基于任務驅動與項目導向的“鋼結構”教學探索

［摘 要］ 針對“鋼結構”課程開展的教學改革情況進行闡述，主要改革思路為以學生為中心、以培養目標為導向的工程教育認證理念，基于項目導向，融合知識、能力、素質進行教學，培養學生解決復雜工程問題的能力和思維，應對行業發展和市場需求。主要從課程內容、教學方法、課程思政和教學評價四個方面開展了課程的教學改革，形成了教學內容模塊化，理論、實踐、思政深度融合的教學模式。注重培養學生的實踐創新能力，以期貫徹價值塑造、能力培養、知識傳授“三位一體”的教學理念，落實立德樹人根本任務。

［關鍵詞］ 鋼結構；任務驅動；項目導向

［基金項目］ 2021—2023年寧夏回族自治區教育教學改革研究項目“‘匠心筑夢，設計賦能’——基于項目導向的鋼結構教學探索與實踐”（bjg2021053）

［作者簡介］ 馬肖彤（1989—），女，甘肅天水人，博士，北方民族大學土木工程學院副教授，主要從事工程結構動力災變與防控；陸華（1978—），女，寧夏中衛人，博士，北方民族大學土木工程學院講師，主要從事沖擊動力學研究；何妍亭（1986—），女，四川眉山人，碩士，北方民族大學土木工程學院助教，主要從事建筑規劃研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）15-0109-04 ［收稿日期］ 2023-08-05

“鋼結構”是土木工程專業的一門重要專業主干課程，面向大三學生開設，既是土木工程學生安身立命的“功夫課”，也是關系民生安全的“關鍵課”［1-3］。發展鋼結構的應用既是推動建筑業實現碳達峰、碳中和的重要舉措，也是對促進鋼鐵產業和建筑鋼結構產業轉型升級和高質量發展的一種重要推動力［4-6］。

隨著國家和地方逐漸加大對鋼結構建筑的推廣力度，出臺了一系列相關產業政策，進一步帶動了鋼結構的推廣和應用，因此，學好“鋼結構”課程越來越有用武之地［7-10］。

當前課程教學創新著重解決的問題包括：課程內容抽象復雜，結構體系僵化，跟不上現代技術更新的節奏；重理論講授，輕實踐訓練和創新提高；缺乏主動學習和深度學習的內驅力，課程育人功能不足；評價方式單一，重結果輕過程［11-13］。針對目前“鋼結構”教學過程中存在的問題，課程團隊在近幾年的教學實踐中，打破傳統教材教學模式，以工程設計與營造過程為導向，不斷優化課程內容，自建資源，引入新技術，持續完善教學資源；依托線上線下混合式教學，根據不同層次的知識點組織不同形式的課堂活動，實現了教育與信息技術的融合，提高學生學習效率；結合專業相關規范要求，以專業技能知識為基礎，深層次挖掘課程中蘊含的思政教育資源，找準課程內容切入點，把工匠精神培育貫穿課程教學的全過程，努力培養高素質“工匠”應用型人才；構建知識、能力與素質考核并重的多元化評價機制，強調“學中做”“做中學”“思政浸潤”，加強學習過程管理，提高學習質量，鍛煉實踐創新能力。

一、“鋼結構”傳統教學現狀分析

結合北方民族大學學生學情分析，本課程在教學過程發現主要存在以下問題。

（一）課程內容抽象復雜，結構體系僵化，跟不上現代技術更新的節奏

北方民族大學為民族類高校，學生生源分布廣泛，學習基礎差距大，而學生學好這門課，前期在學習“材料力學”“結構力學”“土木工程材料”等先修課程時要奠定良好的基礎，同時還要學習和鋼結構相關的規范。因此，教師講起來枯燥，學生學起來無味，且內容抽象難懂，由此打擊了學生的學習積極性，學習興趣和學習動力逐漸下降，學習成效低，考試不及格率高。另一方面，“鋼結構”教學已經遠遠滯后于鋼結構行業的發展，使得學生的鋼結構理論素養和實際技能不高。這種現狀顯然無法緊跟行業的發展前景，更不能很好地服務地方經濟，最終導致人才供需矛盾突出。

（二）重理論講授，輕實踐訓練和創新提高

“鋼結構”是學生普遍反映在專業課程中較難掌握的一門課程，是典型的多學科交叉課程，該課程的內容多、公式多、符號多、構造規定多，綜合性、技術性和應用性均很強。課程內容既有理論推導，又有實驗研究，同時又與工程實際和相關規范密切聯系。如果只是按照課本上的章節和結構體系講授理論知識，缺少實踐訓練，造成的結果就是學生上課能聽懂，下課后卻不會做作業，考試靠死記硬背來應付，卻不知究竟學會了什么。在以后的工作中一旦涉及鋼結構相關內容，總有畏難情緒，更別提把在學校學習的鋼結構知識用來解決工程實際問題。

（三）缺乏主動學習和深度學習的內驅力，課程育人功能不足

作為土木工程專業重要的專業課程，“鋼結構”在課程育人中具有先導性。長期以來，教師在課程教學中普遍重視原理知識的傳授和講解，輕視知識拓展能力的培養，而且會存在忽視“育人”工作的現象。學生知識遷移能力和主動參與學習的意愿較弱，缺乏持續學習和深度學習的內驅力。因此，如何從“鋼結構”課程的特點和行業發展熱點出發，運用適合土木專業學生特點的多樣化思政育人措施，不斷優化育人路徑，擴展實現課程育人目標的教學資源體系，是課程教學創新改革的一項重要內容。

（四）評價方式單一，重結果輕過程

以往課程評價主要側重于終結性評價方式，以期末閉卷考試為主，考核手段單一。期末閉卷考試只能測試出學生對于基礎知識的掌握情況，很難考核學生是否會利用此知識解決問題。重結果輕過程的考核方式造成了學生過多地看重考試分數而忽略了學習過程，這無疑對教學目標的達成造成了較大的負面影響。

二、教學改革方法途徑

（一）重構課程內容，完善教學資源

課程內容體系重構方面，以工程設計與營造過程為導向，打破傳統教材教學模式，將理論課程和“鋼結構課程設計”教學內容有機統一。圍繞實際工程設計中的鋼材性能與選型、鋼梁設計、鋼柱設計與連接設計四大模塊，重構課程內容。將工程項目設計框架進行分解，與課程學習內容一一對應。確定每一章節的學習內容與工程項目實施節點之間的對應關系，使學生能快速清晰地定位理論知識的工程應用點。以結構工程項目設計為主線，將課程章節習題訓練與課程設計對接起來。讓學生從項目選型開始，帶著問題主動思考，以問題為動力來學習用以支撐解決問題的理論知識，這樣就可以培養學生發現問題、解決問題的技能和自主學習的能力。

在我國大力發展智能建造和裝配式建筑，促進建筑業轉型升級的大背景下，對應于四大模塊，融入科研創新元素，將最新科研成果和學科前沿引入日常課堂教學，激發學生對科研的興趣和熱愛，逐步培養學生的科研創新思維，助力新工科人才的培養。

資源建設包括線上資源和線下資源，線上資源包括團隊錄制知識點視頻、討論題、測試題、工程案例等。同時，部分知識點還引用了天津大學的國家精品課程“鋼結構設計原理”和西安交通大學“材料力學”的內容。線下資源主要是教學活動的建設，引入課程設計和工程案例，配合每個知識點都建設有相應的活動開展教學，包括工程案例分析、小組比拼、翻轉課堂等。除此之外，通過自制教具與有限元分析模型動畫加深學生對一些抽象難懂的構造節點的認識。

（二）開展線上線下混合式教學，理論與實踐知行融合

本課程在2019—2020秋季學期、2020—2021秋季學期開始試行SPOC線上線下混合式教學，于2021—2022秋季學期開始進行混合式示范教學；2022—2023秋季學期持續開展混合式示范教學，逐步形成了較為穩定的“鋼結構”混合式教學團隊。在具體實施教學手段時，在授課學時不增加的前提下，合理分配學習時間，具體為采用線上自學慕課視頻內容、線下課堂教師重點講解、命題討論以及自由討論的混合式教學方法。將課前、課中及課后的每一個環節都賦予全新的體驗，為教學過程提供現代化的信息支持，實現教育與信息技術的融合。這樣既能提高學生的學習效率，也能讓教師實時了解學生的學習效果，有效推動了教學相長。課前教學主要圍繞記憶和理解目標；課堂教學密切聯系工程實踐，重點圍繞應用、分析和評價目標展開各種教學活動，重在提高學生工程能力；課后教學圍繞創造目標，布置拓展任務。

根據不同層次的知識點組織不同形式的課堂活動，對理論知識主要通過翻轉課堂與小組討論的方式，課前對學生需要講解拓展的問題進行分解與布置，上課時由學生進行講解并開展討論，教師帶領學生進行碎片化知識的整合。對四大模塊訓練的知識點，基于學生從模仿到獨立完成再到創新的思路，教師設計例題，細化步驟，學生分組進行計算比拼，累積小組積分。為了進一步提高學生的計算能力，作業計算題不再使用課后題，而是教師重新出題，采取“一組一題”的方式完成。最后，結合課程設計中的模塊任務，學生“一人一題”，進行創新設計，這樣就形成了從知識到能力再到創新的全方位訓練。

（三）注重課程思政，德育和智育并重

課程在思想政治教育方面的目標旨在培養學生的家國情懷，增強學生的職業道德意識，幫助學生逐步樹立求真創新的學術志向與科學精神。貫徹價值塑造、能力培養、知識傳授“三位一體”的教育理念，不斷開發挖掘課程育人資源，以新時代工匠精神為目標，將工匠精神的精益求精、敬業奉獻、持續專注等優秀品質貫穿到課程中。根據課程教學內容、要求、特點和學生的思想實際，通過行業發展特點、典型示范工程、事故工程資源推送，從理論和大道理著眼，小處入手，就細部落腳，使思政教育貼近實際、貼近生活、貼近學生，使教學中的育人費時少、作用大，思想教育更加自然有效。

（四）探索多元化課程考核方式

將信息技術引入課程教學，不僅為教學帶來了便利，也改變了傳統的課程評價方式。探索多元化課程考核方式，加強過程性評價，嚴格終結性的評價，實現“知識”考核向“知識+能力”考核轉變，根據線上學習、考勤、課堂討論與回答問題、小組總結、線下作業、期末考試等不同方式，對學生給予科學、合理、公平的評價，采取定性與定量相結合、教師評價與學生互評相結合，建立明確的考核指標體系。

三、結論

通過近幾年的教學改革與創新，教學質量趨于穩定，教學效果較好，學生的自主學習意識得到了培養，自主學習習慣基本養成，兩極分化問題逐漸解決。通過項目式教學，學生能夠較好地結合理論與實踐，學生評教滿意度逐年提高，考試不及格率逐漸下降，學生工程實踐能力得到提高。

（一）學生創新實踐能力得以提高

近幾年課程負責人和團隊教師，在鋼結構設計、工程結構減震性能、新型鋼組合結構柱設計等鋼結構相關研究領域，指導多名土木工程專業學生開展大學生創新訓練項目，學生的分析和解決實際問題的能力得以提高。

依托結構類專業課程和學科發展方向，組建校級創新創業團隊，培養學生優良的創新意識、專業素養和團隊協作能力。圍繞“鋼結構”課程，依托科研項目和大學生創新訓練項目，指導本科生發表多篇期刊論文。連續舉辦結構知識競賽，提高學生學習專業知識的積極性。積極拓展學生參加學科競賽和創新實踐的廣度和深度，讓更多的學生參與到競賽實踐中，教師利用周末和假期手把手教學生，在實踐中教學相長，助力學生在一個個比賽中不斷成長，學生獲得國家級和省部級獎勵多項，努力實現全過程育人。

（二）項目研究成果初顯，教師專業能力提升

在近幾年的教學創新改革中，課程團隊不斷反思、不斷改進，目前獲得了一定的成果。課程成功獲批自治區教學改革研究項目、校級一流本科課程、在線開放課程、混合式示范課程、課程思政示范項目和改革項目。課程負責人和團隊獲省部級及校級教學比賽獎勵多項。編寫教材2部，發表教改論文多篇。

（三）借助各類教學研討會，教學團隊在國內外逐步提升影響

隨著課程建設的進展，課程教學實踐受到越來越多的關注。2022年，課程上線國家高等教育智慧教育平臺。在學校線上教學優秀案例征集活動中，課程獲學校線上教學優秀課程案例，教師獲線上教學優秀教師案例。在教育部土木工程專業虛擬教研室活動中開展了有關“鋼結構”課程教學改革的名師示范課，在第六屆寧夏高校力學學術研討會中進行了分會場報告，與會教師表示該課程在教學中融入思政元素，將思政育人與專業課程育人協同起來，實現育德育人目標。教學方法新穎，深受學生歡迎，可在同類型課程中形成示范效應。

參考文獻

［1］朱軍，陳思陽，普興龍.基于MOOC+虛擬仿真的“鋼結構設計”課程教學研究：以河西學院為例［J］.教育教學論壇，2020（50）：369-370.

［2］唐佳軍，溫泳，王玉英，等.《鋼結構基本原理》教學過程中《材料力學》基本概念的過渡［J］.長春工程學院學報（社會科學版），2023，24（1）：135-138.

［3］沈齊英，居瑞軍，王騰，等.“新工科”背景下專業課教學中課程融思政的改革與實踐［J］.當代化工研究，2019（17）：79-81.

［4］孫濤，何小涌，姚未來，等.基于SPOC的混合教學模式探索與實踐：以鋼結構課程為例［J］.高等建筑教育，2022，31（6）：189-197.

［5］沈敏慧，彭亞萍，胡大柱，等.基于愛科技（ASciT）-成果導向（OBE）理念的鋼結構課程思政混合式教學［J］.重慶建筑，2023（5）：64-67.

［6］趙金鋼.思政元素融入鋼結構設計原理課程教學方法初探［J］.高等建筑教育，2023，32（2）：175-182.

［7］張春玉，陳勇，左敬巖.OBE理念下鋼結構課程設計教學改革研究［J］.山西建筑，2023，49（2）：195-198.

［8］車偉，楊震柏，孫俊利.基于基因植入式的鋼結構基本原理課程思政一體化教學設計與實踐［J］.高等建筑教育，2022，31（6）：104-109.

［9］王永寶，聶云靖，張翛.將大學生結構設計競賽與鋼結構教學相融合的教學改革［J］.實驗技術與管理，2022，39（10）：190-193.

［10］余玉潔，丁發興.結合社會熱點案例分析的鋼結構設計原理教學改革［J］.大學教育，2022（11）：35-37.

［11］郭麗麗，申琪.課程思政與專業課程“同向同行”的鑄魂育人路徑探究：以鋼結構原理課程為例［J］.高等建筑教育，2022，31（5）：82-88.

［12］趙中偉，張霓，孫慶巍.科研成果轉化為“鋼結構設計原理”教學資源的研究［J］.高等建筑教育，2022，2（6）：141-144.

［13］向敏，廖平.新工科背景下“鋼結構基本原理”課程思政教學建設初探［J］.寧波工程學院學報，2021，33（1）：101-106.