“工匠精神”融入“钢结构设计原理”教学模式初探

摘要：基于行业和社会发展的需要，将“工匠精神”融入“钢结构设计原理”课程中，通过应用型大学土木工程专业课“钢结构设计原理”课程思政教学模式的探索，从而在达到培养学生知识和技能目标的同时，培养学生爱岗敬业、精益求精、开拓创新的职业品格和行为习惯。

关键词：工匠精神；教学模式；课程思政

中图分类号：G71文献标识码：A

一、概述

根据《中国制造2025》，建筑行业要往绿色、节能、智能化方向发展，而钢结构建筑在土木行业里是公认的绿色、节能建筑，也是国家正在致力于推广的建筑形式之一。为了更好地从行业视角做好钢结构方向教学的顶层设计，学校的教师团队进行了企业调研活动，了解企业、社会的需求和钢结构的发展方向。西南交通大学希望学院对于钢结构方向的培养方案为：大二全年学习材料力学、结构力学以及土木工程材料，大三上学期安排“钢结构设计原理”，下学期“建筑钢结构设计与施工”。其中，“钢结构设计原理”作为一门理论性较强的土木工程专业课，在土木教学体系中起到承上启下的作用，它是将土木工程材料、材料力学和结构力学等专业基础课与后续的建筑钢结构设计相连接的纽带，是针对土木工程钢结构方向的重要的专业核心课。

二、“工匠精神”融入“钢结构设计原理”课程的必要性

2020年教育部制定《高等学校课程思政建设指导纲要》明确指出，要结合专业特点推进课程思政建设，强调工学类专业课程，要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。2020年11月24日，习近平总书记在全国劳动模范和先进工作者表彰大会上，阐明了“执着专注、精益求精、一丝不苟、追求卓越”的工匠精神内涵。工匠精神是工科专业课程思政育人的重要目标，是工科专业职业精神的重要内容，是工程科专业育人的重要工作［1］。

此外，随着中国进入小康社会，中国的主要社会矛盾转变为：人民日益增长的美好生活需要与不平衡不充分的发展之间的矛盾。这需要每个行业着力于提高产品的质量，改善人民的生活品质。土木工程行业作为影响人民生产（工厂的建设等）、生活居住（房屋的建设等）以及出行（道路的建设等）的国家重要支柱行业之一，也亟须转型改革，提升产品质量，提高生产效率，而这需要每个土木人的辛勤付出，需要大量的工匠。大学作为土木行业人才的摇篮，需要不断改革教育，将“工匠精神”融入整个教学体系中，增强学生作为国家担当的理念。而“钢结构设计原理”作为土木工程专业的核心课，也需要进行课程思政教学改革的探索。通过将“钢结构设计原理”与“工匠精神”的深度融合，协同育人，为社会培养出一批严于律己、精益求精的土木人。这要求课程思政不是将专业课与思政简单的叠加，而是需要课程的教学目标、教学内容、教学活动等教学模式进行研究和实践。本文针对“钢结构设计原理”的特点，以“受弯构件”这一章的授课为例，对课程的教学目标、教学内容、教学活动以及教学评价的创新改革，探索一种“工匠精神”深入融入“钢结构设计原理”的教学模式，以期望培养出具有“爱岗敬业”“精益求精”“开拓创新”精神的新时代青年。

三、“工匠精神”融入“钢结构设计原理”教学模式探索

（一）“工匠精神”视域下，确定教学目标

教学目标是教学的核心和灵魂，是整个教学活动的导向［2］。“钢结构设计原理”作为专业核心课，安排了48个课时，共有6章。根据本校学生的学习能力以及钢结构行业发展对职业提出的要求，将钢结构课程的总目标定位为：为社会培养“懂设计”“会施工”“能生产”的钢结构专业技术人员。“懂设计”是指学生有一定的设计基础知识，拥有一定的设计的创新思维，进而为下学期学习开展“建筑钢结构设计”做知识储备。“会施工”是指学生能读懂施工图纸，了解钢结构的施工的流程、施工的方法，进而为下学期开展“钢结构工程施工”做准备。“能生产”是指学生掌握钢结构构件的生产工序，具备钢结构生成创新能力，能独立解决生产过程中出现的各种技术问题并能很好地安排组织工人进行钢结构的生产。针对这一总目标，“钢结构设计原理”设计如下教学目标，见下表。

此外，本文针对教学总目标，在工匠精神视域下将教学目标用以下3个维度来结合：

1.爱岗敬业

通过“钢结构设计原理”专业知识教学，鼓励学生遇到难题不要退缩，通过不断寻找突破口，最终解决问题。此外，通过大量案例教学让学生领悟“锲而不舍”的工匠精神，例如，讲解中国钢材的冶炼历史，从西汉早期的炒钢技术到后来新中国成立时中国在国外层层封锁的情况下进行钢铁冶炼的艰难探寻，到改革开放后，中国通过自身的不断努力最终钢产量跃居世界第一。这个过程反映了中国工匠爱岗敬业、锲而不舍的精神。无论遇到多大的困难，都不会放弃，通过探寻各种方法，最终获得了成就。

2.精益求精

通过实践教学，让学生在解决实际问题中体会到精益求精的精神。例如，安排学生进行钢柱的课程设计，引导学生不断寻找合适的钢柱最优截面，即在保证安全的情况下尽量获得最经济的截面尺寸，从而让学生体会工匠精神中“精益求精”的内涵。此外，课程中会穿插一些案例，例如，讲解鸟巢从设计到生产最后施工建成过程中经历的各种曲折，最后完美地完成世界史诗般的杰作，让学生体会到工匠身上精益求精的精神。鸟巢在设计初始阶段，预计费用高达40亿元，为了保证经济效益，设计师们通过优化设计（取消开启屋盖，扩大屋顶开孔），并对钢结构截面进行优化分析，最终节约约为23%的用钢量，将最终的费用降低到31亿元。这是土木工程工匠们，在保证了安全的情况下精益求精，不断优化分析各个钢构件的尺寸，优化施工方案，最终降低了整个建造费用，提高了整个建筑的经济效益。

3.开拓创新

通过教师对课堂教学过程的把控和课堂教学方法的改革，引导学生理解钢结构设计、施工、生产的基本逻辑，能综合运用现代技术、经济、管理的方法，利用计算机辅助手段，解决工程实际问题，提高从事钢结构相关工作的能力，鼓励学生在工程实践过程中学会发现其不完善的部分，能提出合理的改进意见及建议。同时，在课堂上讲解关于中国钢结构创新的案例。例如，通过讲解我国Q460EZ35的发明以及使用，打破了外国关于高强度钢的垄断，创新是中国复兴的关键。由于鸟巢构件厚度较大，普通钢在焊接过程中容易出现层状撕裂，为了保证结构的安全性，保证钢材100%国产，召集国内大型钢铁厂共同研发，并由舞钢承接实施。科研人员不断改善工艺，摸索添加的合金元素的类型以及含量，通过大量的尝试和试验后，终于获得了国产的Q460EZ35，进入了世界领先水平。

（二）“工匠精神”视域下，设计教学内容

教学内容是学生学习的对象，它包括了事实、观点、原理和问题及其处理方式，是实现教学目标的关键。教学内容的设计，需要我们“工匠精神”与课程的有机融合。通过教材的修订，教学视频的播放以及多媒体教学中有意识地加入“工匠金精神”的相关内容，从而达到“工匠精神”融入专业课教学的目的。钢结构的专业知识中含有较为复杂的理论推导和理论计算分析，对学生来说具有一定的难度。利用“工匠精神”的案例教学与实践相结合的方式进行教学内容的改革，鼓励学生迎难而上，追求卓越。例如，中国典型的钢结构案例（鸟巢）进行剖析，剖析鸟巢结构，为了达到鸟巢的外形，工程师们对结构进行了创新性的尝试，将鸟巢划分为多个门式刚架，顺带讲解门式刚架的特点以及设计要点，从而培养学生创新精神的同时传授了具有一定深度的专业理论知识；然后给学生布置门式刚架柱的设计实践，通过组织学生设计实践培养了学生爱岗敬业、精益求精的“工匠精神”。此外，基于学生对科学理论知识掌握的规律，课程内容章节的编排整体上应由浅入深，具有系统性和实践性。采用基于实际项目为导向的学习模式，通过教师引导和小组成员协作共同完成学习任务，培养学生钢结构文献和相关规范的学习能力、知识的整合能力、团队的协作能力，学生不仅仅理解理论计算的方法，更能掌握理论知识的内在逻辑，具备专业的思维方式。

（三）“工匠精神”视域下，数字化教学活动［3］探索

教学活动是一个复杂的过程，包括感性认知与理性认知、理论模拟与实践操作等。数字化教学活动，运用现代信息技术融入教学活动中，利用各种教学资源，通过恰当的教学形式和教学方式，组织学生探寻教学内容，达到使学生获得理论知识和积极的情感体验、提升实践技能、增强创新能力的目的，进而培养学生精益求精的大国工匠精神。依据应用型大学的特点，“钢结构设计原理”数字化教学活动探索分为两部分进行：理论教学活动和实践教学活动。将两者有机结合，学生不仅具备理论知识，还具备动手技能，可以将理论应用于实践，同时实践又可加深理论知识的掌握，形成螺旋上升的循环。

1.理论教学数字化探索

在理论教学活动中充分利用教学动画、微课视频、施工动画等手段，帮助学生理解课程知识点。在利用数字化教学的基础上，采用寻找任务式教学。着力于使学生自己构建知识系统，通过寻找任务活动来建构新知识，让案例、公式、书本、规范变成学生的“参考书”，鼓励学生探索答案，强调学习过程，以提问题的方式来传授知识。根据教学目标，将课程分成若干个学习模块，根据每个学习模块的知识、技能、思政目标寻找对应的实际工程项目，通过将实际工程的工程情况发给学生，通过不断的引导学生思考提问，最终了解该项目是如何设计、施工以及制作的；通过让学生不断的探寻知识，解决问题，培养学生“锲而不舍”“精益求精”的“工匠精神”。例如，在讲解钢结构热加工中，为了获取优质钢材，钢坯需要进入火中加热，然后通过滚轮碾压，碾压过程需降温，再不断重复以上步骤，处理的次数越多，得到的钢材力学性能越好。我们的学生也如钢坯一样，需要具备“敬业”“专注”“精益”“创新”精神，最终成为中国工匠的一员，为中国文明的复兴、为中国生产出质量过硬的钢结构建筑，进而为解决人民日益增长的美好生活需要与不平衡不充分的发展之间的矛盾出一份力。

2.实践教学数字化探索

数字化实践教学模式则是将PKPM、revit等软件教学融入课程教学中，通过布置课程设计的方式，让学生手算与机算结果进行对比分析，进而将知识与实践统一协调起来，不仅可以使学生掌握形式和内容完备的知识，同时可以培养学生的实践、创新能力。利用学生学习的兴趣点和关注点进行教学组织和引导，提高课堂学习的趣味性、生动性的同时传授理论知识，激发学生对于专业的热爱，进而培养学生勇于创新的“工匠精神”。例如，在课程中穿插钢柱、钢梁的课程设计实践内容，通过指导学生操作软件，建立力学模型，分析模型，计算获得结果并对结果进行理论分析。学生不仅可以将知识综合运用于实际案例中，深化对钢结构的了解，而且可以在这个过程中体会到“精益求精”的内涵，在建模中通过多个模型结果的比较，深入了解力学模型的建立特点。

结语

“工匠精神”是工科专业学生应具备的职业素养，以“工匠精神”的视角来进行土木工程专业课教学模式的搭建，针对时代对于土木工程行业发展的需要，来进行教学目标和教学内容的设计，针对应用型高校的特点，加强实践教学的课时和内容，增加数字化教学的探索。人才的培养不是一朝一夕的事，也无法简单从作业或者期末考试来评价本门课的学习成果，而是需要从学生工作后长期的表现来体现。因为社会的不断发展，知识技术不断改革更新，学生只有具备“工匠精神”勇于探索，不断学习，精益求精，才能跟上时代的洪流，为国家的发展增砖添瓦。本研究目前处在探索阶段，希望经过长期的教学实践，以及学生将来工作后的发聩，不断改进，能将“工匠精神”完全融入课程中，为国家培养出一批批优秀的土木人。

参考文献：

［1］金立乔.工匠精神融入工科专业课程思政研究［J］.黑龙江教育（高教研究与评估），2023（03）：8587.

［2］邓秀华.新时代工匠精神的时代价值及培育路径研究［J］.湖北开放职业学院学报，2023，36（07）：4950+61.

［3］莫雷.教育心理学［M］.北京：教育科学出版社，2007.

基金项目：四川省民办教育协会课题项目（项目编号：MBXH22YB304）；校级课程思政建设项目（项目编号KCSZ2023073）

作者简介：何悠（1988—），广西柳州人，讲师，研究方向：结构工程。