楊勇 薛亦聰 史慶軒 門進杰
摘要:西安建筑科技大學的混凝土結構設計課程是土木工程專業核心課程和國家首批一流本科線下課程,課程內容主要包括混凝土梁板結構、單層工業廠房結構、多高層建筑結構。在專業教育的同時,為培養學生的家國情懷、科學精神、工匠精神、法治精神、擔當精神、人文素養,以更好提升學生綜合素養,課程教學團隊充分依托“名師、名課、名專業”三方面優勢,提出專業教育與思政教育深度融合的“雙核心”課程建設理念,重點開展課程思政教學體系設計、課程思政教學模式創新、課程思政案例庫建設等工作,初步形成“三階段”教師課程思政教學能力提升體系、“四要素”課程思政教學體系、“五形態”課程思政教學方式和“六模塊”課程思政案例庫,構建立體化的課程思政教學模式。
關鍵詞:課程思政;混凝土結構設計;教學體系;教學模式
中圖分類號:G6423;TU375?? 文獻標志碼:A?? 文章編號:1005-2909(2021)03-0100-08
西安建筑科技大學是“土建老八校”之一,其土木工程專業辦學歷史悠久,是1995年首批住建部評估通過專業之一,并在2000年、2005年、2013年先后3次以優秀成績通過住建部專業復評。長期以來,土木工程專業持續深入開展專業建設深化改革和內涵建設,在專業建設方面取得顯著成效, 2002年獲準為陜西省名牌專業,2008年獲準為國家級特色專業建設點,2010年入選教育部首批“卓越工程師教育培養計劃”試點專業,2012年獲準為國家綜合改革試點專業,2017年入選首批陜西省“一流專業”建設項目,2020年入選國家首批建設“一流專業”。
混凝土結構設計是土木工程專業核心課程和國家首批一流本科線下課程,課程內容主要包括混凝土梁板結構、單層工業廠房結構、多高層建筑結構,可挖掘大量的課程思政元素與素材。為更好提升學生綜合素養,堅定學生理想信念、加強品德修養、增長知識見識,進一步培養學生的家國情懷、科學精神[1-3]、工匠精神、法治精神、擔當精神、人文素養,課程教學團隊充分結合“名師、名課、名專業”三方面優勢,從“內容、載體、效果”三方面著手,提出專業教育與思政教育深度融合的“雙核心”課程建設理念,努力挖掘課程思政內容,建設課程思政教學案例,創新課程教學方式,重點開展課程思政教學體系設計、課程思政案例庫建設、課程思政教學模式創新工作,探索建設了 “四要素”課程思政教學體系、“五形態”課程思政教學方式和“六模塊”課程思政教學案例庫,基本形成了立體化的課程思政教學模式和教學體系。
一、“雙核心”課程思政建設理念
(一)專業核心主干課程
混凝土結構設計是土木工程專業的核心主干必修課程,課程40學時、2.5學分,面向土木工程專業三年級本科生開設。課程先修課程為土木工程材料、結構力學、混凝土結構設計原理,后續課程為高層建筑結構設計、結構抗震設計,是土木工程專業的第一門“結構設計課程”,在課程中將重點介紹混凝土樓蓋結構、單層廠房排架結構、框架結構等結構體系的內力分析方法,主要包括單向板肋梁樓蓋的內力(彎矩、剪力)包絡圖法、彎矩調幅法、實用查表計算方法,雙向板肋梁樓蓋的彈性內力計算法、實用查表法和塑性內力分析的機動法、極限平衡法、條帶法,排架結構內力分析的剪切剛度分配法,框架結構豎向荷載內力分析的分層法和彎矩二次分配法,框架結構水平荷載內力分析的反彎點法和D值法,總計13種結構內力計算方法,而這些方法也是土木工程結構內力分析的主要方法,圍繞這些方法涉及的結構布置、塑性鉸、內力重分布、塑性鉸線、塑性極限分析、廠房荷載傳遞、廠房整體空間作用、框架內力及
變形計算、結構概念設計等一系列重要概念和理論,因此,課程對于土木工程專業人才培養極其關鍵和重要。
(二)課程思政核心課程
首先,如前所述,混凝土結構設計包含了工程結構的重要分析理論和方法,而這些理論和方法均是經過幾代人一步步發展完善形成的,在發展形成過程中所蘊含的前輩們勇于創新、追求卓越、追求完美的科學精神、科學態度和科學方法是很好的課程思政素材,在課程教學中可以凝練和發揮其作用,激發學生的科研興趣。其次,課程講解中涉及大量的實際工程案例,包括重大標志性工程案例和一些工程事故案例,這兩者分別用于培養學生追求卓越的創新精神、工匠精神和責任法治意識、工程倫理意識及職業規范素養。另外,在重要理論方法和工程案例講解中,均涉及大量的杰出人物和專家大師,包括理論方法、技術創新、工程應用等方面的前輩、專家和學者,這些人物事跡的介紹,對培養學生的家國情懷、科學精神、工匠精神、責任意識、擔當意識、人文關懷都具有很好的作用和意義。因此,教學團隊將課程定位為專業教育與課程思政教育深度融合的“雙核心”課程,努力將課程打造成專業教育的核心主干課程和課程思政的核心主干課程。
二、“三階段”教師課程思政能力提升體系
混凝土結構設計課程面向土木工程專業三年級學生開設,在大三上學期(第五學期)開課,每期上課學生數約300人(10個自然班),課程教學采用教學團隊模式開展,每個教師承擔兩個自然班的課程授課任務。課程教學團隊構建了“三階段”教師課程思政能力提升體系[4-5],以整體提升教學團隊課程思政教學能力和教學水平。
(一)培訓提升階段
依托學校教師發展中心、教務處和學院組織的課程思政教學相關培訓和報告,組織教師參加思政教學培訓、思政案例研討,學習思政專家報告。課程教學團隊先后組織教師參加“深化師德師風建設,造就新時代高素質教師隊伍” 專題培訓、西北聯盟課程思政系列講座、高校課程思政建設系列專題研討會、學校教師發展中心組織的系列課程思政講座等。上述培訓和研討活動,對于提高教學團隊教師對課程思政的認識,調動團隊教師開展課程思政的積極性,全面提升教師的課程思政能力發揮了非常重要的作用。
(二)主動投入階段
課程教學團隊還積極開展課程思政教學模式和教學方法專題研究,組織教學團隊挖掘凝練課程中的思政元素和思政資源,進行課程思政教學設計,不斷建設和拓展課程思政教學案例。經過上述活動,教學團隊教師充分認識課程思政的重要性,體會到課程思政教學的意義,并越來越能感受到課程思政對提高學生學習熱情、學習興趣的積極作用,教學團隊教師均更加積極主動地開展課程思政教學。
(三)示范引領階段
課程教學團隊包括國家“萬人計劃”教學名師入選者、國家級教學名師獎獲得者白國良教授,陜西省“特支計劃”教學名師入選者、陜西省教學名師獎獲得者史慶軒教授,陜西省教學名師獎獲得者、寶鋼優秀教師獎獲得者楊勇教授,寶鋼優秀教師獎獲得者門進杰教授等成員。上述成員在課程思政教學中充分發揮示范引領作用,積極主動對接課程思政最新要求,深入理解課程思政的價值,全力開展和推進課程思政研究與實踐,將所承擔班級的課程打造成專業教育與思政教育融合的“名師示范課”,對團隊其他教師,尤其是年輕教師起到了很好的示范作用,有利于促進其課程思政教學水平的提高。
三、“四要素”課程思政教學體系
為切實推進課程思政教學,課程團隊分別對建設機制、思政資源、教學模式、教師隊伍4個要素進行了統籌設計和整體規劃,形成了 “四要素”課程思政教學體系。
(一)“三進”課程思政建設機制
在保障機制方面,形成了課程思政進培養方案、進教學大綱、進實踐環節的“三進”建設機制。在土木工程專業本科人才培養方案中,混凝土結構設計課程在人才培養方案的畢業要求支撐矩陣中確定為畢業要求“職業規范素養”的主干支撐課程。在混凝土結構設計課程教學大綱中具體給出課程思政教學設計表(表1),明確課程思政教學目標、授課章節和課程思政融入點。同時,在混凝土樓蓋結構課程設計和混凝土單層廠房結構課程設計兩個課程設計環節中,也明確提出課程思政的要求,通過課程設計來加強責任意識和環保意識等方面的教育。
(二)“三類”課程思政教學資源
主要形成了杰出人物、科學研究(經典理論、科研創新、技術發展)、典型工程的“三類”課程思政教學資源(具體見表1的課程思政融入點)。在杰出人物方面,通過介紹老一輩杰出人物愛國奉獻、不畏艱辛、愛崗敬業的先進事跡,培養學生的家國情懷和責任擔當精神;通過介紹新一代杰出人物的創新成果和創新技術,在拓展學生專業認知的同時,激發學生勇于創新、勇于探索的熱情,引導學生熱愛專業、熱愛科學、追求卓越。在科學研究方面,通過講解經典理論方法的原理及發展過程,讓學生了解經典理論由淺入深、不斷發展、不斷完善的過程,了解一代代前輩的努力和貢獻;通過介紹國內學者專家和本校教師在混凝土結構方面的科研創新、技術創新成果,讓學生在深刻掌握經典理論方法、了解學科前沿的同時,潛移默化地培養其科學研究精神。在典型工程方面,通過介紹重要標志性超高層建筑,來增強學生的文化科技自信和專業歸屬感、認同感,通過介紹典型工程事故案例,加強學生的責任意識、法治意識、安全意識、工程倫理和職業規范素養。
(三)“三講”課程思政教學模式
為提高課程專業教育和課程思政效果,教學團隊探索“課堂講、專題講、實踐講”的“三講”教學模式。課堂講,主要是傳統的課堂講授;專題講,課程團隊定期在課外對典型工程、創新技術、杰出人物等開展專題講座和專題討論;實踐講,主要是帶領學生參加生產實習、課程設計、社會實踐,結合實際工程對學生講授技術創新、責任意識、安全意識的重要性。
(四)“三師”課程思政授課隊伍
為加強課程思政教學效果,在課堂授課同時,聘請學校馬克思主義學院的思政課教師針對國家“十四五”規劃、鄉村振興等重要專題進行課外專題講座,同時還邀請杰出校友和校外專家為學生開展典型工程案例講座,從而形成了“主講教師、思政課教師、校外工程師”的“三師”授課隊伍。
四、“五形態”課程思政教學方式
(一)“每課一人物”
混凝土結構設計課堂教學中,在每堂課最后都要用2~3 min,采用ppt形式專門介紹一個與該課程教學內容相關的杰出人物,介紹其在科學研究或工程應用中的貢獻,在有效鞏固課堂教學知識的同時,拓展學生知識面,并有效激發學生學習興趣和愛國愛專業的情懷。
(二)“每法一導圖”
在每個重要理論方法講解后,繪制思維導圖,詳細介紹該主要理論方法的發展完善過程,培養學生科學態度和科學精神。
(三)“每點一案例”
在重要知識點的課堂教學中,適時介紹與該堂課程知識點相關的工程案例,在工程案例選擇和講解時,設置課程思政要素和元素,以實現專業教育與課程思政的有機融合。
(四)“每章一專題”
混凝土結構設計課程包括四章內容,每章課都利用課外時間開展一個與該章節內容密切相關的科研創新成果或工程技術創新專題。
(五)“每周一討論”
每周組織學生線上開展一次專業討論,主要方式是每周布置一個包含課程思政內容的討論主題,讓學生以小組的形式進行資料搜集和整理,在班級微信群發布和討論,引導學生挖掘和思考課程思政元素,開展課程思政教育。
五、“六模塊”課程思政教學案例庫
課程教學團隊在多年來的課程教學過程中,積累了大大小小近30個課程案例。近年來,按照課程思政教學目標,將課程案例庫進行梳理,形成了杰出人物、重大工程、典型事故、經典理論、科研創新、技術革新共“六模塊”的課程思政教學案例庫。
(一)杰出人物模塊
在“每課一人物”環節分別介紹了混凝土結構領域的趙國藩、孫偉、沈聚敏、陳肇元、呂志濤、丁大鈞、童岳生、趙鴻鐵、聶建國、周緒紅、呂西林等20位專家院士的事跡和業績。
例如,采用專題模式,對清華大學聶建國院士在鋼-混凝土組合結構的研究進行介紹。首先,
介紹鋼-混凝土組合樓蓋、壓型鋼板-混凝土組合樓板、鋼-混凝土組合梁等基本概念和特點,再從鋼-混凝土組合梁、大跨復雜組合樓蓋空間、高性能鋼-混凝土組合結構高層建筑、高性能鋼-混凝土組合橋梁、抗拔不抗剪栓釘、預制裝配式組合結構、鋼-混凝土海洋工程、鋼-混凝土地鐵工程等方面介紹其創新成果、工程應用以及工程應用帶來的社會效益和經濟效益,有效激發了學生對土木工程專業的認同感和對科學研究的興趣與熱情,最后,介紹聶建國院士對待土木工程事業的熱愛、平時工作的敬業愛崗和對建設事業的責任擔當,讓學生強烈感受到榜樣力量,給青年學生注入無窮的精神力量。
(二)重大工程模塊
先后講解了上海中心大廈、環球金融中心大廈、臺北101大廈、深圳賽格廣場大廈等10個重點工程項目。
例如,采用專題模式對上海中心大廈、臺北101大廈兩個超高層建筑進行對比分析,詳細介紹了兩個超高層建筑的結構概況和結構方案,并
分別
對兩個建筑采用的消能減震技術進行對比。同時,結合環球金融中心、深圳平安大廈等超高層建筑的介紹,向學生展示中國土木工程領域在超高層建筑方面的成就,讓學生深刻認識到中國從“土木弱國”到“土木大國”再到“土木強國”的輝煌成就,極大提升了學生的科技自信和文化自信,鼓舞學生努力學習,將來積極投身于建設土木工程強國、實現
土木工程現代化的偉大事業中。
(三)典型事故模塊
先后介紹了“無梁樓蓋工程事故案例”“泉州佳欣酒店倒塌事故”等5個案例。
例如,在“無梁樓蓋工程事故案例”專題中,介紹了近年來國內各無梁樓蓋工程事故情況,講解無梁樓蓋的受力機理和主要破壞機制。給學生講解中國建筑科學研究院白生翔關于無梁樓蓋工程事故的解釋和分析。結合韓國三豐百貨大廈的倒塌事故指出,在施工階段的細小錯誤,運維階段的低級錯誤和疏忽麻痹,皆可導致重大災難。通過案例講解和分析,
強調工程設計、施工運維等方面對結構安全的重要性,讓學生樹立全方位的安全意識和強烈的責任意識。
(四)經典理論模塊
在“每法一導圖”環節總結了內力包絡圖法、彎矩調幅法、連續多區格雙向板彈性內力計算方法、機動法、剪切剛度分配法、D值法的建立過程。
例如,在“內力包絡圖法”思維導圖講解中,首先回顧和串講包括單向板雙向板概念、支座形式簡化、計算跨度取值、折算荷載考慮、活荷載不利布置、內力包絡圖、控制截面、設計截面等一系列概念和問題,強調這個方法建立過程中每一個環節、每一個步驟的精妙之處,都是追求卓越的科學精神、科學態度的體現,是一批又一批杰出學者專家對這個看似簡單方法的不斷完善和智慧貢獻。
在 “彎矩調幅法”思維導圖講解中,首先回顧和串講包括塑性鉸概念、塑性鉸特點、塑性鉸轉動能力影響因素、內力重分布、彎矩調幅法概念、彎矩調幅法要求和規定、彎矩調幅法計算過程、彎矩調幅法實用查表計算方法等概念和方法。通過
概念和方法的講解,從結構塑性和內力重分布的概念引申出做人做事的塑性和韌性,教育和引導學生要有足夠強的塑性和韌性,要有能經受挫折、百折不饒的精神,從內力重分布角度講解系統韌性和團隊協作合作的重要性。通過塑性設計方法和彈性設計方法的對比,
再次強調科學研究追求卓越、止于至善的精神,最后從塑性設計方法要兼顧承載能力、變形和裂縫角度,引導學生在生活和工作中也要注意和注重有機協調與平衡,做事做人要把握度、不能太偏執和走極端。
(五)科研創新模塊
在“每章一專題”環節,先后介紹了重慶大學周緒紅院士的鋼管約束混凝土結構研究成果、華南理工大學吳波研究員的再生
塊體混凝土結構研究成果、清華大學馮鵬教授的起波鋼筋混凝土結構研究成果等校外專家創新研究成果,并介紹了本校史慶軒教授的高強箍筋約束混凝土結構研究成果、鄧明科教授的高延性混凝土研究成果、楊勇教授的部分預制裝配型鋼混凝土結構研究成果、預應力鋼帶加固混凝土結構研究成果等課程團隊教師的創新研究成果。
例如,采用專題模式,對華南理工大學吳波研究員的“再生塊體混凝土結構研究成果”進行系統講解,介紹再生混凝土的生態保護意義、社會意義和工程實踐意義,以及再生混凝土的研究現狀和研究成果,再進一步介紹吳波研究員創新發明的再生塊體混凝土結構技術,最后通過文獻講解的方式,介紹吳波研究員圍繞創新技術開展的材料本構、梁、柱、樓板方面的研究成果及工程應用案例,讓學生了解專家學者的家國情懷,以及對科學研究循序漸進、認真探索、不斷鉆研的科學方法、科學態度、科學精神,同時,也讓學生了解科學研究和創新創造的工程實踐意義、理論意義和社會意義,增強和提高學生的學習熱情和學習興趣。
(六)技術革新模塊
在“每周一討論”環節,先后介紹了預制裝配式混凝土結構、組合樓蓋、疊合樓蓋、鋼管混凝土疊合柱廠房、鋼管混凝土格構柱廠房、部分外部混凝土組合結構(PEC結構)等新技術及其應用。
例如,采用專題模式,對預制裝配式混凝土結構進行案例講解和討論,介紹目前預制裝配式混凝土結構的主要類型和主要體系,并對各種體系的優缺點進行了對比分析,結合實際工程案例,對各種預制裝配式混凝土結構體系的裝配方式和連接方法進行了分析,介紹課程教學團隊創新發明的部分預制裝配型鋼混凝土結構體系,并組織學生討論預制裝配式混凝土結構當前的挑戰和未來前景。通過這一專題的講解,讓學生對預制裝配式混凝土結構有所了解和認識,同時也激發了學生對技術革新和創新的濃厚興趣和熱情。
六、結語
混凝土結構設計課程是西安建筑科技大學土木工程專業的一門核心主干課程,是土木工程專業本科生的第一門“結構設計課程”。多年來,課程教學團隊高度重視該門課程的建設與改革,在強化該門課程專業教育核心地位的同時,充分認識到該門課程思政教學的重要性和必要性,高度重視該門課程的課程思政教學和研究,并開展了系列探索和實踐,基本形成了該門課程的立體化課程思政教學體系,具體工作和初步成果主要有:
(1)提出“雙核心”課程思政建設理念,確立專業核心課程和課程思政核心課程的“雙核心”地位。
(2)形成了積極參與階段、主動投入階段和示范引領階段的“三階段”教師課程思政能力提升體系。
(3)從建設機制、思政資源、教學方式、授課教師四方面著手,構建了“四要素”課程思政教學體系。
(4)創新了“每課一人物” “每法一導圖”“每點一案例”“每章一專題”“每周一討論”的“五形態”課程思政教學方式。
(5)初步構建了杰出人物、重大工程、典型事故、經典理論、科研創新、技術革新等 “六模塊”課程思政教學案例。
通過上述探索和實踐工作,該門課程在課程思政教學方面確實有了明顯的發展和進步,于2021年被評選為陜西省首批課程思政示范課程。同時,該門課程在專業教育方面也有顯著提高和發展,于2020年入選國家首批一流本科課程(線下課程),課程授課教師連年被評為校級優秀主講教師,課程授課團隊多名教師獲評寶鋼優秀教師獎、陜西省教學名師獎和國家教學名師獎,授課班級的學生考研比例顯著提高,學生參與創新創業競賽獲省部級以上獎項的比例也逐年提高。
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The practice of a professional skill and ideological-political teaching double-core course
based on the teaching masters, certificated course and discipline:
ideological and political teaching research and practice of the course of design of reinforced concrete structures
YANG Yong, XUE Yicong, SHI Qingxuan, MEN Jinjie
(School of Civil Engineering, Xian Univ. of Arch. & Tech., Xian 710055, P. R. China)
Abstract:
The course of design of reinforced concrete structures of Xian University of Science and Technology is one of the core courses of civil engineering, and meanwhile is one of the first-class offline courses for undergraduates in China (the first batch). The content of this course includes the design of RC slabs, single-story industrial plants structures and multi-story building structures. With the aim to improve the professional skills of undergraduates comprehensively by raising the spirits of patriot, science, craftsmanship, law, responsibility and humanity, the teaching team creates a professional skill-ideological and political teaching double-core course construction idea based on teaching masters, certificated course and discipline. Meanwhile, the team focuses on the system design, mode innovation and case base formation of ideological and political teaching, and the three-stage system for teaching skill improvement, the four-element system for teaching process, the five-pattern system for teaching methods and the six-module system of case base are preliminarily formed to conduct a three-dimensional ideological and political teaching system.
Key words:
curriculum-based ideological and political education; design of reinforced concrete structures; teaching system; teaching mode
(責任編輯 周 沫)