融入美育的土木工程專業課程教學改革探索與實踐

劉人杰 逯靜洲 孫愛伏

摘? 要：美育又稱為審美教育，美育融入高校土木工程專業課程教學可提升土木工程專業人才的審美能力和綜合素養，對我國建筑行業的高質量發展具有重要意義。文章以“鋼結構設計”課程為例，提出了課程教學的美育目標，梳理了美育融入課程教學的若干途徑，給出了美育效果的評價方法，指出了當前課程美育的不足。得益于美育的融入，學生的學習興趣和積極性有了很大提高，學生發現美、感知美、判斷美、評價美和欣賞美的基本能力得到培養，學生的綜合素質得到有效提升。

關鍵詞：“鋼結構設計”課程；美育；教學改革

中圖分類號：G641? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）29-0173-04

美育又稱為審美教育，是指通過系統和專業的教育，使學生能夠認識美、體驗美、感受美、欣賞美，并且具備發現美和創造美的能力。隨著我國教育教學改革的持續推進，人們對教育教學的本質認識不斷加深，美育工作在人才培養中的作用引起了重視［1］。習近平總書記指出：“做好美育工作，要堅持立德樹人，扎根時代生活，遵循美育特點，弘揚中華美育精神，讓祖國青年一代身心都健康成長?！泵烙商找鼻椴?、凈化心靈、提升素養，是落實立德樹人根本任務的重要一環［2］。

煙臺大學土木工程學院將美育融入土木工程專業人才培養方案，扎根優秀傳統文化，立足土木工程專業的專業特點，踐行社會主義核心價值觀，打造基于OBE理念的專業美育培養模式，以“大美育”的格局大力培養符合時代需求的社會主義建設者和接班人。

鋼結構是當前建筑工程領域最常用的結構類型之一。憑借鋼材良好的受力性能和加工性能，鋼結構行業發展十分迅速，國家對鋼結構設計人才的數量和質量有著迫切的需求。鋼材本身擁有美學表現，這主要體現在鋼材的質感和光感。將鋼結構用于建筑設計，可得到靈活多變的建筑造型，造就了豐富多彩的鋼結構建筑形式，在工業廠房、大跨度屋蓋、高層建筑、輸電塔架等領域應用廣泛。因此，鋼結構非常適合展現建筑結構力與美有機融合的魅力。因此，本文以“鋼結構設計”課程為例，介紹融入美育的土木工程專業課程教學改革探索與實踐。

一、“鋼結構設計”課程簡介

“鋼結構設計”是高等學校土木工程專業的核心課程之一。該課程的教學目標是使學生掌握常見的工業廠房鋼結構、大跨度屋蓋鋼結構和多高層鋼結構的基本設計方法及構造措施；使學生形成鋼結構整體分析的概念，能合理確定計算簡圖，能正確地進行內力分析，能按有關專業規范或規程進行鋼結構的整體設計、截面計算和構造處理。主要的課程內容：工業廠房鋼結構設計、大跨度屋蓋鋼結構設計和多高層房屋鋼結構設計。

美育的根本目標在于促進人的全面發展，將人的需求與價值實現作為終極追求，這也是一切育人工作的出發點和歸宿［3］。具體落實到高校土木工程專業“鋼結構設計”課程中，美育的目的是打破以往土木工程人才培養只重理論和技術而審美能力不足的傳統模式。具體美育目標如下：1.使學生能夠認識美、體驗美、感受美、欣賞美，具備發現美和創造美的能力；2.使學生掌握材質美、仿生美、人文美、符號象征美等建筑結構設計美學原則；3.使學生理解以均衡與穩定、連續性與漸變性、韻律與節奏為主要表現特征的結構形態美。

二、融入美育的方法與途徑

（一）材質美的融入

不同的建筑材料有著不同的美學表現，鋼材與木材、混凝土等材料的美學表現差異顯著。由于表面處理工藝的不同，鋼結構可表現出不同的質感，從而實現豐富多樣的視覺效果，表現了鋼材本身的質感美。鋼結構的表面可做成鏡面、霧面、磨砂、拉絲等效果，還可讓鋼材表面帶有一定的銹跡以表現出質樸與滄桑感。有時還可在鋼結構的表面進行鍍層或噴漆處理，變化表面光澤，使鋼材表現出特殊的科技感或工業風。

（二）人文美的融入

在多高層房屋鋼結構設計章節，通過介紹典型的超高層建筑結構案例“中國尊”使學生掌握鋼結構設計中滲透的人文美。“中國尊”是當前北京市的第一高樓，是主體結構為鋼結構的超高層建筑。它的建筑結構設計融入了我國傳統文化精髓，盡顯結構之美與人文之美融合的巧妙。尊，禮器也，意在敬奉天地。北京是偉大祖國的首都，以尊的形象作為北京第一高樓的建筑形態，修修兮高聳入云、頂天立地，傳承了我國傳統文化的神韻。為了達到古今相和的設計目的，在一些傳統園林建筑設計中同樣納入了鋼結構的元素，將鋼結構與傳統材料、形式結合，使設計傳達出傳統文化的意蘊。

（三）仿生美的融入

“大自然總是建造最合理、最經濟的結構”［4］。蜘蛛網是自然界常見的東西，研究表明蜘蛛絲是一種強度很高的材料，只因太細留給人以強度不高的錯覺。工程師們受到蜘蛛網的啟發，在橋梁工程和大跨度屋蓋工程中采用高強度的索以一定的規則編制成索網結構，從而跨越很大的空間。烏龜殼、貝蚌殼、蛋殼等都是生物用于保護自己的外殼，牢固且堅硬，工程師參考自然界的殼體設計出鋼網殼結構用于大跨度屋蓋。棕櫚葉、芭蕉葉等有著凹凸折疊的外形特征，工程師們受到啟發設計出了折板結構。肥皂泡有著空氣支撐的薄膜特征，十分輕盈，人們受到啟發設計了充氣膜結構。蜂窩有著整齊排列的網格，人們參考蜂窩發明了空間網格結構。由此可見，當前很多優秀的鋼結構體系都展現出了仿生美。

（四）符號象征美的融入

在大跨度屋蓋鋼結構設計章節，通過介紹典型建筑案例“冰絲帶”，學生掌握鋼結構設計中凸顯的符號象征美?！氨z帶”是北京冬奧會國家速滑館的別稱，它采用靈巧飄逸的鋼結構曲面幕墻體系和輕盈巧妙的雙曲面馬鞍形單層索網屋蓋結構體系?！氨z帶”形似運動員高速滑冰時留下的冰刀軌跡，大跨度鋼屋蓋結構設計與冰雪運動的主題相得益彰。與之類似，國家體育場“鳥巢”、國家水上運動中心“水立方”、國家體育館“冰之帆”等，這些大跨度屋蓋鋼結構工程也都展現了符號象征美的特征，共同組成“雙奧之城”的標志性建筑群。

（五）均衡與穩定美的融入

均衡與穩定是在視覺平衡審美心理作用下的美學形式。建筑結構對傳力路徑的要求和均衡與穩定美的要求基本一致［5］。超高層摩天大樓的鋼結構無不是均衡、對稱的，無不體現了龐大、厚重的特征。而均衡與穩定的美并不一定都是厚重的，在一些體育場館、機場航站樓、會展建筑的大跨屋蓋鋼結構中，有很多是采用了索結構、膜結構等輕質材料，給人以輕盈飄逸的感受，也可以彰顯均衡與穩定的美。

（六）連續與漸變美的融入

連續和漸變最符合人們的審美心理，連續和漸變也是建筑結構對傳力路徑的必然要求，有助于建筑結構獲得較好的整體性。而形狀突變往往造成整體結構剛度和質量分布不均、構件應力集中等不良后果。展現漸變和連續美的鋼結構有很多，如廣州電視塔“小蠻腰”，它以構件交織旋轉上升同時結構尺寸漸變，再如北京第一高樓“中國尊”從下至上粗細漸變，生成了傳統文化中“尊”的形象，都給人以流暢、輕巧的感受。

（七）韻律與節奏美的融入

韻律與節奏美是連續和漸變美的發展，是有特定規律的連續和漸變，使人感受到音符跳動和旋律奏響的審美感受。展現韻律與結構美的鋼結構有很多，如國家體育場“鳥巢”，乍一看給人一種錯綜堆砌的無序感，但稍加思考就能發現無序中卻體現著有序，很多構件以明快的韻律抒發著獨特的美感。再如，北京工業大學薛素鐸教授團隊提出的無內環預應力索支結構新體系是結構組成部件相互交叉編織，以中心對稱的方式組合成整體，外觀上給人以律動和諧的美感。

三、“鋼結構設計”課程的美育效果評價

只有合理評價美育教學效果，才能了解學生是否真正獲得了課程要求的美育素養，才能評估美育目標是否達成，確保美育真正融入課程教學。“評什么”和“怎么評”是美育效果評價中的兩個基本問題。美育的目的是豐富人的情感世界，促進人們升華精神境界，因此，美育效果評價應當以定性為主。

（一）評價內容

基礎學習性內容。對學生參加的“鋼結構設計”美育學習的出勤情況、交流研討參與情況和美育學習任務完成情況等表現進行過程性評價。可以在課堂上設置思考題，采用小組討論或師生互動的方式引導學生獲得正確的審美觀?？梢栽谡n后作業中滲透美育的內容，批改作業時對學生的完成情況進行評價。

考試考核性內容。通過在章節測驗、期中測驗、期末測驗等考試考核環節中設置美育題目，了解學生理解和掌握美育基礎知識的情況，了解學生的美育欣賞和表現能力。具體題型可以是選擇題、判斷題、論述題等。如可在選擇題中給出四個結構方案，讓學生從中選出最符合審美心理和受力要求的選項。

發展挑戰性內容。通過學生自主參加與美育相關的校內外藝術實踐或各類結構創新設計類競賽活動獲獎情況，設置拔高加分項，鼓勵學生在實踐和競賽中運用美育知識和能力。如“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生周培源力學競賽、全國大學生結構設計競賽、全國高校鋼結構創新競賽等。

（二）評價方法

該課程美育評價實行以任課教師團隊為主體，以課堂為單位組織美育評價。根據課程學時的推進，分階段匯總、整理、存檔、上報。美育評價以分數形式呈現，滿分100分，其中基礎學習性內容占40分，考試考核性內容占40分，發展挑戰性內容20分。90分以上為優秀，75～89分為良好，60～74分為合格，60分以下為不及格。

四、“鋼結構設計”課程美育的初步成效

“鋼結構設計”課程美育使學生較好地掌握了仿生美、人文美、符號象征美、環境友好美等建筑結構設計美學原則，較好地感知和理解以均衡與穩定、連續性與漸變性、韻律與節奏為主要表現特征的結構形態美。課堂變得生動，學生的學習興趣和積極性有了很大提高，對鋼結構的理解深度和廣度有了質的飛躍，對課程目標達成起到了顯著作用。學生經過課程美育后，在與建筑學專業、建筑規劃專業學生的溝通、交流、合作中表現得更加積極，互動更為順暢。

“鋼結構設計”課程美育提升了土木工程專業大學生發現美、感知美、判斷美、評價美和欣賞美的基本能力，豐富了學生的文化精神生活，激起了學生對美好體驗的向往。有助于提高學生的審美覺悟，開發學生的創造力，使學生具備對建筑美的直覺敏感，為設計和建造優質、美好的建筑結構而努力奮斗。

土木工程專業和建筑學專業組成的團隊榮獲2020年全國高校鋼結構創新競賽特等獎。該創新競賽題目為“裝配式鋼結構民宿設計”，以“裝配式、可持續、綠色環保、高效節能”為理念來設計裝配式鋼結構建筑，設計內容包括建筑設計、結構設計、圍護體系設計和創新性設計等內容。團隊以膠東民俗建筑——海草房為背景，以“生態循環系統和模塊化復制”為結構核心技術對裝配式鋼結構民宿進行設計，創造性地引入了綠色節能集成房屋技術、太陽能追光系統雨水收集系統等新技術，實現了現代建筑科技與傳統民居的完美融合。作品詮釋了“科技創新服務人居空間”的人文關懷核心理念。

五、目前尚存的問題

（一）專業美育課程不成體系

土木工程專業的美育教育要有明確的培養目標，要有完整的專業美育教育課程體系，要有完善的專業美育教育評價機制，更要有合理的專業美育教育持續改進機制。專業美育教育要將美育延伸到人才培養方案中的每一門課程中去，要根據課程的內容和特點發掘課程內容與美育的聯系，在課程中合理設置美育融入點，為學生設立美育教學情境。構建專業美育課程體系，使學生在學習過程中不斷獲得美的體驗，每門課都能感受到美的存在。當前，土木工程專業的美育教育仍以課程美育為主，只有幾個孤立的美育教育點，亟待構建專業美育課程體系。

（二）專業美育師資隊伍有待加強

美育教育對師資水平的要求較高。教師要將自身的審美水平和專業教學水平提高到一定的水準，要將晦澀枯燥的專業理論知識轉變成含有美育的內容。首先，教師要轉變思想認識，從傳統教學理念過渡到專業知識與思政、美育相結合的教學理念。其次，教師要有緊追時代前沿的意識，加深對審美的認識程度，學習最新的行業動態，為學生提供高質量的美育教育。當前，學校和專業層面開展的美育培訓還不夠，教師對課程美育教育如何開展處于不知所措或各行其道的狀態，專業美育師資隊伍有待加強。

六、結語

美育的成果往往不是短期的，它對學生的影響是深遠的，會在學生未來的職業發展中逐步展現。對于土木工程專業而言，美育的成果在于使學生在擁有扎實的理論和技術功底的同時具有高屋建瓴的審美能力和藝術視角，有朝一日能創作出富有美學價值、聞名于世的杰出建筑結構作品，而不是大批可復制的“流水線”產業工人。

建筑結構設計不僅運用美，而且還能豐富美的內涵和形式。鋼和玻璃運用于建筑結構后一改傳統磚石結構的厚重感，造就了輕盈的建筑美感。索材和膜材的進步推動了索膜結構的發展，建筑結構一改傳統結構的單一方正形體，形成了輕巧的曲面結構體系。從數千年人類建筑發展史可以看出，建筑美學和結構技術、結構材料的進步有著很密切的關系。隨著新技術、新材料、新計算理論的出現，產生新的結構形式，催生出對應的美學表現形式都只是水到渠成的事。

從古至今，關于建筑結構力與美的思辨始終都是工程師關注的重點。當今的建筑業已結束了粗放的發展模式，轉變為高質量、高科技、精品化的發展模式。從今往后，只重技術而不懂審美的工程師，其職業發展必然受到很大限制。培養出既有扎實技術功底又有崇高審美素養的現代土木工程師是當代建筑行業發展的必然要求。

參考文獻：

［1］ 沈焓. 美育視域下工匠精神的理想信念教育價值探析［J］. 湖北開放職業學院學報，2021，34（24）：70-71+74.

［2］ 杜俊杰. “五育并舉”視域下高校加強美育工作的路徑研究［J］. 湖南科技學院學報，2022，43（01）：67-69.

［3］ 馬淑娜，袁小軍，夏志成，等. 淺談教育美育在結構類課程課堂教學中的應用［J］. 東南大學學報（哲學社會科學版），2012，14（S2）：160-162.

［4］ 傅志前. 環境美學視野下的工業建筑設計趨勢［J］. 工業建筑，2016，46（07）：198-201+187.

［5］ 郭志恭，郭薇薇. 建筑結構設計的美學原則［J］. 建筑結構，1997（01）：50-53.

（責任編輯：淳潔）