新工科背景下多媒體課件制作研究與探索

焦晉峰 郭秀華 邢穎 陳鵬程 樊麗軒

摘要：新工科的提出對土木工程專業課程多媒體課件賦予了新內涵。基于新工科專業建設和土木工程行業裝配式建筑大發展的新形勢，分析總結了目前高校專業課程多媒體課件制作的現狀，提出了多媒體課件制作的四項原則——教學性、靈活性、創新性和人文性，并以太原理工大學鋼結構設計基本原理課程為例，詳述了多媒體課件制作的基本思路。范例展示的多媒體課件內容豐富、時代特征強烈、地域特色明顯、思政理念深入、適用情形廣泛，實踐表明課堂效果良好，可為類似工科專業課程多媒體課件制作提供一定的參考。

關鍵詞：新工科;多媒體課件;裝配式建筑;鋼結構設計基本原理

中圖分類號：G642.0;TU391?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2022）02-0145-07

2017年2月以來，教育部積極推進“新工科”建設，先后頒布了“復旦共識”“天大行動”等指導性文件，為我國高等工程教育改革帶來了新機遇，指明了新方向，開拓了新路徑。2020年，天津大學提出“新工科2.0版本”，引領高等教育“質量革命”走向深入。此外，李克強總理在《政府工作報告》中強調：積極推廣綠色建筑和建材，大力發展鋼結構和裝配式建筑，加快標準化建設，提高建筑技術水平和工程質量。在 “新工科”建設和行業發展大背景下，作為培養土木工程領域骨干力量的土建類高等學校相繼開展了相應的教學改革、創新與探索，以培養適應社會發展需求的高質量工程技術人才。

鋼結構設計基本原理是土木工程專業必修的專業基礎課之一，是建筑鋼結構設計專業課程的前期課程，旨在講解鋼結構材料、連接和基本構件設計理論，相關高校土木工程專業均開設此課程[1]。2011年，國家《高等學校土木工程本科指導性專業規范》明確規定，土木工程專業本科生應掌握：鋼結構的特點、應用及破壞;鋼結構的連接;鋼結構構件的強度、穩定計算與分析;鋼構件截面設計方法;熟悉鋼結構正常使用極限狀態計算與分析;鋼結構整體分析原則和思路、構件的計算長度等。

然而，盡管近年來我國相關鋼結構設計標準或規范已逐步完成更新，教材內容相對過去大幅增加，但是新的教學案例未能及時補充，課堂講授內容與當前工程建設和發展存在一定的脫節，教學理念落后于土木工程領域內綜合化及產業化的發展。此外，鋼結構設計基本原理教學內容眾多，傳統的教材知識點羅列現象明顯，缺乏與實際工程案例的關聯，加之傳統的教學方法側重于“師講生學”，缺乏相應的課程實踐，學生學習興趣不高，課堂氣氛欠佳。因此，傳統的多媒體課件已無法滿足新工科教育和行業發展的基本需求，全面貫徹“新工科”教育理念，密切關注鋼結構行業領域內的大發展，對土木工程專業鋼結構設計基本原理多媒體課件進行系統、深入地研究與探索具有重要的指導意義。

一、多媒體課件制作現狀

多媒體課件具有內容豐富、圖文并茂、形式新穎等優勢，已廣泛應用于大學課堂教學中，其對培養高素質人才有著強大的助推作用[2]。因此，制作高水平的多媒體課件非常必要。就其制作現狀而言，主要存在以下問題。

（一）重“搬遷”、輕“思考”

目前，課程所采用多媒體課件來源主要有同一教研組相同課程授課教師、求學期間導師團隊、網上資源、購買教材附帶和自制課件等5種。考慮到多媒體課件制作任務繁重、耗時費力、授課對象等特點，大部分教師一般選取既有課件，結合時間成本等其他因素，往往對課件制作者的初始設計意圖缺乏深入了解，僅僅局限于對既有課件進行簡單修改便用于教學。針對這種“拿來主義”的課件，再考慮到其是否接地氣，教學經驗尚淺的教師往往難以駕馭，輕則教學過程磕磕絆絆，重則完全“照本宣科”。此外，個別多媒體課件制作粗糙，完全是教材的“Word”版本，字體小、內容繁多，無法體現教學重點和難點，這種課件對學生學習興趣影響深遠，教學效果無從談起。

（二）內容“舊”、更新“慢”

就鋼結構設計基本原理這門專業基礎課程而言，主要教學內容包括材料、連接和構件三大部分。隨著相關國家規范或標準歷經數次更新，其中部分條文內容較原版本規定更加嚴格，但實際上高校教學所采用的課程教材更新間隔時間過長，導致課堂教學的有關內容和多媒體課件基本不變，致使后續課程設計和畢業設計一如既往，畢業后參加工作發現求學期間所學知識與現行規范或標準規定有所偏差。此外，裝配式鋼結構建筑的各種利好政策和最新的鋼結構相關科研研究成果，為鋼結構發展又迎來一個新的春天，但對照現有多媒體課件關于此項內容描述卻寥寥無幾，無形加大了學校和企業對人才培養理念之間的鴻溝。

（三）重“課件”、輕“板書”

板書和多媒體課件作為課堂教學的重要手段，合理搭配可起到事半功倍的效果。而目前高校普遍存在 “重科研、輕教學”的現象，部分教師尤其是新進入職的青年教師，過度追求科研項目和論文，對本科教學重視不足且投入精力不夠，課堂基本上主要采用多媒體課件進行“填鴨式”教學，板書少，甚至一字不落地再現課件內容。教學過程中出現非正常情況，如停電或多媒體設備異常等，則顯得手足失措、尷尬不已。

（四）專業“淺”、育人“乏”

“少則得，多則惑”。近年來，土木工程本科教學大綱屢屢修訂，土木工程專業課程課時大幅削減，如鋼結構設計基本原理，由原先的44學時減為36學時（課堂教學），但教學內容保持不變。在確保教學內容和教學質量不變的前提下，只能將課件內容適當刪減，部分難點和重點由此被刪除，致使專業深度變“淺”。此外，多媒體課件中思政教育體現不夠，對專業和“立德樹人”之間的聯系思考較少，與當前“新工科”提倡的精神不相稱，導致人才培養單一化，缺乏對國家、對社會及對家庭的思考，造成培養的人才往往體現出“精致利己主義”。

二、多媒體課件制作原則

作為課堂教學的重要組成部分，多媒體課件在制作過程中宜遵循下列原則[3-6]。

（一）教學性原則

在大學教學中，多媒體課件不僅有利于“師教”和“生學”，更有利于課堂結構優化和教學效率提高。因此，多媒體課件制作應充分考慮學科專業背景、課程教學目的和教學內容、所在學校學生的實際學情等因素，尤其在課程教學重點和難點內容選取上，應結合教學不同內容、特點選取合適的教學方法。例如：無法演示或難以演示的教學重點內容、與課程相關的國家產業政策和典型工程案例等信息，相對常規教學手段而言，多媒體教學顯得游刃有余;專業性強的課程教學輔助試驗和教學工程案例則可采用“傳統教學和多媒體教學”相結合;課程教學中重要計算公式的推導講解則宜采用板書方式進行。

（二）靈活性原則

2003年非典疫情和2019年新冠肺炎疫情的突然爆發，對傳統教學模式形成巨大挑戰并提出了新要求。熟悉的面對面“師教生學”教學模式客觀條件不具備，徹底暴露了“線下”教學的種種無奈，“火線上陣且各種高大上”的“線上”教學理念完全打亂了傳統的教學思維，新舊兩種教學理念的碰撞促使教師對其進行深入思考和重建。針對后疫情時代疫情間歇性、反復性和地域性等特點，整理并提出了四種課堂教學模式——“線下”教學、“線上”教學、“線上+線下”混合式教學、“線下主講+線上直播”教學模式，上述不同教學模式均對多媒體課件制作提出相應要求。例如：筆者本學期所帶專業課程，87%學生到校，完全采用“線上”或“線下”教學均不合適，但考慮到課堂教學實際效果等因素，分類重新修改了相關的多媒體課件，提出了“線下主講+線上直播”教學模式，學生反映效果良好。

（三）創新性原則

創新是任何事物生存發展的重要根本。2019年10月教育部實施的一流本科課程“雙萬計劃”和2020年6月“天津大學新工科建設方案2.0版”的提出，對高校課堂教學提出了新的方向和要求，多媒體課件的制作和建設也必須遵循和滿足新形勢要求。此外，為響應國家建筑產業政策、確保山西省裝配式建筑發展水平和規劃目標，國家、山西省住建廳和太原市住建局分別頒布了相關政策文件，作為主要以服務地方經濟發展的高等院校，多媒體課件的制作也應與時俱進、創新發展、兼顧地方特色。

（四）人文性原則

“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人”這一根本問題是當前高校教師重點應思考的問題。為了做到“有德人才”的培養，多媒體課件建設中不僅要體現專業教學內容，更應該結合課程思政的內涵，收集整理與專業有關的名人故事、重大工程記錄視頻、工程事故案例和所在地相關工程報道等，做到專業教育和育人教育齊頭并進。以筆者所在地為例，短短數年的城市建設給太原市帶來翻天覆地的變化，規模宏大、為數眾多的鋼結構建筑物和橋梁拔地而起，相較于過去教學中所引用的鋼結構工程案例（國家體育場等），現在的課堂教學案例講解由“視頻相識”到“現場參觀”，不僅提高了學生對鋼結構的學習興趣，更增強了思政教育的效果。

三、多媒體課件制作探索

基于上述四個原則，結合鋼結構設計基本原理專業基礎課程的特點，考慮到學校的定位目標和學生學情分析等實際因素，對該課程多媒體課件的制作進行研究與探索，具體思路如下。

（一）篩選范本、引入思考

依據最新版土木工程專業學科評估結果，結合所在學校排名特點，選取高于本校2～3個級別的學校作為多媒體課件參照目標，以其課程的課件為范本，結合本校教學大綱要求、學生學情分析和現有教學軟硬件設施等，對其進行二次加工，做到“兼顧本校+創新提高”。例如：我校土木工程專業第4輪學科評估結果為B-，考慮鋼結構教學科研水平等因素，選取8～10所專業評估結果為B、B+或A-的學校對應課程的課件作為范本。在選定課件范本的基礎上，結合學校現行教學大綱課程規定（教學學時）、學生學情特點、教學軟硬件和地域特色，課件中除基本理論、計算公式之外，還增加了輔助教學工程案例、相關鋼結構科研成果和主講教師從事典型工程經歷分享等內容。具體做法如下。

（1）輔助教學工程案例宜選擇知名工程或所在地周邊工程案例。如在講授鋼結構特點時，除國家知名工程外，特意選取了本地典型工程案例——太原武宿T2航站樓、太原南站、太原植物園（圖1）、中國煤炭交易中心、山西紅燈籠體育館、以晉陽橋（圖2）為代表的橫跨太原汾河景區鋼結構橋梁和我校特色鋼結構建筑等，上述本地工程案例對本校學生既熟悉又陌生，增加了學生興趣，又拉進專業距離，使得學生課后可以隨時參觀，思考課堂所學，切身感受城市發展，產生對太原的熱愛，無形中增加了課堂思政效果。

（2）篩選本校鋼結構教師相關科研成果。如在講授鋼結構連接或節點時，精心挑選與焊縫和螺栓相關的科研項目成果，主要有焊接空心球節點、螺栓球節點、端板高強螺栓連接、鋼與混凝土組合樓板螺栓連接等靜力和疲勞性能研究。上述科研項目研究均在我校實驗室開展，為課堂教學增添了鮮活的輔助教學案例。

（3）融教師人格魅力于課堂教學。作為應用型課程，適當引入主講教師參與的典型工程（圖1），分享個人在工程中的收獲與不足，以此提高學生學習興趣，培養學生的工程意識。

（二）遵循基本、模式創新

鋼結構設計基本原理課程主要包括鋼結構特點及設計方法、鋼結構材料、鋼結構連接和鋼結構構件四部分內容，主要以基本力學原理和計算案例推導為主，針對不同的授課內容宜采取“板書+多媒體”合理搭配的教學方法。針對兩者如何協調，建議采用“板書為體、課件為用”的主導原則，即板書起著提綱挈領的作用，用于提示學生教學內容脈絡層次、主要內容和主要情感，多媒體課件則用于展示板書呈現不了的信息、圖片、音頻或者視頻，以生動多樣的形式豐富課堂教學。例如：教材中重要力學基本知識、公式推導、習題講解等宜采用“板書為主、多媒體為輔”的方式，其他教學內容則宜發揮多媒體課件的優勢，借助圖片、動畫、聲音和視頻等方式全方位輔助教學。此外，2019年底新冠肺炎疫情的爆發，全國在校學生開創了歷史上大規模的“線上”教學模式。面對新的教學模式，傳統的“線下”教學模式弊端一覽無余，如何在確保師生健康安全的前提下進行“停學不停課、質量不滑坡”的課堂教學成為亟待解決的問題。考慮到我國高校教學的實際情況，部分學生自我管理能力差、羞于師生交流，面對毫無約束的教學則未能專注學習，導致學習效果不太理想。為此，多媒體課件的合理化建設就顯得非常必要。針對“線下”和“線上+線下混合式”兩種教學模式，課件的制作應分別突出不同教學模式的特點。例如：針對“線下”教學模式，在有限的課程學時前提下，多媒體課件制作應突出“師講+生學”的特點，即課程中教學重點和難點為“師講”，其余部分“生學”，甚至挑選部分章節“生講師評”;“線上+線下混合式”教學模式，課件的制作應將簡單自學的、擴展的內容采用“線上”教學模式，其余內容采用“線下”教學模式，兩者之間的比例宜控制在3∶7。為確保學習效果，線上所學內容，隨機抽取學生進行“生講師評”。

（三）緊跟政策、內容常新

與鋼結構設計基本原理課程相關的主要標準或規范有：GB50068—2018《建筑結構可靠性設計統一標準》、GB50009—2012《建筑結構荷載規范》、GB50017—2017《鋼結構設計標準》、GB700—2006《碳素結構鋼》、GBT1591—2018《低合金高強度結構鋼》、GB50205—2020《鋼結構工程施工質量驗收標準》等。上述國家標準或規范不斷更新，鋼結構教材往往存在一定的滯后，部分教師由于種種原因未能對課件相關內容進行更新，造成學生所學的知識與后續課程設計和畢業設計要求不符，甚至畢業工作所遇專業知識與所學內容存在偏差。此外，國務院辦公廳、住建部、住建廳和住建局對《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》頒發了相關的鼓勵政策，如：2017年12月1日，《太原市人民政府辦公廳關于印發太原市加快推動裝配式建筑發展實施方案的通知》（并政辦發[2017]98號）指出，裝配式建筑發展情況已列為國務院考核省政府的考核指標 。作為省會城市和裝配式建筑試點城市，太原市的裝配式建筑推廣應用更是重中之重（圖3、圖4）。面對上述國家政策的積極導向，作為服務地方經濟發展的主要高校，面對地方經濟發展需求不應置若罔聞，在既有教學課程內容完成的前提下，應主動增加相關教學內容，作為課程教學的主要補充，既開闊了學生的視野，又使得高校培養的人才與社會需求協調一致，切實做到“校-企”共進。例如：在講述鋼結構設計基本原理第3章高強螺栓連接時，多媒體課件制作內容可參見表1。

四、結語

“教學有法，教無定法”，多媒體課件制作的研究與探索的目的都是為了切實提高教學質量。在鋼結構設計基本原理課堂教學中合理運用多媒體教學，可有效解決不同教學模式和傳統教學中“內容多、學時少”困擾教學的現實問題。此外，在多媒體教學中要學習優秀院校課件的先進制作經驗，善于思考，時刻關注國家建筑產業政策、國家規范和標準的發行，引入當地特色建筑，及時更新和補充相關教學內容，合理分配“多媒體課件”和“板書”教學內容，巧妙融合課程思政，精心制作高水平的多媒體課件。同時，要做好“線下”教學，努力開展“線上+線下混合式”教學，最大限度地發揮多媒體教學的優越性，克服各種弊端，讓多媒體課件更好地為教學服務。

參考文獻：

[1]焦晉峰.“以評促教”的鋼結構課程教學改革探索[J].高等建筑教育，2016，25（2）：36-39.

[2]高雪梅，吳鵬宇.多媒體課件教學在大學課堂教學中的應用淺析[J].當代教育實踐與教學研究，2017：2-3.

[3]濮陽莉.大學多媒體課件的設計原則和方法[J].信息技術與信息化，2015，11：138-139.

[4]黃音，簡斌，楊紅.多媒體在多高層房屋結構設計課程教學中的應用[J].高等建筑教育，2014，23（2）：133-135.

[5]周高政.高校思政課教學中多媒體課件的運用探究 [J].中國農村教育，2018，07：4-5.

[6]李道西，勝志毫，李彥彬.高校專業課多媒體課件設計方法研究[J].教育教學論壇，2017，33：271-272.

Research and exploration of multimedia courseware under the background of

emerging engineering education： Taking the course of the

fundamental theory of steel structure design as an example

JIAO Jinfeng， GUO Xiuhua， XING Ying， CHEN Pengcheng， FAN Lixuan

（College of Civil Engineering， Taiyuan University of Technology， Taiyuan 030024， P. R. China）

Abstract：

The proposal of emerging engineering education gives the new connotation of multimedia courseware of civil engineering specialty. Based on the new situation of emerging engineering education construction and industry development of pre-fabricated buildings， this paper analyzed and summarized the current situation of multimedia courseware production， and proposed four principles of multimedia courseware production， teaching， flexibility， innovation and humanity. Taking the course of the fundamental theory of steel structure design in our school as an example， the basic ideas of multimedia courseware production were described in detail. The example of multimedia courseware is enriched content， strong characteristics of the times， obvious regional characteristics， deep ideological and political concepts and wide application. Practice shows that the teaching effect is satisfactory， which can provide some reference for the multimedia courseware production for similar engineering courses.

Key words： emerging engineering education; multimedia courseware;? pre-fabricated buildings; the fundamental theory of steel structure design

（責任編輯 梁遠華）

修回日期：2020-08-12

基金項目：

山西省“一流課程”教育教學改革項目（RC2000002850）;山西省留學人員科技活動擇優資助項目（DC1900000602）;山西省2019年精品共享課程教學改革項目（RC1900001521）;太原理工大學校級教育教學改革項目（2020029）

作者簡介：

焦晉峰（1979—），男，太原理工大學土木工程學院副教授，博士，主要從事鋼結構研究，（E-mail）jiaojf_1@126.com。