“金属结构设计”课程教学改革与探讨

付建科 吴海华 叶喜葱

摘要：分析探讨了“金属结构设计”课程教学过程中存在的问题，结合课程特点，通过整合规划教学内容，改进教学方法和教学手段等，对课程教学进行了改革与探讨，提出了改革措施，取得了较好的教学效果，为地方性高校课程教学改革提供参考。

关键词：金属结构；课程教学；教学内容；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）30-0098-02

“金属结构设计”课程是三峡大学为材料成型及控制工程专业和机械设计制造及其自动化专业学生开设的一门专业主干课程。课程的主要目的与任务是使学生掌握金属结构的基本设计计算方法，培养学生的金属结构设计计算能力。该课程的教学内容对学生后期的课程设计、毕业设计等都能起到主导作用的影响。但以往采用单一传统的教学方法往往使学生产生厌倦和疲劳，导致学生学习积极性不高，教学效果不好。本文在分析探讨“金属结构设计”课程教学过程中出现的诸多问题基础上，结合课程特点，提出了课程教学改革措施，并付诸实施，取得了良好教学效果。

一、课程教学存在的问题与分析

1.课程知识点多，内容涉及的理论深而广，学生学习感到困难。“金属结构设计”课程主要讲述金属结构基本理论和基本构件的设计方法，内容包括：绪论、金属结构材料和性能、金属结构的连接、轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件等。通过课程的学习，要求学生掌握金属结构的基本概念、基本理论和基本构件的设计方法。要达到这个要求，学生必须能熟练运用力学、金属材料学、焊接等学科和领域的诸多相关知识点。因此，这门课程要求学生具有较好的专业基础知识和综合分析能力，这对于那些专业基础知识掌握不太好和综合分析能力较弱的学生来说，学习该课程有一定难度。此外，课程中有很多公式推导内容，推导公式过程中，有时会涉及学生以前少有接触的相关理论知识，遇到这种情况时，学生就会感到很茫然，影响了学生对课程内容的理解。

2.课程章节内容相对独立，逻辑关系不强，学生学习很吃力。“金属结构设计”课程内容是由多个章节组成的，每章的内容都相对独立，前后无严密的逻辑关系，导致课程内容显得繁杂零乱。因此，要学好该课程，学生必须具备一定的综合分析、总结、归纳和理解能力。这对于已经习惯于学习理论体系好、逻辑关系强的公共基础课专业基础课的学生而言，学习该课程就非常吃力，久而久之就会产生厌烦情绪，影响教学效果。

3.课程研究对象与工程实际紧密相关，学生实践知识匮乏，缺少对课程研究对象的认识，增加了学习难度。课程研究对象直接来自于工程实际，如课程讲述的焊缝连接、螺栓连接和三大基本构件等都是工程实际中使用的连接和构件，其构造和尺寸几乎没作简化，课程讲授的设计和理论计算内容都是针对这些真实的连接和构件的。因此，要学好该课程，就必须对实际工程中的连接和构件的构造形式及使用条件等有一定的了解，这对于缺乏实践知识的学生来说，无疑加大了学习难度。

二、课程教学改革措施

针对上述问题，我们从整合规划教学内容、改进教学方法和教学手段等方面对“金属结构设计”课程教学进行了改革，提出了改革措施。

1.整合规划教学内容。教学内容是为满足课程知识和能力的传授服务的，教学内容和课程知识的紧密结合有利于合理利用教学时间，使学生在有限的学时内掌握好课程的知识和应用的能力。“金属结构设计”课程内容广、知识点多，要想使学生在有限学时内掌握课程教学大纲要求掌握的知识，首先必须对课程教学内容进行合理整合规划。多年教学实践告诉我们，如果仅按教材照本宣科，教学效果是不会好的，授课内容只有结合学生的思维模式和认知规律，合理整合规划，循序渐进，才会取得好的教学效果。因此，我们课程组对课程教学内容进行了整合规划，并用于课程教学。在课程教学内容的整合规划上，重点进行了以下几方面的工作。（1）精简理论，突出应用。“金属结构设计”课程内容多而繁杂，涉及的理论和公式也较多，在讲述各章节内容时，一般先讲解基本概念，后讲解设计原理和运用，在讲授设计原理过程中，常常要用到许多相关学科领域的理论和知识点，同时还伴随着较多繁杂的公式推导，按照这种教学模式讲授课程内容，从学生学习角度来看，势必会出现两个问题，首先是抽象的理论和烦琐的公式推导过程对学生来说是枯燥且难以理解的，其次是过多地占用和耗费了学生的时间和精力，使学生顾此失彼，注重了公式推导而忽视了基本设计原理的掌握和运用。基于上述原因，本着少而精的原则，在课程讲授中尽量少讲复杂的公式推导，精简理论内容，在讲清基本概念和基本原理的基础上，重点讲述设计原理和方法的运用，这样既能降低学生对课程内容的枯燥感，学生又能把时间和精力放在课程的主要内容上，从而使学生能在有限时间内较好地掌握课程基本理论知识及其应用。（2）调整授课顺序，精简教学内容。目前的金属结构设计教材都是按照绪论、金属结构材料和性能、金属结构的连接、轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件等章节顺序编排的，这种顺序编排虽然可以满足知识体系的完整性和系统性，但由于后三章中主要涉及构件整体稳定和局部稳定等一些比较抽象的概念，理论性强，若按教材顺序讲授，学生理解、掌握课程内容很困难。为此，在分析这三章内容及相互关系基础上，结合多年的教学实践，我们将授课顺序进行了调整，先讲受弯构件，由于受弯构件的构造和稳定性等内容是相对独立的，先讲这一章不会增加学生的学习难度，然后讲授轴心受力构件，最后再讲授拉弯和压弯构件，由于轴心受压构件和压弯构件的截面形式相似，两者都是受压构件，虽两种构件的整体失稳形式不同，稳定性计算也不同，但两者的内容具有一定的对比性，将这两章调整到前后顺序介绍，结合这种对比性进行课程讲授，可以大大提高学生的学习效率。如学生学习了轴心受力构件一章后，轴心受压构件的整体稳定概念已建立，在随后讲授压弯构件的整体稳定概念时，对比轴心受压构件整体稳定概念进行讲解，学生就很容易理解和接受压弯构件的整体稳定概念了。此外，由于前面课程已讲述了普通螺栓连接内容，因此，在金属结构连接一章中，我们把重点放在焊缝连接和高强度螺栓连接上，对普通螺栓连接内容只做简要介绍，避免了课程内容的重复，节省了授课时间，提高了授课效率。

2.改进教学方法和教学手段。教学方法是课程学习的核心。大学教育的中心任务不仅在于教什么，更在于怎么教，如何教得更好。为了将“金属结构设计”课程教得更好，针对课程教学中出现的上述问题，在整合规划课程教学内容基础上，我们课程组对课程教学方法和教学手段进行了改进，取得了较好的教学效果。（1）案例教学法。案例教学是当前高校提升教学质量的重要手段。实践证明，案例教学利于强化学生对理论知识的理解与掌握，利于提高学生学习的主动性和热情，利于培养学生理论与实际相结合的思维能力。近些年来，我们课程组在课程教学中尝试了案例教学法，收到了良好的效果。例如在讲授金属结构连接一章时，我们适时引入了三峡工程中一大型临时公路桥主钢箱梁设计实例，该梁因跨度太大，需分三段制作，现场连接组装，设计时需进行段与段之间的连接设计，是采用焊缝连接还是采用高强度螺栓连接？如何设计计算？针对这些问题，组织学生对其进行分析、讨论，并提出自己解决问题的方法，最后由教师进行归纳总结，给出最后结果。通过这个工程案例分析，不仅加深了学生对金属结构连接理论的理解，调动了学生学习的积极性，而且培养了学生理论联系实际的思维能力。（2）对比教学法。“金属结构设计”课程教学内容中，有些概念和内容之间存在着一定联系和区别，按照传统的依次讲授的方法讲解这些概念和内容时，学生常常概念混淆，难以理解和掌握，但采用对比的方法，将这些慨念和内容排列在一起，进行对比讲解，学生就能较快地理解和掌握了。（3）利用现代化教学手段提高课程教学效果。现代化教学手段是传统教学的有效辅助手段，先进的教学设备和现代信息技术能使教学内容图文并茂，活泼生动，在增大信息传输量的同时，提高教学效果。在课程教学中。我们将现代化教学手段与传统教学手段相结合，根据教学内容和知识点的需求，将自制的和网上下载的工程实例图片及视频适时呈现给学生，结合图片及视频讲述课程内容。教学实践结果显示：将现代化教学手段融入课程教学，一方面能使学生在课堂直观地接触到工程实际，更好地理解掌握课程内容和相关知识点，实现理论学习与实践学习的完美结合，另一方面能消除学生的厌倦情绪，提高学生学习的积极性和主动性。

三、结论

课程教学改革是教育改革的组成部分，提升课程教学效果是每个任课教师的期望。本文在充分分析探讨了“金属结构设计”课程教学过程中出现的问题基础上，结合课程特点，提出了课程教学改革措施，并付诸了实施。几年的教学实践表明，合理整合规划课程教学内容，教学中适时融入案例教学法、对比教学法等，充分利用现代化教学手段，课程教学效果是可以得到明显改善的。该课程教学改革措施的进一步完善和实施，将对课程教学效果的全面提高和我校材料成型及控制工程专业本科应用型人才培养质量的提升产生极大的影响。

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