工科原理类核心课“导学诊践拓”五环节教学改革实践

王小岗

工科原理类核心课“导学诊践拓”五环节教学改革实践

王小岗

（台州学院 建筑工程学院，浙江 台州 318000）

钢结构基本原理是土木工程专业的核心课程，涉及的力学知识高度集中。由于多数非985、211高校学生的力学基础比较薄弱，在学习钢结构基本原理时遇到的困难较多，已经严重影响到课程效果和学习目标的达成。为帮助学生克服学习困难，顺利达成课程教学的知识、能力、素质目标，本文提出“导、学、诊、践、拓”五环节综合教学方法。旨在通过基本原理教与学的理论和实践学习相融合，促进学生实现知识学习向能力的迁移；通过原理与应用的教和学的任务引领，以工作任务为载体，引导学生转变学习态度，提升自主学习、合作学习能力；通过基于充分学情分析的教和学的重构，回归学生，因材施教，提升学生探究问题和解决工程实践问题的能力。

课堂教学；应用型人才；钢结构基本原理；能力导向

应用型本科高校的土建类专业大都将设计原理类课程，例如钢筋混凝土原理、钢结构基本原理等设置为专业核心课。设计原理类课程的知识目标，是使学生掌握混凝土结构、钢结构构件的受力性能、计算原理和设计方法，为进一步学习多高层房屋结构设计、桥梁设计、空间结构设计等打下坚实基础。课程的能力目标一般包含建模能力，具有将一般结构简化为计算简图的能力；思维能力，能正确分析结构构件在常见荷载作用下的强度、刚度和稳定性能；设计和计算能力，要求掌握各类构件的强度、刚度和稳定性计算方法，学会使用结构设计规范，学会书写规范的结构计算报告；以及制图和识图能力，要求学生具有阅读和绘制简单钢结构设计图纸的能力。课程的素质目标包括专业修养，掌握较扎实的结构知识，具备正确分析、计算、设计结构构件的方法和能力，初步养成严谨、认真、踏实的科学态度和工程素养；以及具有钻研精神和良好的团队协作意识的非专业素养。

基于设计原理课程的知识、能力、素质目标要求以及课程的特点，按照已故的钢结构泰斗陈绍蕃先生的建议，[1]学习结构基本原理课程，必须做到两个“必须”：必须放开眼界，以全面的观点来学习。既要把握清晰准确的力学概念，又不能忽视钢结构的现实性和综合性；必须学思结合，以质疑的观点来学习。既要经过思考、辨别来吸收书上正确的内容，又要学会探究、论证，对于不成熟或有局限性的内容，力求做到明辨是非、扬长避短、好中选优、精益求精。然而，对应用型本科高校的大多数学生来说，学习设计原理课程，特别是钢结构基本原理，存在着难以克服的特殊困难。一方面，钢结构原理要涉及的力学知识高度集中。应用型本科高校大部分同学的力学、数学基础比较薄弱，对一些重要的力学概念、原理、方法理解不深入，掌握不扎实，运用不熟练，在学习钢结构时遇到的问题和困难非常多，钢结构课程几乎是土木类本科生口口相传的“最难学”的课程，如不认真对待，将严重影响到课程的学习效果。以此同时，传统的结构设计原理类教学，教学组织形式单一，教师单方面灌输，学生被动接受，缺少有意识的学习情境设计；教学工具单调，缺少足够的信息反馈和学生参与，学习积极性易受到影响，学习效果不佳。另一方面，应用型本科的土建专业，大都将面向工程一线培养“能设计、会施工、懂管理”的土木工程高级应用型技术人才作为培养目标，要求毕业生经过5年左右的实际工作锻炼后，能够解决土木工程领域的复杂工程问题，并具有初步的项目规划和研究开发能力。[2]这就要求原理类核心课程的考核，不单纯考核学生对知识的掌握情况，还必须兼顾对知识、能力、素质的综合考核，支持解决复杂工程问题之毕业要求达成的需要。传统的教与学难以实现专业培养目标，难以有效提升学生综合职业素养。

1 原理类核心课程教学改革势在必行

要克服学习设计原理类课程的特殊困难，实现课程教学的知识、能力、素质目标，这就要求教师必须树立以学生为中心的教育教学思想，改进教学方法，加强学习指导，回归学生，因材施教，有的放矢，重构教学。

首先，原理类核心课程的教与学必须做到理论学习和实践学习相融合，有利于促进学生实现知识学习向能力的迁移。专业核心课程的教学目标，不能仅仅是传授基本的、事实性的和原则性的专业知识和专业技能。其教学过程也不单是提升学生对未来工作岗位适应性的训练，而是应将学生的理论学习和实践能力发展作为一个整体看待，有意识、有目的、有计划地培养学生创新能力和解决问题能力和创新。[3]简言之，专业核心课程的教与学，要让学生获得受用于今后职业发展的综合能力，有利于学生实现知识学习向能力的迁移，而非仅仅是“知道”和“了解”一堆相对割裂的、碎片化的理论知识和技能。

其次，原理类核心课程的教与学宜采用任务引领的方法，以工作任务为载体，引领学生转变学习态度，更好掌握知识和技能，提升能力和综合素质。专业核心课的主要教学目标在于有效提升学生的岗位适应能力和综合职业发展能力。[4]这就要求在教学环节中必须设计有效工作任务，将教师的教学活动、学生的学习过程与今后职业岗位的工作活动，尽可能地整合起来，帮助学生通过实践工作任务，学会解决专业问题的方法技能，提升解决复杂工作情景中综合问题的能力。即，原理类专业核心课程的教与学，宜采用任务引领的方法，以教师精心设计的工作任务为载体，让学生经历接受任务、确认目标、制定计划、实施方案，再到检查、评价、反馈的整个解决专业问题的全过程。学生需要在工作任务的引导下，通过主动、全面、合作式的学习，掌握专业知识和技能，学会正确使用工具（学习资料、设计手册、设计软件等），获得工作过程的理论和实践知识，掌握设计技能，明白各工作过程要素之间关联，建构自身的知识体系和能力结构。还需要与团队成员包括教师进行有效沟通与合作，提升获得处理信息、整体化思维和系统化思考等综合职业素养。

再次，原理类核心课程的教与学必须充分研究学生的学情现状，掌握学生学习特点，回归学生，因材施教，有的放矢，重构教学。专业核心课程的教学，要认真研究分析学生特点，深入了解学情状态，要让学生知道为什么学？学什么？如何有效学习？而教师必须搞清楚为什么教？教什么？如何有效教学？教师应该有“知识不是老师教会的，而是学生学会的，能力不是老师讲会的，而是学生做会的！”这样的常识认识。为此，在教学中应采用以学生为中心的教学方式，回归学生，因材施教，有的放矢，重构教学。单一的、基于知识技能传授的教师的“教”不再据教学主体地位，代之以学生作为学习的主体的“主动地学”。要引导学生学会如何在没有老师直接帮助下，围绕学习目标和工作任务独立完成学习任务；而教师作为学习的“主持人”，任务是为学生独立学习起咨询和辅导作用，首要职责应是教会学生如何有效学习。

经过多年教学探索和实践，在钢结构基本原理教学中，笔者提出“导、学、诊、践、拓”五环节教学方法，经过多轮教学实践和完善，在一定程度上解决了课程学习的特殊困难，提升了学生自主学习、合作学习、以及探究问题和解决工程实践问题的能力。

2 “导、学、诊、践、拓”五环节教学改革基本思路

所谓“导、学、诊、践、拓”五环节教学是指：导——课前精编导学指引和课程教学设计安排，设定学习任务，提纲挈领，引导点拨，指导学生课前课后主动学习；学——提前下发学习资料（课件、每节课的课堂教学设计安排、配套的学习指导书、作业题集），指定学习范围，要求学生必须遵照导学要求，自主学习，也可小组探究，完成自主学习作业，课前上交，老师逐一批改；诊——每周二晚上每班必须来15人，接受老师质疑，诊断学生学习成效，个别解答疑惑；周三上课指定学生回答导学问题，下一个同学评论，老师集体讲评，讲解、分析重难点；践——理论教学与学生实践训练结合，安排三次研究报告，两次大作业设计实务，动脑动手，提升技能；拓——课堂讲解结合工程案例和注册考试要求，拓展所学，学以致用，举一反三。

课程教学改革的目标，是建构“以导学为载体，以项目学习为驱动，以学习团队为组织，课上评估课下实践为保障”的钢结构基本原理“导、学、诊、践、拓”五环节教学课程教学模式，帮助学生通过有效的学习和实践，构建自身的知识体系和能力架构，培养解决复杂工作情景中综合问题的能力，养成严谨、认真、踏实的科学态度和工程素养，初步具备钻研精神和良好的团队协作意识。课程教学改革要解决的关键问题，首先是改变钢结构原理课程难教难学局面，让学生学起来，从教为主转为学为主；其次让学生学会有效学习，授之于鱼，不如授之于渔。

第一，改变学习方式。以项目学习为抓手，推动翻转课堂。改变专业课教学仅仅是传授事实性的专业知识的传统观念。必须切实改变学习方式，将学生的理论学习和实践能力发展作为一个整体对待。教师应该帮助学生通过有效的学习和实践，构建自身的知识体系和能力架构，让学生获得受用于今后职业工作的综合能力，而非相对割裂的碎片化的理论知识和技能，培养学生解决复杂工作情景中综合问题的能力。

按照现代教育学观点[5]，项目式学习（Project-Based-Learning，PBL），是指学生通过执行与工程实践任务有紧密关联性的项目进行的一种学习，是一种利用优化的学习资源，在实践体验、内化吸收、探索创新中获得完整而具体的概念、知识，形成专门的技能并获得发展的实践活动。[6]设计合理的项目学习，既是一种实践性学习，也是一种研究性学习，有助于激发学生的学习兴趣，有利于培养学生发现并提出问题、探究及解决问题的能力，提高学生自主学习、协作学习及有效学习的能力。

第二，改变学习组织。创建学习共同体（Learning Community），实践翻转课堂。所谓学习共同体，是一个由教师、学生组成的学习组织，成员有清晰的工作目标，可以面对面地沟通、交流、互动，共同建构知识，相互碰撞思想，交流经验，分享成果，学会从不同角度分析问题，反思自己的观点和结论，这既可以促进学习者学习和反思的深度，又可以增进成员之间的协作，培养自己与他人的有效协作能力。本项教学改革采用大班授课、小组研讨（项目学习）的学习方式开展，必然要求对传统学生“单打独斗”式学习方式、教师“上课教书、下课走人”式的授课方式进行变革和创新。因此，构建学习共同体和运作学习共同体就成为本项改革的重要内容。

第三，改变学习评价。构建课内外学习评估体系，保障翻转课堂。课程的评价方式，对教和学都具有强烈的导向作用。科学、合理、有效的课程学习评价体系，不仅可以有效端正学生的学习态度，改进学习方法，提升学习效果，而且对教师的教学内容、教学方式方法改革具有重要的引导和促进作用。原理类专业核心课的学习评价应逐步实现课程考核从单纯的知识考核向兼顾知识、能力、素质的综合考核转变，考核内容更加注重能力评价与综合素质考评；要按照学生为中心、成果导向、持续改进理念，将教学目标与考核内容、方式，以及评分体系，与相应的毕业要求对应起来，支持解决复杂工程问题之毕业要求达成的需要，增强学生表现能力、学习能力以及实践创新能力的培养。[7]

3 “导、学、诊、践、拓”五环节教学改革实施关键

实施“导、学、诊、践、拓”五环节教学，初衷是从教为主转为学为主，让学生学起来，学会有效学习。但对于大多数从小就习惯于“填鸭式”被动学习的本科生来说，仅有老师教学思想的转变和简单说教还远远不够，必须辅之以循序渐进的引导和行之有效的措施，才能推进课程改革的深入进行。

第一，设计学习项目。本项教学改革中，学习项目设计包括三种类型：（1）专项研究报告类：钢结构十年发展历程报告、钢结构和钢筋混凝土结构造价比较报告、材料力学知识框架及重点难点梳理、钢结构材料特性梳理报告等。要求独立完成，鼓励分组协作研讨，书面报告；（2）教学材料解读类：对已经学过的知识，要教会学生如何梳理知识体系，温故知新，查缺补漏；对新知识，要教会学生如何理出本节或本章的主干：核心问题是什么？要做什么？围绕主干梳理出若干枝条：要解决核心问题，需要分几个部分，几个步骤等；给枝条添树叶（知识点）。按照教师导学指示，查资料、阅读材料或教材。以小组为单位，开展讨论；确信在理解的前提下，书面完成。（3）工程设计实践类：栓焊连接实践环节综合大作业，格构柱计算综合大作业，受弯构件设计计算综合大作业。分组协作、研讨，独立书写完成。

上述学习项目既有一定的挑战性、综合性，又有一定创新性。项目整合课程教学内容，既体现课程性质，又凸显教学重点，同时还可有效指导学生应对挑战，学会学习，培养综合运用课程知识解决工程实践问题的能力。

第二，实施项目学习。本项教学改革中，项目学习实施过程包括4个步骤：项目设计发布→项目研究与完成→成果汇报与评价指导→后续研究完善。具体来讲，课前：教师准备每节课及每章的导学内容，提前发给学生，以问题为导向，指导学生如何学习本节或本章；学生利用教师提供的学习资源（课件、参考书、规范、手册），围绕课程导学，进行自主学习，掌握基础知识和基本理论；在此基础上，围绕各类学习项目小组探究，完成相关报告、作业、设计。上述步骤都要求在课前完成，必须书面完成导学内容，周二上交，教师检查批改；课上：学生围绕导学进行成果汇报，通过生生互动、师生互动实现对学习成果的评价与指导。教师在与学生的互动中实现个别化指导，帮助学生解决在项目学习中遇到的各种问题。课后：每周二晚上，各小组成员，或代表必须到指定教室答疑，并接受老师质疑。学生再根据教师的指导开展后续学习，完善学习成果。概括起来，即“导、学、诊、践、拓”五环节教学，教在“课下”、学在“课上”，充分体现翻转课堂的特征与价值。

第三，组建学习团队。课程学习团队的构建基于学生的自主选择（按寝室划分学习小组，或自由组合），每组3~4人，学期初组建，选出组长。各小组在组长带领下，以个人自主学习与小组研讨相结合方式进行。同学们在独立复习、归纳、总结、提炼的基础上，提出学习中自己理解困难，或始终不理解、不明白的3~4个问题，提交小组讨论。各小组由组长负责组织讨论，并选派本组代表课堂汇报讨论成果，学生点评，教师讲评，计分。

第四，评价学习成效。（1）重视过程考查，变末端考核为过程-结果双考核。增加了平时考核次数（3次以上），加大平时成绩所占比重。将学习笔记、学习心得、自主提问纳入考核体系，调动学生学习的积极性主动性。依据课程特色和改革目标，初步构建了《钢结构基本原理》课程学习评价系统：钢结构基本原理课程成绩=平时成绩（60%）+期末考试（40%）。其中，平时成绩=书面作业（5-7次）（在配套的学习指导书和作业题集上自行选题（概念题、基本计算题），书面完成自己认为非常重要或不易掌握的习题。其中基本计算题最低题量不得低于50题。占30%）+实践环节大作业或研究报告（5次）（30%）+阶段测试成绩平均分（3次）（30%）+每章的学习笔记、学习心得或自主提问（结合导学内容要求）（10%）（2）加强平时测验，提升作业实效。平时进行3次测验，分AB卷，取3次阶段测试成绩的平均分计入总分。本课程配套教材《钢结构基本原理学习指导》，以及钢结构课程组自行编写了《钢结构基本原理作业题集》，用于配合课堂教学及同学们的课后复习、巩固、提高。学习指导和作业题集包括两部分内容：第一部分为钢结构原理客观题，题型有填空题、选择题和简答题，这部分主要是使学生加深对钢结构原理的基本概念，基本原理的理解和掌握；第二部分为钢结构原理综合题，题型为计算分析题，这部分主要是使学生掌握钢结构原理的基本方法。通过两个层次的训练，培养学生的建模能力、思维能力、设计和计算能力和识图能力。针对第一部分钢结构原理客观题，要求学生必须在课后通读教材的基础上，合上书，独立思考完成。做不出来的，再查书，查资料；针对第二部分钢结构原理综合题，要求学生必须在课后认真研究教材、指导书例题，参考相关设计手册的前提下，在理解概念、领会原理、掌握方法后，独立思考，有条不紊完成，不必着急赶作业。指导书和作业题集的习题不必全做，只需挑选自己认为非常重要或不易掌握的习题，书面完成。但基本计算题最低题量不得低于50题。完成后，教师讲评，核查成绩，对问题多的同学单独辅导。

4 “导、学、诊、践、拓”五环节教学改革的实施效果及反思

4.1 实施效果

自2014-2015学年开始，台州学院土木工程专业针对钢结构基本原理进行了4轮改革试点。根据学校教务处学生评教系统反馈的当学期学生评教数据，课程教学满意度的加权平均分别为96.02、93.62、96.02、94.98，均位于所在专业的前茅。课改前后学生对7项评教指标的满意度对比见图1（abc）。学生反馈意见中，大多数同学给出积极、肯定的评价，这也是教师进一步深化教学改革、完善改革方案的信心和动力所在。

图1(abc) 课改前后土木工程专业学生评教单项满意度对比曲线

4.2 反思

总结这4轮的教学改革，成效是显著的，基本达到预期效果。但无须讳言，这4轮的教学改革在一定程度上反映出当下应用型高校教学生态的“窘境”，以及课堂教学改革的艰辛。

在学生层面。一是反映出不少学生学习精力投入严重不足。在课程进行1个月后的第一次测验中，要求学生书面分析评价自己对于钢结构基本原理的学习状态，分析自己学习时间和精力投入是否到位？成效如何？结果显示，课后除了赶作业，主动学习时间个别长的有2小时以上，大多数不到1小时，还有不少从没有主动学习习惯。同学的回答是比较真实的，也是十分严峻和令人忧虑的。二是许多学生的学习习惯和学习方法亟待改进提升。本次课改重视过程考核，重视师生的及时反馈与互动交流，对学生要求严格。要求学生按照老师下发的导学材料，依照建议的方法进行有效学习，带着问题听课，课后复习总结、归纳、答疑，能按照主干、枝条、树叶梳理知识体系。等等。但大多数学生习惯了多年的被动学习，积弊已深，老师虽竭尽全力，答疑、质疑、辅导，全力帮扶，总体有所改进，但效果有限。从阶段测验、平时作业以及期末测试也反映出，学生学习精力投入不足，缺少有效学习方法导致力学基础不扎实，对计算公式的含义理解不准确，解答似是而非，似懂非懂，解决复杂工程问题的能力提升有限。

在教师层面，通过这4轮的教学，改革深刻体会到，应用型高校必须扎实深入推进专业核心课的教学改革，打造“金课”。但课程改革必须对学生的学情，包括学习状态、学习能力作深刻分析，必须循序渐进，因材施教，要采用小班化教学，不能拔苗助长，操之过急。本次课程改革，教师花费了相当大的精力，想改变课程“难教难学”局面，让学生学起来，学会有效学习。但深刻体会到，大学教改必须循序渐进，决不能拔苗助长。

教师要特别关注学生课后的学习成效，要高度重视对学生学业的有效指导。在本课程开设的前一个学期末，老师已经下发了导学资料，要求学生假期对先修课程材料力学知识框架及重点难点进行梳理，完成读书报告，开学后上交，讲评、批改。学生大都完成了，分数也不低，但从最终考试成绩看出，事倍功半。如何在大多数同学力学概念、原理、方法理解不深入，掌握不扎实，运用不熟练的情况下，学好要求更高的钢结构课程，值得深入探讨；除了课堂教学讲授重点、难点外，如何切实加强对学生的学习指导，帮助同学们温故知新，查缺补漏，有效抓住重点、突破难点，掌握要点，也是深化教学改革需要进一步深入探讨的难题。

特别需要反思的是，在目前应用型高校“升格、创一流”、大抓学科建设的大背景下，在全员绩效考核、重科研轻教学的价值导向下，在“要在大学生存，必须不花时间在学生身上”“用心教学，等于和自己过不去”等所谓“青椒共识”下，[8]倾注大量心力和学生对话交流，精心育才、坚守一个教师的良心。

[1]陈绍蕃，顾强.钢结构上册钢结构基础[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]教育部高等学校教学指导委员会编. 普通高等学校本科专业类教学质量国家标准[M]. 北京：高等教育出版社出版社，2018.

[3]海尔伯特•罗什.职业教育行为导向的教学[M].赵志群，译.北京：清华大学出版社，2016.

[4]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版社，2009.

[5]汤姆•马卡姆.PBL项目学习（项目设计及辅导指南）[M].董艳，译.北京：光明日报出版社，2015：1.

[6]周振宇.项目学习内涵、特征与意义[J].江苏教育研究，2019（4A）：40-45.

[7]施晓秋，徐嬴颖.工程教育认证与产教融合共同驱动的人才培养体系建设[J].高等工程教育研究，2019（2）：33-39.

[8]周保松.重建中国大学的价值教育.http：//www.sohu.com/a/124860434_479698.

On the Reform and Practice of Five-link Comprehensive Teaching Method for the Engineering Principle Core Courses

WANG Xiao-gang

（School of Architectural Engineering，Taizhou University，Taizhou 318000，Zhejiang，China）

“Basic Principle of Steel Structure”is a core course of civil engineering specialty，and the mechanical knowledge involved is highly centralized. According to years of teaching experience，most of the non-985 and 211 college students have weak mechanical foundation and many special difficulties in learning，which have seriously affected the achievement of the learning objectives of the course，so that this course has almost become the most difficult in the eyes of civil engineering undergraduates. In order to overcome the students' difficulties in learning this course and achieve the goal of knowledge，ability and quality in the course teaching, this paper puts forward a five-link comprehensive teaching method of guidance，learning, diagnosis，practice and development. The purpose is to promote the transfer of students' knowledge learning to ability through the integration of theory and practice. Through the task guidance of teaching and learning of principle and application，taking work task as the carrier，Students can be guided to change their learning attitude and enhance their ability of autonomous and cooperative learning. Through the reconstruction of teaching and learning based on the full analysis of learning conditions，students can be taught in accordance with their aptitudeand their abilities enhanced to explore and solve practical problems.

classroom teaching；applied talent；“Basic Principle of Steel Structure”；ability orientation

G642.4

A

2096 – 2045（2020）04 – 0068 – 07

浙江省高等教育“十三五”教学改革研究项目“回归学生，重构学习——应用型高校教师课程改革的路径和驱力研究”（jg20180342）资助。

王小岗（1967—），男，陕西兴平人，台州学院建筑工程学院院长，土木工程系教授，博士，台州市重点学科防灾减灾工程及防护工程带头人；研究方向：土-结构相互作用，基础工程防灾减灾，高等教育管理。

[责任编辑：夏 琍]