結合工業界需求的“水工鋼結構”課程教學改革思考

譙雯 劉遠

摘? 要：隨著社會生產和科學技術的發展，高等工科教育在為工程行業培養技術人才方面，有了新的更高目標。“水工鋼結構”課程是水利水電工程專業重要的專業課程之一，在培養學生系統的水利工程知識和綜合分析問題、解決問題的能力方面發揮著重要作用，因此對“水工鋼結構”課程進一步優化勢在必行。文章從目前“水工鋼結構”理論教學和實踐環節中學生學習和訓練效果不夠理想的實際情況出發，探討了幾方面的優化建議，認為教與學的匹配度，學生的學習態度，實踐環節的強化程度，完善的學習成效評價體系，是提高教學質量和實踐訓練效果的關鍵。

關鍵詞：水工鋼結構;課程實踐;教學方法優化;教學質量

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）02-0149-04

Abstract： With the development of social production and science and technology， higher engineering education has a new and higher goal in training technical talents for the engineering industry. "Hydraulic steel structure" course is one of the important professional courses of water conservancy and hydropower engineering major. It plays an important role in cultivating students' systematic knowledge of hydraulic engineering and their ability to comprehensively analyze and solve problems. Therefore， it is imperative to further optimize the course of "hydraulic steel structure". The current "hydraulic steel structure" theory teaching and practice middle school students' learning and the actual situation of the training effect is not ideal. The paper discusses several aspects of optimization advice， think that the matching degree of teaching and learning， the students' learning attitude， practice of intensive degree， improve the learning evaluation system， is the key to improve the quality of teaching and practical training effect.

Keywords： hydraulic steel structure; curriculum practice; teaching method optimization; teaching quality

引言

高等教育與社會生產、科學技術的結合是現代社會發展的重要趨勢之一，這一趨勢在高等工科教育中表現得更為突出。培養適應我國工業化需求和經濟全球化發展趨勢的高質量各類型工程技術人才，是我國高等工科教育的目標[1]。學者根據我國國情提出了未來工程師應具備工程實踐能力;多學科背景以及多方面的能力;職業道德以及社會責任感等主要品質。為此，我國高等工科教育從專業設置，學科和專業分類，工科教育培養目標，實踐能力培養，國際工程教育認證，樹立終身教育的理念等方面加強對工程教育的優化[2]。

2018年，華南農業大學水利水電工程專業以國家認證標準為指南，通過了IEET工程及科技教育認證，以促進人才培養質量的不斷提高和專業核心競爭力、行業影響力和社會貢獻度的不斷增強[3]。作為水利工程的專業教師，如何對所講授的專業課程進行課程體系優化，具體貫徹實施以產出為導向、學生為中心、持續改進的認證理念為引領的教學指導思想，增強學生的創新思維和實踐能力，是目前需要積極改善的情況[4]。

對理論知識的綜合應用能力，良好的口頭和書面表達交流能力，團隊協作能力，分析問題、解決問題的能力以及創新意識，是高等工科院校所培養的工科生應具有的符合工業界需求的重要指標。“水工鋼結構”這類理論性和實踐性均較強的課程，在培養工科生的這些技能的過程中發揮著非常重要的作用。為加強對學生以上能力的培養以及秉承持續改進的理念，對我校“水工鋼結構”課程體系進行優化，對于今后的“水工鋼結構”的理論課程教學及實踐課程指導均具有非常重要的意義。

一、“水工鋼結構”教學過程中存在的問題

“水工鋼結構”是水利水電工程專業的主要專業課

程之一，理論性和實踐性均較強。正如在大學期間每門課程一樣，學生都希望通過“水工鋼結構”課程的學習，獲得這門課對他們未來職業生涯的最大價值，即：對他們未來職業最實用的知識和技能。同時，教師也希望自己的“水工鋼結構”課程能夠為學生提供最大的價值。但是從課堂教學效果和學生反饋信息來看，實際情況和理想狀態還存在很大差距，問題主要來源于以下幾個方面：

（一）學生學習方式與教師教學方式之間的矛盾

學生學習方式方面：每位學生都有著自己獨特的個性和思維習慣，他們的學習方式也存在著大小不同的差異。首先在接收知識信息階段：有的喜歡通過文字;有的喜歡通過圖片、表格、數字;有的喜歡通過聲音的方式。其次，在對所接收的信息進行分析處理階段：有的偏感性，擅長憑直覺和記憶;而有的偏理性，擅長邏輯推理，歸納演繹。另外，在對知識加深理解階段：有的學生擅長通過交流討論的方式;而有的學生擅長通過獨自內化的方式。在學習過程的順序方面，有的學生習慣于按邏輯順序，按部就班地學習并掌握所學知識，并能夠逐步將所學知識用于解決一些問題;而有的學生需要在將所有知識學完以后，在建立了知識與知識之間完整的聯系之后才能夠開始逐步解決一些問題，否則缺乏對所學部分知識的理解和認識。這部分學生在學習過程中，可能在某一個階段表現不太好，但是當他建立起知識的全局觀以后，往往能夠更好地理解所學內容，并能更好地將其應用于解決實際問題。教師授課方式方面：不同教師的授課方式也各不相同。在有限的學時范圍內，有的偏重講授，有的偏重演示和討論;有的注重理論，有的注重應用;有的強調記憶，有的強調理解。學生在課堂上所掌握的知識量，主要取決于他們自身的學習能力、課前準備和課后練習情況，以及他們自身的學習方式與老師的授課方式的匹配度。

有的學生擅長的學習方式較多，而有的學生擅長的學習方式較少。當學生擅長的學習方式與老師的教學方式不匹配時，學生可能就會對這門課程表現出消極或者厭學情緒，從而導致學習不專心，出勤率低，考試成績不理想，進而影響自信心和對專業的認可度，甚至可能出現轉專業的情況。而老師也可能因為學生長期的不佳表現無法得到解決而對學生逐漸失去信心，甚至懷疑自身的教學能力。但是學習成績不夠優秀的學生在將來未必不會成為優秀工程師，若能讓這些學習狀態暫時表現不佳的學生始終保持自信心，將對他們未來的道路影響深遠。因此，如何讓自己的教學方式被大多數學生所喜歡，以及在講授“水工鋼結構”這門理論和實踐性均較強的課程時，需注重哪些方面的教學形式顯得尤為重要。另外，如何讓那些學習方式較為獨特的學生，也能適應自己的課程，也是非常值得老師關注的問題。

（二）課程性質與課程難度之間的矛盾

近年來本科教育改革要求大學生不僅具備扎實的專業知識，同時要具備厚基礎、寬口徑的知識結構。因此，一些高校的通識教育課程課時量增加，“水工鋼結構”等一些專業課程的課時量被壓縮，或被設置為專業選修課，使得學生對這門課的重視程度也逐漸降低。另外，由于這門課程涉及到較多的有關物理、力學、數學等方面的知識，課程難度大，知識點多。在只有32學時的情況下，難以將鋼結構的材料、連接，鋼梁、鋼柱、鋼壓桿、鋼桁架的強度、剛度、穩定性等所有內容講得全面和透徹，因此學生對這門課程有很明顯的畏難心理，進而更加影響其學習效果[5]。因此，如何提高學生對這門課程的學習興趣，同時，讓學生在學習過程中能夠對課程內容深刻地理解和掌握，并能將其用于解決水利水電工程領域以及其他相關工程領域中的實際工程問題，是教師在進行教學方式優化時需要重點考慮的問題。

（三）實踐環節的學習成效不夠理想

“水工鋼結構”課程設計是“水工鋼結構”教學中一個重要環節，是培養學生理論聯系實際的一次專題實訓環節。通過對典型的、有代表性的已建或在建工程的實際資料分析，結合生產實際，進行平面鋼閘門設計，以提高學生的專業基本技能，為畢業后盡早適應工作打下基礎。因此，如何合理有效地安排課程設計環節顯得尤為重要。

目前華南農業大學水利水電工程專業的“水工鋼結構”課程結束后安排為期兩周的課程設計，通常是在理論課結束后再布置課程設計的內容。僅有兩周的設計時間使得學生無法充分思考工程設計問題，多數學生只是一味地套用課堂所講的規則和公式去完成課設任務，缺乏自己對設計的思考、理解和創新意識，達不到能夠解決實際工程問題的效果，與工業界要求差距甚遠。

（四）學生學習成效評價體系不全面

在對學生最終的學習成效進行評價方面，對于大多數的工科課程來說，通常主要是通過采用填空題、選擇題、判斷題、計算題、簡答題這樣的形式來考察學生對定量問題、封閉式問題的掌握情況。當問題的答案很明確，而且不涉及到個人觀點時，這樣的評價方式簡潔和較為客觀。這種評價方式也存在不可避免的缺點，它不能完全反映學生對知識的掌握程度和學習的努力程度。為能夠全面、綜合的對學生的學習成效進行評價，需要采用一種公正而全面的過程性學習效果評價機制，而且需要注重通過過程性考核和結果性考核的有機結合，來完善“水工鋼結構”課程的學生學習成效的考評機制。由于過程性評價不像期末考試那樣容易做到較為客觀的公平公正，因此，為盡量避免學生對自己的平時成績所期待的分數與老師給出的實際分數不一致而產生消極情緒，如何保證過程性考核的可靠性和公平性是教師需要重點考慮的問題。

二、“水工鋼結構”課程教學改革設想

（一）優化理論課教學

教學內容方面：根據學生的不同學習特點，充分準備教學資料，從圖片、數據、流程圖、虛擬仿真實驗、工程現場視頻等各角度對課程內容進行詮釋，以適應各類學生的學習特點。對課程內容化繁為簡，重點突出，減輕學生學習負擔，重點培養符合工程師要求的學生。結合工程實際案例，以解決實際工程問題為出發點，提高學生的學習興趣，讓學生能夠親身感受到自己所學知識是如何解決實際生活問題的。通過引入國際國內最新科研成果，提高學生的學習興趣。讓學生了解自己所學知識的重要性和未來的發展前景，在重點培養符合工程師要求的學生的同時，增強優秀學生的科研興趣，為科研界培養人才。隨著鋼材生產技術及加工工藝的創新發展，加之鋼結構具有的強度高、自重輕、抗震性能好等諸多優點，使得許多新型鋼結構型式不斷涌現，鋼結構的應用范圍越來越廣。另外，隨著人類社會的進步，工程與自然、社會、經濟、技術的協調和可持續性發展越來越受到重視和關注，而高等工程教育應該為此發揮積極響應和推進作用。因此教師應讓自己的教學內容緊隨時代的發展，體現時代特色，及時向學生介紹鋼結構的新工藝、新技術，強調水工鋼結構可持續發展的重要性，努力增強學生的生態文明及可持續發展意識。

教學形式方面：通過以學生為中心的課堂教學代替以教師為中心的課堂教學形式，兼顧不同學生的學習特點，以提高課堂成效。通過結合實際工程案例提出與課堂內容相關的一個特定問題，培養學生獨立思考問題的能力，也有助于評估學生在特定問題上的知識水平和學習效果。在講課前強調課程內容的適用性，同時也介紹從過去到現在知識狀況的進步，以及未來發展的思路。每堂課前留幾分鐘讓學生自己思考，同時也鼓勵學生相互合作解決這個特定問題。比如事先將學生分成若干小組（3至6人一組）。小組有五、六分鐘的時間討論課堂中要介紹的理論是如何解決實際問題或案例。每個小組指定一位發言人，在討論結束后向全班同學介紹這些想法。這個過程在教師授課開始前大約需要10分鐘。在這個過程中，學生將會把實際案例中的問題視為自己需要解決的問題，進而增強了他們的課堂參與度，增強他們的學習動機。課外給學生布置適當的作業，并留一些開放式作業。線上線下相結合，引導學生多形式學習，積極利用網絡平臺的優質教育資源進行課前和課后的學習。教師可以通過學校的“在線”教育平臺提前發布課程材料供學生預習和分配學習的任務。學生可以通過“在線”教育平臺提出各類專業問題，發表自己的見解，還可以及時跟老師反饋自己的學習情況，老師也能夠及時對課程作出相應地調整和改進，同時也能更進一步促進老師與學生的交流。

（二）強化課程實踐環節

培養學生良好的表達交流能力，分析解決問題的能力，將理論知識用于解決實際問題，解決復雜工程問題的能力，以及良好的團隊合作意識，是高等工科院校在培養能夠適用社會發展和行業需求的工科生時需要重視的問題。大學階段的課程設計在培養工科生的這些技能的過程中發揮著非常重要的作用。為加強對學生以上能力的培養以及解決目前“水工鋼結構”課程設計存在的問題，擬從課程設計內容、形式、時間安排、考核方式等方面進行改進[6]。

1. 選擇幾個典型的、具有不同功能的實際水閘工程資料作為背景材料。這樣不僅可供學生自主選擇，而且可盡量避免學生的設計內容相同，以促進學生根據不同的工程實際情況獨立自主完成設計。2. 在理論課開始階段，將課程設計的內容發布給學生，讓學生有盡可能多的時間熟悉和了解需要完成的課程設計內容，以便學生可以根據自己的學習情況自主選題。學生可以按照自己的學習進度，與小組成員協商討論，提前自主選題，根據自己的情況獨立完成學習目標。這樣不僅可以促使學生積極查找、搜集各類資料，積極尋找問題、分析問題和解決問題，并且可加強學生之間，師生之間以及學生與工業界人員之間的交流。在此過程中，老師應隨時關注和了解學生的進展情況，在注重學生的個性化培養及終身學習能力培養的同時，給予學生充分的引導。3. 在課程設計過程中應加強對學生環保意識的培養。設計不僅僅從穩定和安全方面考慮，還要考慮設計與自然、社會、經濟、社會之間的相互協調關系與可持續發展性。當學生在設計過程中，綜合考慮了能源與材料的損耗問題，長短期經濟效益，先進的科學技術，施工效率，維護和運行能力，材料的選擇、還原、回收、再利用、處置等可持續發展技術中的一項或某幾項時，可根據實際情況對最后的成績進行加分。4. 在課程設計中除了讓學生采用傳統的手算方法以外，還需引導學生積極使用ANSYS、ABAQUS等各種力學分析軟件進行設計或校驗，以及充分利用大一階段所學的C語言，或當前流行的Python等編程語言編制小型計算程序，以提高設計效率和鞏固提高學生的編程能力。另外，要求學生熟練使用AutoCAD軟件進行繪圖，以充分展示自己的設計成果。這樣不僅鞏固學生的繪圖能力，提高繪圖效率，同時為畢業后進入工程界工作，盡快適應工作崗位打下堅實基礎[7]。

（三）完善考核評價機制

如何對學生最終的學習成效進行評價呢？對于卷面考試題型，除了設置定量問題、封閉式問題，再適當增加開放式問題。制定詳細、全面、具體的過程性考核評價機制。根據教學期間學生特點等具體情況，靈活調整二者的權重，注重過程性考核與結果性考核的有機結合。

如何保證過程性考核的可靠性和公平性是教師需要重點考慮的問題。可靠性方面：教師可以在學期的不同階段，對學生的課前準備、課堂交流討論、課后作業完成情況等方面對學生進行評分。教師也可以讓一兩名優秀學生作為自己的助教，讓他們對全班同學的情況進行打分，幾者取平均分。公平性方面：制定一個詳細的能夠反映學生對知識的掌握情況以及個人觀點組織能力，書面和口頭交流表達能力等多方面能力的平時成績評分標準和細則，根據重要性的不同分別設置每一項的最高分，以及設置哪方面的加分項。另外對于“水工鋼結構”課程設計階段，學生完成的設計報告和圖紙也要分別制定詳細的個人和小組評分標準和細則。在課程開始之前告知學生評分標準和細則，讓學生知道最終課程所給出的成績包含的哪些方面和項目，學生自己需要如何做才能夠讓自己滿足這些要求。另外，教師在評分時應嚴格按照事先制定好的評分標準。平時成績和期末考試成績根據制定的權重，給出學生學習這門課最終的成績。

當我們制定好詳細的評分標準和細則后，也會使得老師對學生平時成績的評分過程變得簡潔，高效，而且更加可靠和公平公正，尤其是在有1-2名助教的情況下。學生也能夠通過自己所取得的各項分數，了解自己與老師所期待的學習成效之間的差距，并且他們會更加了解自己的短板，更清楚自己需要提高哪方面的能力。同時也培養學生良好的學習習慣和態度，促進培養學生終身學習的能力。因此，制定詳細具體的評分表并嚴格執行，對于考核評價機制能夠起到良好的改善作用。

三、結束語

目前我國鋼結構正處于高速發展期，隨著鋼材質量的不斷提升，鋼結構越來越廣泛地被應用于各類大型水工及建筑結構，“水工鋼結構”課程如何適應學科及社會發展需求，為社會培養具有扎實的鋼結構知識的優秀技術人才，是教師需要結合產業發展需求和教學實踐而不斷總結和反思的問題。因此，采用以結合產業發展需求、業界反饋信息、專業人才培養目標以及教學實踐經驗，開展教學改革課題研究是本文的特色。另外，在期末考試題型中設置合適的開放式問題，優化結果性評價。通過采用同人不同階段，不同人同一階段的過程性評價方法，以保障過程性評價方式的可靠性;通過采用制定詳細的，能夠反映學生多方面能力的過程性考核評價標準和細則，以保障過程性評價方式的公平性。通過分析總結教學實踐期間的具體情況，不斷優化結果性和過程性考核的權重，促進結果性和過程性考核的有機結合，是本文的創新點。同時，教師應注重自身專業能力的持續成長，除了需要不斷更新教學方法和體系，還需要通過進入企業進行學習交流，加強與工業界的行業交流，積極承擔社會服務工作等方式，豐富自己的工程經驗，結合社會需求不斷更新課堂內容，提高教學質量和成效，從而培養理論知識和實踐能力均較強的復合型人才。

參考文獻：

[1]教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見[Z].

2011-1-8.

[2]蔡映輝.改革開放三十年我國高等工科人才培養回顧及評述——基于教育政策的視角[J].國家教育行政學院學報，2008（12）：17-24.

[3]華南農業大學水利水電工程專業工程教育認證（EAC）自評報告書[R].2018-7-20.

[4]陳菊香，黃銘，魏松，等.“水工鋼結構”理論與實踐一體化教學改革探討[J].山西建筑，2019，45（2）：233-234.

[5]楊敬林，王璟.“水工鋼結構”課程教學方法探討[J].當代教育理論與實踐，2011，3（2）：67-68.

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[7]李會軍，李宗利.關于“水工鋼結構”課程教學改革的思考[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2014（12）：7-9.