基于卓越工程师计划的钢结构课程教学改革研究

陈 东

基于卓越工程师计划的钢结构课程教学改革研究

陈 东

分析“钢结构”课程在工科本科院校教学现状，根据应用型本科“卓越工程师”培养计划的基本要求，对“钢结构”课程教学改革进行研究，提出“钢结构”课程教学方法、内容及手段上进行改革的几点设想。

钢结构课程；卓越工程师培养计划；教学改革

一、引言

钢结构体系具有自重轻，安装容易，施工周期短，造型优美，抗震性能好等特点，与钢筋混凝土结构相比，具有高、大、轻的独特优势。更值得关注的是钢结构具有极其优良的环保性能，大部分钢材都能被有效地回收，投入循环利用，对环境的污染和占用很少，堪称是一种“绿色的低碳结构”［1］。此外，钢结构体系可带动其他“节能环保”型建筑材料的推广应用，特别是《中国建筑技术政策》(1996—2010)和《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》的公布，使建筑钢结构得到迅速发展，开创钢结构在建筑应用中的新时代。

钢结构课程是高等学校土木工程专业重要的一门专业技术课，该课程在已有结构基本知识的基础上，着重培养学生对钢结构的基本概念和基本原理的理解和掌握，同时培养学生钢结构工程设计与应用的能力，在土木工程专业系列课程体系中占有十分重要的地位。根据应用型本科“卓越工程师”培养计划的基本要求，在分析 “钢结构”课程在工科本科院校教学现状的基础上，对“钢结构”课程教学改革进行研究。

二、“卓越工程师”培养计划的教学基本要求

“卓越工程师”培养计划是教育部2009年推出的一项重大教育改革试点项目，它提出工科专业本科层次、硕士层次和博士层次学生应达到的知识、能力与素质专业要求。借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建具有中国特色的工程教育模式，通过教育和行业，高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养造就一大批创新能力强，适应企业发展需要的多种类型的优秀工程师。

三、“钢结构”课程教学的现状

钢结构课程是一门理论性和实践性较强的课程，既强调知识的综合性、实用性，又强调创新能力、综合分析和解决生产实践问题的能力［2］，这也是“卓越工程师”培养计划所要求的。但现有的教学存在一些问题亟待解决。

1.课程内容创新性不足。现有课程内容体系建立在知识的系统性和完整性之上，在知识点的选择和安排上没有脱离传统的教学理念，新材料、新技术、新工艺等方面知识点增加缓慢，所用教材的知识内容体系创新性不够，没有体现“卓越工程师”培养计划中所要求的“能力”主线，与生产实际要求的课程内容或知识点的编排存在一定的差距。

2.课程内容灵活性不够。现行的课程教学内容和所使用的教材，虽然积累了前期课程改革成果，但在很大程度上仍保留传统的课程内容体系。限于课时安排和教学大纲的限制，灵活性不足，缺少学生自主的研究性学习内容和训练环节。

3.教学过程缺乏针对性。教学过程无法达到教学目标的要求，造成理论知识没学精，实践能力不达标的情况，模糊了课程教学目标的定位，影响人才培养质量。

4.教学手段落后。教师不注意采取先进的教学手段来充实自己的教学活动，忽视案例教学、问题教学等方式的运用，导致教学信息量太小，无法传授更多的知识。

5.教学内容单调。课程教学只是理论知识的简单讲解,没有结合工程实际进行教学。

6.学生存在畏难心理。学生通常所见的建筑物大部分是钢筋混凝土建造，导致学生对钢结构建筑很陌生，产生畏难心理。加之工程力学课程中有些基本问题没有理解透彻，有的学生甚至连最基本的力学概念都不清楚，在学习的过程中遇到困难，首先想到的是放弃，而不是想办法去克服，导致很多学生难以学好这门课程。

四、课程改革思路

以“卓越工程师”培养为目标,切实加强课程建设中的能力培养,突出与生产实践的紧密融合。主要建设思路如下：

1.制订新的教学大纲。紧密结合“卓越工程师”培养计划对课程提出的基本要求，在深入调研的基础上，根据钢结构专业学生的就业状况以及课程课时等条件要求，制订新的教学大纲。从“能力”培养出发，合理安排理论教学内容。

2.根据教学需求不断改革教学方法与教学手段。针对“钢结构”课程理论性和实践性较强的特点，应注重教学内容的选择，着重讲清“问题是什么”，“问题的背景是什么”，“问题的性质是什么”，“问题的解决方法是什么”等内容，给学生留下一定的思维空间，活跃学生的学术思想。充分利用现代教育技术，实现教学方法和教学手段的现代化，深入开展大学生的研究性学习，为激发其独立思维和创新精神提供有利条件。

3.开展教材建设。根据土木类专业“卓越工程师”培养计划的基本要求，按照“钢结构”课程教学大纲的基本精神，积极开展教材建设，在合理安排“卓越工程师”培养计划所要求的基本知识点以外，在“能力”培养上有所突破，特别是将增加基本知识点的问题与解答，结构体系的选用举例以及与生产实际紧密融合的综合应用等方面。

五、课程教学改革的具体措施

（一）教学内容的调整及优化

根据“卓越工程师”培养计划的目的要求，结合“卓越工程师”培养计划通用标准，对现行的“钢结构”教学内容进行调整及优化［3,4］，具体如下：

1.教学重点的调整。课程的教学重点为连接、轴心受力、拉弯、压弯构件、构造要求、钢框架设计。

2.简化教学内容。可以对前期课程已经学习的材料性质等教学内容进行简化。

3.介绍塑性设计与组合结构设计内容，实现教学重点突出。教学顺序从基本概念及原理入手，讲授基本构件设计，逐步形成学生的岗位实践技能。在此期间增加当今社会比较前沿的结构形式，比如“大跨空间结构设计”。基本构件的设计应抓住两个极限状态这条主线。在教学过程中，应强化基本构件或连接设计要满足承载能力、正常使用两个极限状态要求，对不同构件的两个极限状态验算内容也不同。教学时根据具体情况列出详细表格，便于学生学习时进行比较和理解。连接是钢结构课程教学的重点和难点。这一部分计算公式和构造等内容较多，讲解应抓住从连接破坏形式到计算公式的建立这条主线。例如普通螺栓抗剪设计，应先讲清楚普通螺栓受剪破坏的5种可能破坏形式(螺杆受剪破坏、孔壁承压破坏、连接板件拉坏、板件端部剪坏、螺杆弯曲)，其中4、5项破坏形式通过构造措施予以防止，另外3种破坏形式通过计算予以防止。这样讲解概念清楚，条理性强，便于学生理解后续建立的计算公式。

（二）教学方法和教学手段的改革

钢结构课程涉及的学科知识广，概念多，跨度大，理解难度大，为了在规定的学时数内提高教学质量和教学效果，必须对教学方法和教学手段进行改革。

1.明确教学目标，紧密联系实际，活跃课堂气氛，培养学习兴趣。在教学中应采取灵活多样的教学方法，努力培养学生的学习兴趣。例如在讲授第一次课时，应首先结合当前社会的发展趋势，建筑的发展历史等学生熟知的内容，通过相互交流引入课程内容，强调该课程在土木类专业中的重要作用，让学生在轻松、愉快的交流过程中认识到该课程的意义，激发学生的学习积极性和主动性。

2.改进教学方法。该课程要求在有限的学时内给学生传授尽可能多的课程知识，因此必须打破教师讲，学生听的传统教学方法，采用启发、引导、互动、对比等方式组织教学，最大限度地激发学生的学习兴趣，增加学生参与机会，提高学生主观能动性。通过工程实践应用的实例丰富教学内容，体现课程的基本理论知识与工程实践之间的内在联系。

3.运用虚拟模型程序辅助教学。对本课程比较抽象和难以理解的知识点，如钢结构节点的设计则应采用虚拟模型［5］程序辅助教学的方式组织教学，增加课堂教学的信息量，提高教学效果。

4.努力培养学生的自主学习和研究性学习能力。在教学过程中，教师要始终坚持启发式教学，以课本知识为载体，培养学生分析问题和解决问题的能力，逐渐从教师讲授型向师生交流讨论型转变。鼓励学生参与科技创新活动尤其是支持和鼓励学生参与“大学生结构设计大赛”等活动，培养学生的科技创新能力。

（三）改革课程的考试方式

考试是教学工作的重要环节，它不仅表现为对学生成绩的检查，还反映教学过程各环节的状态。要提高教学质量，培养创新型人才，就要以学生为本，实施个性化教育和多样化考评。首先建立多种考评体系，建议依据学科特点，学生可以根据能力差异在考评体系中选择适当的考评方式。多种形式的考评不仅能够测评学生对课程内容掌握的程度，还能激发学生的独创性、探索性和分析应用能力。其次可以实行开、闭卷结合，试卷分试卷一和试卷二，试卷二为计算题部分，采用开卷形式，重点考核学生运用理论知识进行综合分析、计算能力。试卷一为闭卷考试，形式为选择、填空、简答题等题型，重点考核学生掌握基本知识点、基本概念和重点理论的情况。改革后的考试更注重能力考核，试题选择的原则要充分体现素质教育要求，突出学生能力的训练和考核。

六、结语

钢结构产业较之传统结构形式更为绿色环保，符合中国可持续性发展的战略趋势。从国际发达国家的建筑发展历程来看，中国钢结构产业大有可为，所以有必要抓住本领域的发展趋势，及时根据“卓越工程师”培养计划，更新教学内容，积极创新教学方法，使学生能够掌握最新的行业动态，储备扎实的理论基础，为今后从事钢结构产业的相关工作打好基础。

[1]刘凌云.土木工程钢结构课程教学改革初探[J].土木建筑教育改革理论与实践，2009（11）.

[2]赵永平,武鹤,曹晓岩.土木工程专业应用型本科人才培养体系的创新与实践[J].中国大学教学,2004(5).

[3]於斌.《钢结构》课程教学改革探讨[J].辽宁师专学报,2004(4).

[4]任志福.关于人才培养模式的钢结构课程教学改革探讨[J].高等建筑教育，2007(2).

[5]付涛，严钧.虚拟模型实验在钢结构教学中的应用[J].高等建筑教育，2006（4）.

G642

A

1673-1999（2011）06-0174-02

陈东（1981-），男，安徽芜湖人，博士，安徽建筑工业学院（安徽合肥230601）土木工程学院讲师，从事钢结构专业教学和科研工作。

2010-12-29