“一帶一路”背景下鋼結構基本原理教學探討

馬亞飛 王磊

摘? 要：鋼結構因良好的力學性能已廣泛適用于大跨度橋梁、工業廠房和高層建筑。在知識快速更迭和國際化交流的背景下，傳統鋼結構基本原理教學模式已難以適應當前“一帶一路”新形勢下的人才培養需求。本文基于本科生鋼結構基本原理課程教學現狀，結合本科生的學習特點，分析了鋼結構基本原理教學中存在的主要問題，探討了鋼結構基本原理教學改革的若干措施與方法。將“一帶一路”背景引入本課程的教學過程中，有望進一步提高鋼結構基本原理教學質量和土木工程專業人才培養水平。

關鍵詞：土木工程? 鋼結構基本原理? 一帶一路? 教學探討

中圖分類號：TU391-4;G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）07（b）-0149-04

Some Thoughts on the Teaching Reform of Steel Structure Design under the Background of "the Belt and Road"

MA Yafei? WANG Lei

（School of Civil Engineering， Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hunan Province， 410114 China）

Abstract： Steel structures have been widely used in long-span bridges， industrial plants and high-rise building structures due to their excellent mechanical properties. Under the background of rapid change of knowledge and international exchange， the traditional teaching method for the design of steel structures is difficult to adapt to the requirements of the current new situation of the Belt and Road. Based on the current teaching condition of the design of steel structures for undergraduates， combined with the learning characteristics of the students， this paper analyzes the problems existing in this course， and the teaching reform methods of the design of steel structures are also discussed. The introduction of "the Belt and Road" strategy background is integrated into the teaching process to further improve the teaching quality and the training level of civil engineers.

Key Words： Civil engineering; Design of steel structures; The Belt and Road; Teaching reform

基礎設施建設是“一帶一路”合作倡議的優先實施領域，迫切需要為沿線國家培養一大批高素質的工程領域國際化人才[1-3]。近年來，我國工程技術的日漸成熟和大量工程專業人才儲備推進了基礎設施建設發展速度，一批重大和具有國際影響力的工程得以順利建成。2020年，我國交通基礎設施建設成績喜人，新增公路里程18.56萬km，新增橋梁3.45萬座、565.1萬延米。高等院校肩負著為國家建設輸送人才的重任，在當前“一帶一路”背景下，培養具有國際視野的土木工程專業人才尤為重要[4-5]。鋼結構具有輕質高強、材料可回收利用、適合標準化建造和裝配式施工等優點，在大跨度橋梁和高層建筑中得到廣泛應用。隨著綠色建筑的興起，鋼結構的發展得到了國家各部委的大力推廣。“一帶一路”國家戰略背景下，沿線國家基礎設施建設發展迅速。在此背景下，積極推動鋼結構基本原理教學改革具有重要的理論和現實意義。

受本科階段培養計劃學分總數的限制，本校鋼結構基本原理課程最早為選修課，隨著鋼結構、鋼-混組合結構的迅速發展，逐步將其過渡為限選課，新的教學計劃已經將其調整為專業必修課。從課程性質的轉變過程可以看出，該課程越來越受到重視。鋼結構基本原理是一門理論性和實踐性較強的專業基礎課。通過課程教學，旨在幫助學生掌握鋼結構的構造特點和適用范圍、理解鋼結構連接和鋼構件的工作性能、破壞特征以及設計計算方法。

近年來，高等院校教師已在鋼結構基本原理課程改革方面開展了很多嘗試。朱軍等[6]針對現階段裝配式建筑的迅速發展，通過線上和線下混合式教學的方式，將慕課和虛擬仿真技術融入到課堂教學，以應對新工科背景下應用型人才培養模式的轉變，提高了教學質量。卓德兵等[7]提出了“五結合”混合式教學方法，采用多元教學和一體化教學評價方式，激發了學生的學習興趣和積極性。黃春曉[8]在課程教學調研分析的基礎上，嘗試采用“項目教學法”，對改進鋼結構課程教學質量具有重要意義。莊一舟等[9]對多個年級的留學生進行了問卷調查，總結了教學中普遍存在的問題，針對課程特點并兼顧留學生的特殊性，提出了一系列教學改革建議以提高留學生的教學質量。趙博和程冠華[10]指出土木工程類專業課程改革，應從課程認知規律和學生的求知特點尋求突破口，采取多樣化教學方式并加強實踐教學。葉華文等[11]針對鋼結構設計原理雙語教學過程中存在的難點，通過教學實踐提出了基于極限狀態設計的雙語教學模式，綜合運用不同教學方式來提高學習效果。向敏和廖平[12]通過研究當前土木工程專業中“鋼結構基本原理”的教育現狀，提出了教學理念改變、考評方式完善等多維教學建設措施，發現學生的專業知識和價值觀念明顯提升。上述這些教學措施對鋼結構基本原理的教學改革提供了很多思路，但針對一帶一路背景下的教學改革措施涉及的偏少。

為此，本文針對現有鋼結構基本原理教學中存在的主要問題，從“一帶一路”背景下人才培養特點出發，針對鋼結構基本原理課程的本科教學體系，結合筆者在教學過程中積累的一些經驗，從教學思維、教學形式和教學方法，并結合目前迅速發展的互聯網技術，對鋼結構基本原理教學提出自己的一些思考。

1? 提升教學效果的若干思考

1.1 把握內容前沿

傳統鋼結構基本原理教學內容主要根據專業方向分別授課，這就會涉及不同的設計規范，如《鋼結構設計標準》（GB50017-2017）、《公路鋼結構橋梁設計規范》（JTG D64-2015）。橋梁工程專業授課內容主要以鋼結構和組合結構橋梁為背景，工民建方向主要涉及住宅和工業廠房。實踐表明，畢業生的就業崗位并非與其專業方向完全相符，按小專業方向授課越來越不符合現代通識教育大背景下的教育理念。因此，這對教材的編寫提出了很大的挑戰。

隨著計算機技術的發展，“大數據”和“互聯網+”技術充斥著各個技術領域。人工智能日益普遍，應用范圍越來越廣，如裝配化快速施工技術、3D打印技術、長期性能智能監測技術等。這些新技術的應用對鋼結構基本原理教學提出了更高要求。為使鋼結構基本原理適應新時代的教學要求，可增加新的教學案例，以反映行業領域內現代重大工程的先進水平。任課教師往往同時從事該領域的科學研究工作，可引入相關的最新科研成果，對其進行介紹，如鋼結構的損傷監測新方法等。這將有利于學生更為全面地了解鋼結構全壽命周期內存在的問題以及相應對策，培養和激發學生對科研的興趣。教師還可以擴展鋼結構新材料、新型結構體系、新型構造細節、新理論和新方法等知識，讓學生成為推動鋼結構技術發展與工程應用的儲備智庫。另外，針對“一帶一路”背景下的國際化專業人才需求，增加不同行業規范、中外規范的對比教學，拓寬學生視野。如房建和橋梁等由于使用功能不同，所選取的設計規范間存在一定差異，教師應向學生闡明不同類型鋼結構承的受外荷載不同，在設計參數的選取上會存在一些差別。

1.2 改變教學思維

課堂教學和科學研究的關系一直是教師談論的話題。一些高校將教師分為教學型、教學科研型和科研教學型，并以此來分配教學工作量，不同類型教師的工作重心不同。事實上，課堂教學可以參照學術報告的思維方式。科研工作者在做學術報告時，往往會把問題的研究背景和意義、研究方法和主要創新點等通俗易懂的介紹清楚。這往往需要花費大量時間來整理學術報告的內容和提綱，搜集補充資料，美化圖表，使人眼前一亮，目的是吸引聽者的眼球。傳統填鴨式的教學理念在一定程度上固化了高等院校教師的思維方式。教師要把每一節課堂教學內容均視為一個內容豐富、邏輯縝密的學術報告，課件精益求精，重要知識點的來龍去脈交代清楚，引導學生參與到發現問題、提出公式以及給出相應的措施中去，鼓勵學生以探索的視角深入理解課程知識重點和難點，培養學生對問題的洞察力和積極探索精神。

通過查閱大量文獻資料，將課程知識點內容背后的人文故事加以介紹，必然會吸引學生的眼球，當然這對課件的要求較高。本質上，教師課堂教學和學術報告均為陳述故事，通過講故事的方式實現授課內容的生動講解。鋼結構基本原理為土木工程專業課，要求任課教師對該領域有深入且系統的研究。研究涉及的范圍較廣，任課教師往往有自己的研究方向，在某些方面較為深入，但并非所有環節均那么深入。由于科學研究項目的專業性，為更好地利用師資力量，可以考慮改進授課形式，允許2名以上任課教師共同完成一門課程不同章節的教學內容，發揮相關領域教師的專業特長，進而達到較好的教學效果。

1.3 靈活教學形式

傳統教學領域與互聯網技術結合方面仍有較大的探索空間。課堂教學形式與“互聯網+”技術相結合，可以選擇嘗試采用微課、雨課堂、慕課等教學形式，也可以線上線下相結合。教師通過網絡互動平臺，在線收集學生問題和疑惑較多的知識點，通過整理備課檔案，對這些知識重點標注，并準備一些隨堂測驗對知識進行鞏固，學生課后還可反復觀看教師對知識點的講解，靈活方便。現有的智能教學系統或線上評測系統，可將教師從重復大量作業測評中解放出來。此外，利用線上系統進行測評，不僅能實現對學生學習情況的平時高效考核，還能基于積累的測評數據準確分析學生對課程的掌握情況。與傳統教學方式相比，這些新技術能夠大幅度提高教學效果評價效率，同時增強問題反饋的及時性，充分激發學生的學習興趣。

另外，現階段本校鋼結構基本原理課程將國內本科生教學和國外留學生分開授課。本校留學生大部分來自“一帶一路”沿線國家，筆者在教學過程中發現，沿線國家部分留學生存在基礎知識薄弱的問題。由于留學生數量非常少，可以考慮將中外學生融合在一起共同授課，促進中外學生的語言和文化認同。另外，在課程考核方面，建議布置開放性或探索性的作業和思考題，與“一帶一路”背景下創新性、開放性的國際化需求相適應。

1.4 強化責任意識

責任意識重于泰山。學校應引導任課教師重視強化土木工程專業課程教學中的責任意識教育，廣泛深入地挖掘專業課內容中的人文元素，自覺推進育人與專業協同教育。在教學過程中，教師可將改革開放40多年來國家基建發展案例引入課堂，介紹“新基建”即將帶動的行業發展，突顯我國集中力量辦大事的優越社會制度。通過港珠澳大橋等一批超級工程的建造過程，引導學生認真思考個人發展、行業科學技術進步與國家發展的關系。引入人文教育引導學生樹立遠大理想和正確的價值觀，培養具有社會責任感和豐厚知識底蘊的高素質人才。同時，培養他們的自豪感，因為土木工程結構需滿足人們數十年甚至數百年的正常使用。

當前深化改革的大趨勢下，以往粗放式的土木工程建設必然無法繼續延續。鋼結構對環境影響小，工業化程度高，施工周期短，材料可循環利用，在發達國家已被廣泛采用。專業任課教師在課堂授課過程中，應重視樹立綠色發展理念，讓綠色發展深入人心。

2? 結語

鋼結構作為土木工程專業的一門重要專業課，圍繞“一帶一路”背景下鋼結構基本原理課程教學，結合“一帶一路”發展戰略的人才需要，改變教學思維，科學規劃教材內容，適當增加實踐教學，創新課堂教學方式，優化教學方法，與時俱進，將新技術、新工藝、新成果融入到鋼結構教學中，以提高教學效果和人才培養質量。本文旨在加強通識教育、拓寬教學內容、提升學生興趣和實踐能力，培養更多“一帶一路”沿線國家工程建設所需要的鋼結構方面的高水平專業人才。

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