案例與微課結合下“建筑結構抗震”課程教學研究

［摘 要］ “建筑結構抗震”課程是土木工程專業的重要專業課。針對“建筑結構抗震”課程理論深奧、實踐性與綜合性強的特點，采取優化教學方案、精選工程案例、重構線下教學以及調整課程評價等改革措施，建立了工程案例與微課助學結合模式下的“建筑結構抗震”課程新型教學模式。基于該模式展開的課程教學改革實踐表明，教師有效引導了學生的課外學習，實現了對學生的適當“增負”，學生加深了對理論知識的理解，提高了工程實踐能力。

［關鍵詞］ 建筑結構抗震；工程案例；微課；線上線下教學

［基金項目］ 2021年度江西省高等學校教學改革研究省級課題“工程案例與微課助學結合模式在《建筑結構抗震》教學中的應用”（JXJG-2021-7-17）；2022年度江西省高等學校教學改革研究省級課題“新工科背景下《BIM技術與應用》‘四位一體’線上線下混合教學模式研究”（JXJG-22-7-37）

［作者簡介］ 伍曉順（1981—），男，江西南康人，博士，江西理工大學軟件工程學院副教授，主要從事土木工程研究；蔡曉麗（1984—），女，江西大余人，碩士，江西理工大學軟件工程學院講師，主要從事BIM技術與應用研究；馬 俊（1979—），男，安徽桐城人，碩士，江西理工大學軟件工程學院講師，主要從事混合式教學改革研究。

地震特別是強震給人民的生命財產安全帶來巨大威脅，因此，“建筑結構抗震”課程在土木工程專業課程中具有重要地位，高效開展本課程的教學活動對提高教學質量、強化學生專業能力具有重要意義。然而，該課程理論深奧且綜合性和實踐性較強，學生普遍反映學習較為困難。為提升教學效果，各高校積極開展“建筑結構抗震”課程教學改革［1-4］。總的來說，工程案例和信息化手段是該課程當前教學改革的主要抓手，但工程案例與微課模式結合下的教學改革還較為少見。因此，筆者嘗試開展工程案例與微課助學結合模式下的“建筑結構抗震”課程教學改革實踐，以期提高該門課程的教學效果。

一、“建筑結構抗震”課程的特點

（一）涉及學科廣泛，先修課程較多

“建筑結構抗震”課程一般設置在大三下或大四上學期，先修課程包括“高等數學”“概率統計”“線性代數”“建筑材料”“理論力學”“材料力學”“結構力學”“混凝土結構”“鋼結構”“土力學與地基基礎”等一系列學科基礎課和專業基礎課。“建筑結構抗震”課程與先修課程之間的知識聯系廣泛且緊密。

（二）理論公式眾多，且煩瑣抽象

“建筑結構抗震”課程包含比靜力學難得多的動力學知識，理論公式眾多。比如，單自由度和多自由度體系動力響應方程的建立、單質點彈性體系水平地震作用反應譜法計算公式，以及多質點彈性體系水平地震作用和地震效應的振型分解反應譜法計算公式等。這些公式的推導過程煩瑣，極為抽象。前后章節的理論公式還呈遞進關系，這使得導致學生難以適應。

（三）面向工程實踐，與規范條文緊密相關

由于建筑工程的設計、施工和改造等工作均須滿足國家規范的相關要求，因此，“建筑結構抗震”課程教材引用了大量規范條文。這些規范條文往往較為晦澀，如建筑結構地震作用計算規定、抗震變形驗算規定、框架梁柱與節點抗震設計等。對于缺少工程經驗的學生來說，理解這些規范條文非常費勁。

二、課程教學中存在的問題

（一）課程內容多但分配學時少

“建筑結構抗震”課程教學內容較為豐富，包括地震和結構抗震的基本知識、單自由度和多自由度體系的地震反應、結構抗震設計要點、多高層鋼筋混凝土結構房屋、多層砌體房屋和鋼結構房屋的抗震設計等諸多內容。然而，該課程一般僅能分配24～32學時，這就造成了教學內容和分配學時之間的突出矛盾。

（二）學生缺乏學習興趣

“建筑結構抗震”課程與其先修課程以及相關規范的知識點之間聯系緊密。對于應用型本科院校來說，一些學生對先修課程的專業基礎知識掌握得往往不夠扎實，對規范條文也缺乏深刻理解，難以系統梳理不同課程和相關規范之間的知識聯系，易導致他們失去學習興趣。

（三）教師教學方法落后

抗震理論知識往往抽象難懂，但教師大多習慣采用傳統的“填鴨式”教學方法，且缺乏形象化手段使學生獲得感性認識。疊加龐雜教學內容的影響，學生往往一接觸該課程就產生畏難情緒，導致缺乏學習主動性和積極性。

（四）學生難以安心學習

當前，就業環境使得很多學生很早就加入考研、考公大軍，或者忙于投簡歷、找工作、找實習單位，經常不能安心于課程學習，要么上課缺勤、作業不做或緩交，要么雖出勤但心不在焉、作業敷衍了事。這些現象很不利于保證該門課程的教學效果。

三、案例教學與微課助學的特點

（一）案例教學的特點

案例教學是一種以案例為基礎的教學方法，著重培養學生“基于對案例的思考，提出問題、分析問題并解決問題的能力”。在實施案例教學時，先根據教學目標引入實際案例，再對其進行典型化處理，以精心設計成學生能夠系統學習的案例。學生在對引入的案例進行自主探索后，由教師對涉及的知識點進行講解，使學生能夠利用新知識解決實際問題。案例教學的精髓在于需要學生自己去發現和解決問題，這種注重啟發與互動的做法能夠極大地激發學生的學習興趣，培養學生的工程素養。

（二）微課助學的特點

微課是一種被比喻為“知識脈沖”的新型結構化數字教學資源，是按照課程標準、教學要求和認知規律，運用信息技術來呈現碎片化的學習內容和教學過程。微課一般以短視頻作為載體，記錄教師在課堂內外圍繞某個知識點或教學環節而開展的精彩教學活動全過程，可很好地覆蓋課程的重點、難點。微課具有短小精悍、形式多樣、生動形象、可重復播放的優點，可滿足不同層次學生的學習需求，適合學生在移動端自主學習。

四、教學改革策略

為了激發學生學習興趣，引導學生深刻理解“建筑結構抗震”課程教學內容中的基本理論和抽象知識，筆者提出工程案例與微課助學結合模式下的教學改革策略，并應用于教學實踐。教學改革的相關內容主要包括以下幾個方面。

（一）優化教學方案，促進線上線下教學的相融相長

“建筑結構抗震”課程具有理論深奧且實踐性與綜合性強的顯著特點。基礎理論部分包括抗震設計原則、場地地基與基礎以及地震作用與結構抗震驗算等三大塊內容；工程實踐部分包括鋼砼框架結構、剪力墻結構、框—剪結構、砌體結構等諸多結構類型的抗震設計方法。該門課程與《建筑工程抗震設防分類標準》以及《建筑抗震設計規范》等緊密相關，知識內容異常龐雜。當前，一般采用線下方式開展課程教學活動，理論部分教學占據了絕大部分學時，使得學生難以及時消化理論知識，缺乏工程案例應用機會。

筆者根據《建筑抗震設計規范》和選定的教材，以工程案例為聯系橋梁進行了教學方案的優化。首先，采用課堂內（線下）教師講授和課堂外（線上微課）學生自學相結合的線上線下混合式教學；其次，設定課堂內教學目標為使學生熟悉基礎理論知識和了解工程案例應用技巧；再次，設定課堂外教學目標為使學生進一步掌握基礎理論知識和增強工程概念及實踐應用能力；最后，根據教學目標對相關教學內容進行合理安排，以促進線上線下混合教學的相融相長。本課程實施的混合式教學的線上自主學習并不占用課程所分配的學時，這與常見的混合式教學有所不同，可以給學生適當“增負”。

（二）精選工程案例，推進工程案例與微課助學的有機結合

工程案例是將基礎理論部分和工程實踐部分有效銜接的聯系橋梁。將實現某具體工程的抗震設計作為最終須要解決的問題，可以引導學生建立以問題為導向的主動學習過程。這是一個讓學生帶著疑問去發現問題、分析問題和解決問題的過程。此外，線下教學往往具有一過性的特點，導致學生對課堂知識的記憶往往較為短暫，因此，有必要利用線上微課來加強學生對知識點的復習和鞏固。

筆者結合時事新聞、科研課題以及職業資格考試真題等，精選或設計了適用于課堂內外學習的具有代表性和針對性，且由易到難的20余個工程案例。比如，在講解地震波傳播速度時，引入我國初步建成的地震預警系統進行講解；在講解單質點彈性體系的地震反應時，引入模擬單質點水塔的地震反應進行講解，并演示實現Duhamel積分計算程序的Matlab程序編制過程；在講解豎向地震作用的計算這一知識點時，引入大懸挑陽臺板的豎向地震作用估算等注冊考試真題來強化學生對該知識點的理解。同時，將適合視頻講解的精選工程案例所涉及的知識點，自行錄制或從在線課程平臺挑選相應的微課視頻進行線上發布，并要求學生在課后自主進行微課視頻學習和完成相關作業。

（三）重構線下教學過程，強化工程實踐對理論知識的反哺

線上微課具有主題性強、可重復觀看的優點，有利于學生結合工程案例進行充分的課前預習。若能有效充分發揮線上微課的預習功能，則可以高效利用線下教學的寶貴時間，讓教師與學生展開高效溝通和良性互動。此外，學生可在課后利用微課進行復習，更容易抓住所學知識要點、鞏固所學內容。為了實現線上線下教學內容的有效銜接，須要精心重構線下教學過程，以鼓勵學生展開課前預習和課后復習。

筆者將每次的線下課堂教學時間劃分為理論知識講解、工程案例應用和師生互動三個部分，以重構線下教學過程，并做到每次課都至少安排1個工程案例和2道現場思考/討論題，讓工程案例始終貫穿“線上微課—線下課堂—線上微課”這一循環教學過程，以強化工程實踐對理論知識的反哺、促進學生理論知識和實踐能力的共同成長。比如，在講解液化土地基這一小節內容時，要求學生利用微課先對相關知識點展開預習，在課上教師須系統梳理這些知識點之間的聯系，重點講解容易混淆的知識點，再引入地基土液化的實驗視頻和真實案例來強化學生對地基土液化原理的理解，其間還可以現場討論的形式對學生進行啟發式思考和課堂討論，課后要求學生及時完成基于微課視頻的復習和相關作業。

（四）調整課程評價與考核方式，形成可量化的雙向反饋評價機制

線上微課的學習效果很大程度上取決于學生的學習自覺性。在沒有監督的情況下，自制力弱的學生很可能被游戲、短視頻等不良因素干擾，使得線上學習的效果大打折扣。采用工程案例與微課助學的結合模式進行線上線下混合教學時，應及時評估線上微課的學習效果，并對整個課程的教學效果進行合理評價，以形成可量化的師生雙向反饋評價機制。

為了實現教師對學生的量化學習評價，筆者將學生的在線微課學習時長、線下課堂的互動情況和布置作業的完成情況作為平時成績的主要構成部分，分別賦予0.4、0.3和0.3的計分權重，并且學生的最終課程成績按照平時成績與期末考試成績3︰7的比例設置權重。同時，通過發放調查問卷、舉行座談、分析對比往屆學生學習成績等方式進行定性評價，并利用學校評教系統實現學生對課程教學效果的量化評價。這種雙向反饋評價將為持續改進該門課程的教學方法提供參考。

五、教學改革的實施效果

2022年下半年，筆者在“建筑結構抗震”課程教學中開展了工程案例與微課助學結合模式下的教學改革實踐。為了解教學改革的實施效果，在課程結束后就學生對該門課程教學模式的接受程度、學生對教學內容的掌握程度以及學生線上學習時抵御外部干擾的能力等內容組織了問卷調查。全年級57名學生均接受了調查并返回了問卷，問卷調查的部分內容與統計結果如表1所示。對問卷調查結果進行統計后發現，大部分學生對工程案例與微課助學相結合的課程教學模式改革持認可態度，對取得的學習效果也是肯定的。在結束所有考核環節以后，筆者還對該門課程進行了目標達成度的評價分析。數據顯示，該門課程所支撐的畢業要求達成度從傳統教學模式下的0.65左右上升到本文教學模式下的0.75左右，教學改革效果較為明顯。學校評教系統也反饋，該門課程的教學效果評價為優秀。通過座談會還發現，2023年上半年選擇結構設計選題的學生普遍反映該門課程涉及的工程案例有助于他們深刻理解抗震設計理論和熟練應用抗震設計方法，同時，微課學習提升了他們查找資料和自主學習的能力。

結語

針對“建筑結構抗震”課程理論深奧、實踐性與綜合性強的特點，建立了工程案例與微課助學結合模式下的“建筑結構抗震”課程新型教學模式，取得了不錯的教學改革效果。但同時也應注意到，工程案例與微課助學相結合的教學模式在實踐中存在若干問題，如優質工程案例庫的建設須要結合時代發展不斷更新，學生利用微課自主學習的抗干擾能力須要設法加強，學生學習過程的準確評價與考核等均須要在后續課程教學實踐過程中加以逐步探索，以進一步完善工程案例與微課助學相結合的課程教學模式。

參考文獻

［1］潘毅，劉豪，林擁軍，等.基于SC教學理念的土木工程專業課程教學改革：以建筑結構抗震設計課程為例［J］.高等建筑教育，2020，29（2）：101-108.

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［3］楊光，覃永暉，賀寒輝.新工科背景下地方高校“結構抗震設計”教學改革探索［J］.教育教學論壇，2023（14）：97-100.

［4］吳小強.基于微課模式下的《結構抗震設計》課程教學研究［J］.河南建材，2019（6）：335-336.

Teaching Research on Seismic Resistance of Building Structures by Combining Cases and

Micro-courses

WU Xiao-shun， CAI Xiao-li， MA Jun

（School of Software Engineering， Jiangxi University of Science and Technology， Nanchang，

Jiangxi 330013， China）

Abstract： The course of seismic resistance of building structures is one of the most important courses in civil engineering. Considering its profound theoretical nature， and strong practicality and comprehensiveness， reform measures have been taken， including optimizing teaching plans， selecting engineering cases， restructuring offline teaching， and adjusting course evaluations. In this way， a new teaching pattern for this course has been developed by integrating engineering cases and micro-courses to assist learning. Based on this model， practical reforms have been carried out in course teaching and learning. The results show that the teachers effectively guide students’ extracurricular learning， effectively increase students’ workload， and deepen their understanding of theoretical knowledge while improving their engineering application abilities.

Key words： seismic resistance of building structures; engineering cases; micro-course; online and offline teaching