工程教育認證背景下“鋼結構設計原理”教學改革

摘 要：工程教育認證背景下“鋼結構設計原理”課程改革，采用線上和線下融合的方式，從傳統“鋼結構設計原理”教學存在的問題出發，以工程教育認證理念為導向，對“鋼結構設計原理”課程從教學目標優化、教學內容整合、教學方式改進和評價機制優化等方面進行了優化和改革。結果表明，這一改革有效提高了學生學習的積極性，增強了學生對教學原理知識的理解，有利于教師掌握學生學習動向，促進教師進行教學反思，同時對提高學生學習興趣和對學生創造性、創新性的培養都有著積極作用。

關鍵詞：工程教育認證；鋼結構；教學改革

1 概述

為了促進我國工程教育改革，加強實踐能力教育，提高教育質量，2006年教育部提出在我國高校開展工程教育認證的試點工作，2016年，隨著我國正式加入《華盛頓協議》，我國工程教育授予的本科學位實現了國際互認質量標準的實質等效性，也標志著我國正式開啟了工程教育認證之路。截至2021年底，全國共有288所高校，1977個專業通過了此項認證，土木工程專業作為傳統的工科專業也被囊括在內，至此土木工程專業進行工程教育認證改革正式開啟。“鋼結構設計原理”作為土木工程專業的核心課程，具有實踐性和理論性均較強的特點，課程涉及高等數學、力學、結構知識的綜合應用，課程的知識點多且較難，因此該課程在整個土木工程結構課程體系中占有重要的地位。此次課程改革旨在提升工程教育授課質量、提高學生學習效率、培養學生的專業能力，并使專業課程內容與設置緊跟科技發展及企業需求，并且通過改革，“鋼結構設計原理”課程不僅傳授專業知識，還培養學生的工程倫理、職業素養以及家國情懷。

2 “鋼結構設計原理”課程概況

2.1 “鋼結構設計原理”課程知識體系

“鋼結構設計原理”課程的核心知識體系包括鋼結構材料、鋼結構設計基礎、鋼結構基本構件、鋼結構節點、鋼結構設計標準與規范等。這一知識體系涵蓋了從材料選擇到構件設計、連接技術、節點構造以及設計規范等多個方面，是土木工程專業學生和鋼結構設計工程師必須掌握的專業知識，核心知識體系見圖1。

2.2 “鋼結構設計原理”課程教學存在的問題

首先，由于“鋼結構設計原理”教學內容難度大，理論性強，課堂以數學和力學推導為主，學生學習興趣低，并且實踐能力培養不足，不重視課程設計，學生缺乏解決實際工程問題的能力，另外課堂教學知識更新滯后，教學內容與新技術脫節，學生畢業后需重新學習現代化手段。這些問題導致學生理論與實踐脫節，畢業后需用人單位進一步指導和培養。

其次，傳統的“鋼結構設計原理”教學方法單調，傳統課堂以板書或PPT講解為主，教師單向講授，缺乏互動交流，課堂氣氛沉悶，學生學習興趣低。

最后，考核方式較為局限，不能全面考查學生的綜合能力。傳統考核以“期末成績+考勤”為主，期末成績占比高，忽視了對學生學習過程的監測，無法全面考查學生的綜合能力，限制了學生的創造性和創新能力發展。這些問題導致學生學習動力不足，教學效果不佳，難以適應現代化教學需求。

3 工程教育認證背景下“鋼結構設計原理”教學改革

3.1 教學改革思路與目標

工程教育認證倡導以“學生為中心”“產出為導向”“持續改進”的教學理念，其強調學生學習的最終結果在于學生與社會需求的融合，培養過程要結合學生畢業后的知識與能力要求，加強實踐能力的培養，工程教育認證背景下鋼結構設計原理的教學改革以這一理念為依據，采用線上線下融合的方式，從反向設計的角度出發，圍繞“企業需求是什么”“學生需要的是什么”，結合課程教學特點，將教學內容進行重新整合，將教學目標分為認知領域和情感領域兩大類，再按照教學目標將知識進行分類，對教學目標進行優化，教學目標優化方案如表1所示。

3.2 課堂教學內容優化

工程教育認證背景下線上線下融合的鋼結構設計原理教學改革，以學生為中心，以產出為導向，重點在于學生與社會的接軌，注重實踐能力的培養，結合學生畢業后的知識與能力要求，在課堂教學中直接從工程案例入手進行原理知識的講解，具體優化措施如下。

（1）授課前，深入剖析教學知識點，對重難點進行提煉，在確定本課程教學重點、難點的基礎上，將教學的重點知識點和難點知識點的展現形式加以思考和調查分析，找出最適合知識點展現方式。

（2）案例搜集與分析，對照每一個知識點和難點，進行工程案例的搜集與整理。例如，在講解鋼結構的軸心受力桿件時，直接引入鋼結構平面桁架進行講解，分析桁架各根桿件的受力，找出拉桿和壓桿，分別對其進行設計和驗算；在進行鋼索內容的講解時，引入橋梁中鋼索的應用，通過對不同的跨度和不同形式的橋梁進行講解，結合規范知識求解曲線方程，教學內容和工程案例的結合如表2所示。

（3）授課過程中充分考慮學生參與課堂，在確定了課程的知識點及展現形式后，授課教師積極地組織學生參與動畫制作、室內實驗等。讓學生充分發揮自己的想象力進行教學設計，使“鋼結構設計原理”的教學過程更有意義，增加對本課程的學習熱情、激發創新靈感。在學習的過程中不僅能培養學生的動手能力，而且可以加深對“鋼結構設計原理”課程的認識。在充分發揮學生能動性的基礎上，搭建線上教學平臺，將“鋼結構設計原理”課程運用到平臺教學中。

3.3 教學方式改進

傳統的“鋼結構設計原理”教學中，教師是課堂的主導者和執行者，發揮了傳道授業的作用，而學生作為知識的接受者，大多數時間以聽為主，工程教育認證背景下“鋼結構設計原理”教學改革強調采用線上線下相結合的方式，融入工程教育理念，讓學生自主學習與教師講解雙層雙向同步進行，結合輔助教學系統，學生可以在線上進行知識的碎片化學習，了解鋼結構發展前沿，關注學習實際工程案例，教師通過平臺的學習內容隨時記錄了解學生的學習動態，具體實施過程如下。

3.3.1 數字資源輔助課前學習

工程教育認證強調以產出為導向，因此在上課之前，有效地引導學生對知識進行提前預習，教師主要通過智慧樹及雨課堂等教學平臺發布學習任務，并以實際工程引入教學知識點，引導學生思考并且自主學習，學生可以通過現代化的學習手段，觀看線上教學視頻及其他優秀教學資源，按照教師發布的學習任務查閱資料完成學習任務，并且鼓勵學生進行有創意的思考并提出問題。

3.3.2 現代化課堂學習

教師通過多媒體和雨課堂平臺等方式進行課堂教學，在課堂教學過程中注意案例的引入和學生積極性的激發，并且利用教學平臺進行課堂習題發布，對課堂學習效果進行實時監測，時刻關注學生的學習動向，課堂學習數據如圖2所示。

3.3.3 課后總結

課堂教學過后教師積極督促學生對知識進行復習和鞏固，完成相應的課后練習，引導學生進行案例分析并對其進行點評，并帶領學生積極參加結構設計競賽，充分發揮學生的創新性和動手能力，以賽促學。具體課程實施方式如圖3所示。

3.4 多元化教學效果評價

學生是知識的接受者和最終受用者，學生掌握和運用所學知識是進行教學改革的最根本的目的。工程教育認證背景下“鋼結構設計原理”教學改革強調全過程考核，除了期末考核以外還應加入平時作業考核和課堂互動考核，其中平時作業考核包含課前預習、課后復習和工程案例分析報告，教師可以通過學習平臺發布課前作業和課后作業，并且對學生的作答進行統計和分析，并對學生學習情況進行監測；課堂互動主要是在授課過程中為了引導學生積極思考而設立的思考題或者測試題，教師可以利用課堂教學的多媒體方式進行，方便教師把握課堂細節，通過對考核體系的優化，最終“鋼結構設計原理”教學考核情況為平時作業占比40%（課前預習10%+課后復習10%+工程案例分析報告20%），課堂互動占比10%，期末考試占比50%。這種考核方式加強了教師對學生學習過程的監測，有效地掌握學生學習動向，有利于教師改進教學方法，另一方面，采用案例分析報告的方式有利于學生掌握學科發展新動向，拓寬學生視野，培養學生獨立思考能力，提高學生的學習興趣，有利于學生創造性和創新性的發展。

結語

在工程教育認證背景下“鋼結構設計原理”課程改革，采用線上線下融合的方式，強調以“學生為中心”“產出為導向”“持續改進”的方式進行教學，本文依據此方式，對“鋼結構設計原理”課程從教學目標優化、教學內容整合、教學方式改進和評價機制優化等進行了改革，這一改革有效地提高了學生學習的積極性，增強了學生對教學原理知識的理解，以及工程實踐知識的掌握，并且對教師掌握學生學習動向，及時進行教學反思都起到了促進作用，也培養了學生獨立思考的創造思維能力，提高學生的學習興趣。

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基金項目：貴州理工學院教育教學改革研究項目（項目編號：JGYB202114，2023YBXM27）；貴州省第二批省級“金課”項目（項目編號：2024JKXS0067）

作者簡介：段莉（1987— ），女，漢族，江蘇徐州人，碩士研究生，講師，主要從事鋼結構設計與教學。