程知識體系掌握不夠全面，忽視對學生的學習能力、思維能力、應用能力、創新能力的培養，且閉卷考試答案的客觀化、標準化無形中抑制了應用創新型人才思維的發展。同時，課程考核以考試成績作為學生學習效果單一的評價標準，錯位的評價標準導致學生只追求分數，注重考試內容的記憶，而不在意知識理解與再創新。于是，教學過程中信息反饋這重要的一環被打斷，教師難以通過考核反饋鋼結構課程教學效果，而到畢業設計環節或者學生進入企業時，已經無法彌補。

（四）實踐環節難以支撐應用創新型人才培養

鋼結構課程的工程實踐特點要求學生應具備良好的專業知識應用和創新能力，然而長期以來進入鋼結構工地實踐是最難以協調的環節。工地項目進度與教學進度之間的時間不匹配，工程項目所在地與校園存在的空間距離，工地項目復雜的現場帶來的安全隱患，這些因素導致學校把鋼結構實習實訓都安排在大四畢業實習階段，而由于多數實習項目為混凝土結構，導致鋼結構實踐環節流于形式。同時，鋼結構課程對于施工圖紙的理解至關重要，而缺乏直觀的認識導致學生對于鋼結構會算，不會畫，對于細部構造更是不懂，這點在課程設計環節體現得尤為明顯，究其原因在于實踐環節沒有支撐好應用創新型人才培養。

二、以應用創新型人才培養為導向，進行課程教學改革

（一）轉變課程培養定位

提升學生應用創新能力，專業課程內容設置必須緊跟行業發展及企業需求[4]。首先需要破除傳統培養方案的認識，將個人職業發展規劃和行業發展動態結合起來考慮，簡而言之就是給出畢業生畢業5年左右能夠達到的職業和專業成就，按照專業水平、專業能力、社會能力三要素的標準組織課程標準和教學大綱。在確定課程標準與教學大綱后，在研討教學內容編排時，按照“理解—應用—創新”思想，重新撰寫講稿與多媒體課件，突破以往按知識點串聯的授課方法，轉變為按崗位需求組織課程內容，對重要的知識點進行深層鍛煉。從我校五年多的改革效果來看，這項改革明顯提升了學生的創新能力和職業能力。

（二）在線課程助推教學改革

現代信息技術發展給予教育更廣闊的平臺，打破了教育的時空界限、課堂教室的圍墻，也更符合當代大學生獲取知識習慣[5]。鋼結構課程按照國家資源共享課的標準扎實推動，確定“網絡化為平臺，數字化為手段，個性化為理念”建設思想，較好地彌補了傳統課堂教學存在的不足。我校和上海維啟信息技術有限公司共同研發基于BIM技術的鋼結構設計與施工教學資源，豐富了在線課程的教學資源，由專業教師提出方案，企業人員完善方案，技術公司實現方案，形成了一種良好的互補，保障了教學資源的正確性和美觀性。在線課程實施過程中應注重教學策略，不同于課堂教學中教師和學生之間雙向交流，在線課程中的信息流動表現為單向傳遞，學生處于被動接受地位[6]。因此，在線課程設計的內容應來自鋼結構領域工作實際，同時關聯理論知識點，這樣才能夠引起學生的興趣，啟發學生的思考，最終達到應用創新能力的提高。如鋼柱的抗剪鍵設置，在教材和規范中都缺乏詳細敘述，而鋼結構質量較輕，在使用時受水平荷載影響非常大，柱底會產生很大的剪力，若不合理設計抗剪鍵將影響鋼結構性能的發揮。通過在線課程“抗剪鍵”專題補充課堂知識，充分利用視頻信息可視化的特點，把教學內容的知識結構可視化，并在后面留有思考題，然后進行課堂教學與學生互動，通過在線課程與課堂教學之間點線相連，最后讓在線課程成為鋼結構教學中的一個有機整體。

（三）創新性理念轉變考核方式

閉卷考試雖存在一定的不足，但對于促進知識的學習具有積極意義，作為有效的考核方式仍予以保留。同時，基于創新性教育理念，應將過去單一性考核方式轉變為多樣性考核方式，注重個性化教育，即增加外出調查、陳述展示、模型制作等環節，并確定與之相匹配的考核標準。如鋼結構課程中提出了“課堂微項目—課程設計小項目—畢業設計綜合項目”三級實踐項目體系中的“微項目”，其中有一個微項目就是要求學生綜合所學內容，購買木板、502膠水、螺絲等材料，模擬實際工程中的鋼板、焊縫、螺栓等，制作梁柱節點模型。該項目采取小組合作、團隊協作的形式，在模型制作中綜合應用了鋼結構連接、受彎構件等章節內容，充分激發了學生的創新能力。模型制作完畢，通過課堂分享、邀請每組組長打分的方式，使得更多的學生參與“微項目”。這一系列“微項目”都精心設置了考核標準，從團隊協作、選材是否合適、構件制作精度和準確性等多個方面進行考核，并作為學生對于鋼結構課程掌握與否的重要評價指標。其次，運用在線課程的“微測驗”功能，題目設置更為靈活，不必追求答案的標準化，及時的反饋機制有助于教師修訂教學進度。最后，在閉卷考試試卷中對計算題出題方式予以改革，借鑒職業資格考試模式，從工程背景引出問題，并將最終所求答案回歸工程，改變以往題目直接給出“內力、材料強度、約束性質”等而不知道這些參量與工程之間聯系的弊端，將知識的學習和能力培養結合起來。

（四）虛實結合改變實踐教育模式

應用創新型人才培養應建立在實際工程案例基礎之上，因此面臨帶學生進入施工現場存在的安全、交通、工期等問題。我校投入資金建設了鋼結構實訓平臺，由教師與企業工人共同設計并制作門式鋼架、網架等實體模型。在課程教學中間，發放學生相應的施工圖紙，并設置思考問題，在帶領學生參觀實體模型的同時，啟發學生思考，并與施工圖紙和教材內容聯系起來，通過可觸摸的感官讓學生直觀認識鋼結構工程，如圖1所示。

實訓實驗室占地面積大、投資大、單次接納的學生數量依然有限，虛擬現實技術能夠補充實訓平臺存在的不足。運用虛擬現實技術（Virtual Reality）搭建鋼結構虛擬平臺，基于Unity引擎、BIM等技術實現鋼結構仿真，“可任意拆卸”這個虛擬現實的強項能幫助學生更深刻地理解鋼結構。如圖2中所示的梯形鋼屋架支座節點，能夠幫助學生理解支座節點中各類加勁肋、節點板等之間相互作用及連接方式，實現模型的觀察及細節拆分，而與實體模型的結合更是啟發學生對于其他節點的構造認知，實現了鋼結構實踐環節多樣化、靈活化、隨時化，節省了課時，提高了效率。

在管理模式，改變以往由教師為主導的情況，建立由學生為主體的鋼結構創新小組，鋼結構任課教師、實驗室管理教室僅在里面擔任輔導教師。除課程教學計劃中注明要進行的集中實踐外，平時學生可隨意進入鋼結構實訓平臺和虛擬仿真平臺學習，將由鋼結構創新小組學生進行管理，這種模式極大地提升了平臺的利用率，保障了實驗室高等開發，避免了低效率運行。

三、結束語

對于轉型發展高校來說，加快應用創新型鋼結構人才培養是解決行業快速發展和高等院校工程教育的重要手段。通過對課程體系定位調整、改革教學手段、轉變考核方式以及采用虛實結合的實踐環節為培養應用創新型鋼結構人才探索出一條可供參考的道路，真正將應用型高校的教育職能與行業發展，以及個人發展融為一體。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 閆延乾. 中國鋼結構行業現狀和發展趨勢[J]. 建材與裝飾， 2018（4）：158-159.

[2] 許為民， 張國昌. 應用型創新人才培養四題[J]. 中國高教研究， 2007（6）：63-65.

[3] 孫湘海. 創新能力培養為導向的高校課程考試改革探究[J]. 當代教育論壇， 2018（4）：115-121.

[4] 鄭夕健， 謝正義， 侯祥林. 基于國際工程認證要求的鋼結構課程教學設計研究[J]. 高等建筑教育， 2018（3）：54-58.

[5] 徐紅霞. 關于開展在線課程的思考[J]. 教育現代化， 2019（5）：108-110.

[6] 鮮思德， 吳紅樸. 在線課程開發應關注四個基本問題[J]. 繼續教育， 2018（10）：51-53.

[責任編輯：鐘 嵐]