地方高校基于OBE理念的鋼結構課程教學改革與實踐

摘要：文章基于OBE的工程教育模式要求，為適應地方高校“應用型”土木工程人才培養目標，尋求特色鋼結構人才培養方法，提升人才培養質量，“鋼結構設計原理”課程從課程內容重塑、教學手段優化、實現多元化考核評價等方面開展了教學改革。通過實踐取得了較好效果，可為地方院校土木工程專業鋼結構課程教學開展提供借鑒。

關鍵詞：土木工程；鋼結構設計原理；OBE教學

中圖分類號：G642

TeachingReformandPracticeofSteelStructureCoursesinLocalUniversitiesBasedonOBEConcept

HuangLing

SchoolofCivilandArchitecturalEngineering，NanchangHangkongUniversityJiangXiNanchang330063

Abstract：ThearticleisbasedontherequirementsoftheOBEengineeringeducationmodel.Inordertoadapttothegoalofcultivating"application-oriented"civilengineeringtalentsinlocaluniversities，seekcharacteristicsteelstructuretalentcultivationmethods，andimprovethequalityoftalentcultivation，the"PrinciplesofSteelStructureDesign"coursehascarriedoutteachingreformsfromtheaspectsofreshapingcoursecontent，optimizingteachingmethods，andachievingdiversifiedassessmentandevaluation.Goodresultshavebeenachievedthroughpractice，whichcanprovidereferencefortheteachingofsteelstructurecoursesincivilengineeringmajorsinlocaluniversities.

Keywords：Civilengineering;PrinciplesofSteelStructureDesign；OBEteaching

鋼結構屬于典型的綠色環保節能型結構，符合循環經濟和可持續發展的要求，大力發展鋼結構是保障建筑業整體實現碳減排目標的必要手段和措施。裝配式鋼結構建筑投入成本少，施工時間短，應用優勢明顯，是新一輪建筑科技革命和產業變革方向。“雙碳”目標下，鋼結構行業的發展前景廣闊。《鋼結構設計原理》是土木工程專業的核心課程，在培養鋼結構工程技術才中有著非常重要的作用。近年來裝配式鋼結構的發展及工程單位對技術人才的專業要求，對現階段鋼結構課程教學和學生培養提出了更高要求。南昌航空大學（以下簡稱“我校”）屬地方性應用型本科院校，存在地方高校教學過程中通常存在的問題，包括：學生前期在學習材料力學等基礎課程時理論基礎不扎實，對鋼結構基本理論理解不透徹；通常按傳統教學體系執行，知識單元之間的聯系不夠緊密，學生綜合分析能力較弱；學生重視學科內容學習，對所學內容死記硬背，缺乏對鋼結構實際工程的深入接觸，偏離了工程應用的實踐性；學生自覺學習意識和自主學習能力不足，學生習慣被動接受教師的安排來完成學習等。為使我校土木工程專業緊跟產業變革方向，更好貼近企業需求，培養具有社會責任感和創新意識、基礎知識扎實、工程實踐能力強的應用型工程人才，《鋼結構設計原理》課程組遵循以學習者為主體，活動實踐為中心，以知識和能力獲得為核心的OBE教育理念，對傳統教育模式進行變革，結合地方高校自身辦學定位，從教學內容、教學方法、課程考核對課程進行了教學改革與實踐，使《鋼結構設計原理》課程從知識目標向能力目標轉變，教學從以教師為中心向以學生為中心轉變，構建加強實踐環節的教學模式，建立以實踐能力評價為導向的多元化學習評價體系，課程形成了穩定的教學體系和教學模式，以期為地方高校土木工程專業類教學提供有益借鑒。

1重塑課程內容

1.1實施“項目教學法”

基于OBE教學理念，為構建“重基礎，強應用”的教學內容體系，從根本上使教學從傳統的學科導向轉變為滿足實踐需求的產出導向。以培養學生工程實踐能力為目標，課程組實施“項目教學法”打造重塑課程內容，以工程項目為引導，按知識點細化教學目標，與理論教學有機結合進行教學設計，建立理論教學與工程項目案例之間的互動關系，將兩者緊密結合，互為補充。教學設計時建立了以“情境為載體，項目為導向”的課程骨架，將平鋪直敘的理論教學，轉換為場景再現的項目案例教學，將鋼結構工程設計理念貫穿鋼結構基本理論教學全過程，重點培養學生解決復雜問題的綜合能力和高階思維。以“鋼屋架的設計”項目為例，將鋼屋架設計分解為“鋼材的選擇”，“荷載及內力的計算”，“構件的選型設計”，“連接焊縫的設計”等環節。教學實施時采用任務驅動，引導學生以工程的思維去面對項目的每一設計環節，例如：教師給出問題“工程中如何根據項目的環境溫度、荷載性質、連接方法對鋼材和焊條進行選用”，“屋架設計時荷載應如何考慮”，“如何進行鋼屋架的內力組合”等問題，引導學生帶著問題取探究和思考工程中如何選材，如何利用所學力學知識解決工程項目的設計計算問題，讓學生在邊做邊學中掌握“鋼結構材料”及“鋼結構的連接”兩個章節的理論知識點與工程項目環節的互動關系。最后以鋼屋架施工圖的解讀帶領學生認識鋼結構的常見的標注及圖例，為后續學生讀圖看圖打下理論基礎。在引導學生項目選材時穿插“材料及連接破壞”的工程案例，例如：比利時系列橋梁脆性破壞案例，在案例分析過程中使學生牢固掌握鋼結構材料的性質特點，將理論教學所得應用于鋼屋架的材料選擇，完成了理論與實踐相結合的專業思想啟迪，同時對學生進行了工程倫理的教育，達成了學生能力與素質的融通。每一個項目任務完成后要求學生自行總結工程思路，結合理論教學，設計思維導圖，引導學生搭建理論知識框架的同時，理清工程設計的思路。以第二章“鋼結構材料”為例，表1給出了“鋼結構材料”一章理論教學與項目教學法結合的教學設計。

1.2融入思政案例

按照OBE的教學理念，《鋼結構設計原理》課程教學目標的制定，一方面要支撐畢業要求指標點的達成，另一方面要體現知識、能力、素質和價值觀為導向的育人要求。鋼結構課程組深入研究育人目標，挖掘提煉專業知識體系中所蘊含的思想價值和精神內涵，提升課程的引領性、時代性，將專業特色與思政內容有機融合，構建全面覆蓋，層次遞進的課程思政體系。鋼結構課程思政的融入主要涵蓋：

（1）引導學生厚植愛國情懷，樹立職業責任。課程引入鋼結構的發展史，通過“錢塘江大橋”，天眼“fast”，港珠澳大橋等大型鋼結構設計案例的介紹，讓學生認識中國建設發展歷程，展示中國經濟的發展和科技進步，激發學生愛國情懷和民族自豪感；突出土木工程領域先輩的先進示范作用，例如，在講到“焊縫連接”時，通過“大國工匠”焊接專家高鳳林的故事，培養學生精益求精的工作態度和大國工匠精神，引導學生樹立專業志向，增強學習信心。

（2）強化學生工程倫理教育。引導學生重視工程失敗的教訓，多維度提升職業素養。例如在講到格構式軸心受壓構件——綴條的設計時，以加拿大魁北克大橋為例，這是鋼結構中典型的局部失穩導致結構整體破壞的案例。通過工程事故的分析，可使學生認識到作為工程師的責任感和敬畏心，同時應加強學習，對相關公式和規范中的相關構造條文引起足夠重視。此外日本阪神大地震結構破壞，比利時系列橋梁破壞，大型儲油罐、液化氣罐爆炸，鋼橋裂紋的產生，廠房發生大面積坍塌工程事故，鋼屋架失穩等工程事故的引入都是極好的對學生進行工程倫理教育的案例。

（3）引導學生樹立正確人生觀、價值觀。在“軸力受壓構件”構件一章，通過理想軸心受壓桿件和實際軸壓構件件的穩定計算，引導學生理論聯系實際的工作方法，通過實踐得真知。通過雪災鋼屋架失穩事故分析，學生通過比選防止鋼梁的整體失穩方案，學會工作中應揚長避短，從多角度看問題。為保證“課程思政”教學的有效性，講求因地制宜，通常以故事的思維將做人做事的道理包裹其中，例如在對學生的習題進行講解時，針對部分同學隨意、馬虎的工作態度，列舉了生活中微小舉動收獲感恩的小故事，寓意每一件善意的，認真的舉動，他人感受的都將是美好。陶行知先生曾說過：“真的教育是心心相印的活動，唯獨從心里發出來的，才能打到心的深處”。

1.3完善線上教學資源

為建設符合學生實際學習情況的SPOC平臺課程，保證在有限學時完成教學目標，增加課程“高階”、“創新”、“挑戰”力度，利用網絡平臺優勢，進一步豐富拓展資源。

（1）加強了網絡資源的應用與遷徙。通過鏈接，引入優質精品課程、鋼結構前沿進展，相關軟件學習課程平臺。展現鋼結構領域實踐發展新經驗，社會需求新變化，幫助學生開拓專業視野，激發學生創新思維，同時為學生提供實際工程影像資料，包括不同結構形式的工程現場施工視頻，有效幫助學生建立結構空間整體概念。

（2）加強了課程的自主教學設計。進一步完善以微課為主的視頻資源，對工程中難以理解的鋼結構構件連接及構造制作了動畫視頻；補充了實際工程事故案例及鋼結構工程施工圖教學案例；引導學生對自身感興趣的方向，如鋼結構抗震、鋼結構防火、鋼結構防腐、鋼結構的最新連接技術等內容撰寫小論文，鼓勵學生以論文形式在線分享調研成果，利用翻轉課堂教學，提升學生自主學習能力及創新能力。

（3）完善試題資源庫建設。試題資源庫除了隨堂練習、單元檢測、綜合測試模塊外，將學生課后訓練任務劃分為基礎學習單元、單項能力訓練任務單元、綜合訓練項目單元，由基礎訓練到綜合能力提升，實現課程“挑戰性”滿足學生個性化學習需求。

2優化教學手段

鋼結構課程知識點多，課程在進行必要基礎知識的講解的同時，要保證學生高階思維的訓練時間，實現對學生能力和素養的培養目標，優化教學手段以調動學生學習的主動性和積極性尤為重要。

2.1開展線上線下混合式教學，加強課程網絡互動。

在網絡平臺設計“項目交流”板塊，引導同學在版塊中自由討論，培養學生自主學習能力，對在平臺提問和回帖的同學都給予一定的積分獎勵，記入平時考核。拓展板塊包括工程事故、工程視頻等，引導學生依據所學理論展開線上討論，涵蓋鋼結構事故比例最高的工業廠房鋼梁倒塌、普通輕型屋蓋倒塌，橋梁鋼結構，儲液罐、儲氣罐等。線下對學生理解有難度的共性問題，著重補充講解。工程現場視頻充分拓展了教學的時間和空間，開闊了學生視野，提高學生自主學習、綜合能力及創新意識。

2.2推進翻轉課堂和分組討論的教學形式

在傳統課堂教學模式的基礎上引入翻轉課堂，鼓勵學生利用課后時間對鋼結構的發展趨勢、綠色裝配式鋼結構、鋼結構構件的穩定、鋼結構的防火、防腐等知識點進行積極探索，提升自主學習能力，激發學生創新精神；讓學生分享工地實習見聞，主動將校內學習與校外實踐相結合，提高學生分析問題和解決問題的能力；通過發布專業熱點問題跟蹤，開拓學生視野，啟發學生創新思維、提升學生創新能力；通過搶答，分組討論等多種形式深化課堂互動，高效完成每節理論課后的隨堂練習及課堂測試，輔以積分獎勵，提升學生的專注度與課堂參與熱情，使課堂教學生動有趣，張弛有度。

2.3開展案例教學

工程事故案例教學法形象生動，通俗易懂，學生接受快。鋼結構在材料、強度、剛度、穩定等方面均有大量實際工程事故案例，培養了學生的工程實踐能力和嚴謹治學的科學態度。表2列出了理論教學中各章部分工程案例。

3實現多元評價

學習評價是OBE教學的重要環節。評價標準增加了過程考核比例。期末考核由原來的70%降低為50%，過程考核由原來的30%提升為50%，過程考核包括課后作業和課程參與度。期末考試重在考察學生分析問題和解決問題的能力，為使學生由“記憶型”學習轉變為“理解、分析型”學習，過程考核側重以實踐能力評價為導向的參與度，占過程考核的35%。參與度包括項目參與、鋼結構前沿匯報調研、案例分析、課后進階訓練、科研分享、課堂教學互動等多項以實踐為主的學習評價，努力踐行“以學生為主體，活動實踐為中心，以知識和能力獲得為核心”的OBE教育理念。

結語

《鋼結構設計原理》課程以OBE理念為目標導向，重塑課程內容，優化教學手段，構建立體教學模式，實現多元評價，努力在筑牢學生理論基礎的同時，實現對學生的價值引領和能力融通。《鋼結構設計原理》課程已經過3個學年的建設和完善，學生學習主動性明顯提升，學習成績改善顯著，取得較好教學效果。

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