《鋼結構》課程教學內容和教學方法改革探索

姚行友 郭彥利

摘要：《鋼結構》為土木工程專業的核心專業課，該課程理論性強、知識點多、具有較強的工程應用性，但是目前的教學內容和教學方法很難滿足鋼結構發展日益增快的趨勢和人才培養目標。本文在分析現有教學模式存在問題的基礎上，給出了鋼結構課程教學內容和教學方法的改革措施，可為相關課程的教學提供借鑒作用。

關鍵詞：鋼結構；教學內容；教學方法；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）06-0131-02

一、引言

隨著中國鋼鐵產量的快速增長、鋼結構制造和施工水平的日益提高，國家基礎設施建設的大范圍進行以及國家大力推廣土木行業發展裝配化的工業化建造模式，鋼結構課程在土木工程專業中的重要性顯得日益突出，這就對鋼結構課程的教學及人才培養模式提出了更高的要求。在新的發展背景下，為適應社會對鋼結構人才的需求，必須對鋼結構課程的教學內容和教學方法進行改革，以培養具有扎實的專業知識和較強創新能力的人才[1]。

二、鋼結構課程特點及教學現狀

筆者在多年的教學實踐中了解到，學生反映鋼結構課程是較難掌握的一門課程。鋼結構課程涉及到結構力學、材料力學、彈性力學、建筑材料、荷載與可靠度等前學課程，具有較強的理論性和實踐性，同時還要了解鋼結構的相關規范。傳統鋼結構教學方法主要是以知識傳授為教學目標，采用教師為中心的“灌輸式”教學方法，以應試為主要考核方式[2-4]，往往導致學生認為鋼結構課程充斥著理論分析、枯燥乏味、難以理解的內容，以致逐漸失去學習興趣。

三、鋼結構課程教學內容的改革探索

由于鋼結構課程的課時較少，但教學內容較多、涉及知識面較廣，因此，在教學中需要精簡教學內容，突出重點和難點知識的講授，引導學生學習知識、掌握技能，增加學生的學習興趣，培養學生的工程意識。同時，為了適應鋼結構的快速發展，需要適當補充教材中所沒有的學科前沿知識及發展動態信息，以拓展學生的國際視野。總而言之，教學內容要遵循“減負”、“拓寬”、“加新”的原則，也就是不需要講的不講，需要講的重點拓展講，新的內容超前講。

1.減負。“減負”就是要精簡和優化課程教學內容，突出重點，講透難點，對前續課程已經講過的、內容比較簡單不需要花費時間講解的內容可以不講，避免課堂教學時間的浪費。比如介紹鋼結構的設計方法時，會涉及到結構的功能要求、結構的極限狀態、結構可靠度和可靠性的概念、荷載的分類和組合，這些內容在工程荷載設計原理和混凝土結構課程中均有介紹，那么這部分內容就可不講或少講。

2.拓寬。“減負”并不是一味地減少教學內容，相反有些內容反而需要拓寬。因為鋼結構課程是與工程實踐密切聯系的，學生畢業后需要利用所學知識解決工程中遇到的各種問題。這就需要教師適時補充教材上所沒有的內容，增加學生畢業后從事工程實踐的適應性。比如關于板件的屈曲后強度問題，教材涉及此內容較少，但實際的門式剛架結構、冷彎型鋼結構都會考慮屈曲后強度的問題，且這類結構體系在工程中的應用非常多，所以應適當補充這方面的教學內容。

3.加新。“加新”是指在教學內容中增加體現本學科前沿研究成果的內容，使學生能對學科的發展以及發展趨勢有所了解，同時要注重對學生創新能力和意識的培養，為學生將來的工作打下基礎。比如在鋼結構的講授過程中，《鋼結構設計規范》和《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》均在修訂中，課堂中可講解修訂的原因、研究思路、研究結果以及工程分析和設計方法等。

四、鋼結構課程教學方法的改革探索

為了在學習中培養大學生的創新精神、創新能力、以適應新形勢下專業人才的培養要求。這就需要我們在教學方法上貫徹啟發式、探究式、討論式、參與式教學，堅持問題導向、項目驅動、興趣使然的方式來幫助學生學會學習、自主學習。充分發揮教師的引導性和學生的主動性。

1.研究討論型。傳統鋼結構教學方法主要是采用教師為中心的“灌輸式”教學方法，學生參與度和學習興趣均不高。為了改變這種教學模式，可以采用教師引導、學生主動學習和探究的以學生為中心的探究討論型教學模式，教師應根據教學內容設計問題，引導學生帶著問題去聽課。教師可在課前提出問題，讓學生課下自己思考、分析并提出解決問題的思路或方法。若學生不能獨立完成對問題的分析、歸納和解決，可安排學生進行小組討論，教師給予必要的啟發和指導。比如在講“梁的腹板局部穩定承載力”的驗算時，可先提出問題，引導學生從板件局部屈曲應力分析開始，分析板件單向受力狀態下板件的屈曲應力，進而給出板件在多內力相關作用下的局部穩定承載力計算方法。

2.工程問題導向型。將典型工程實例作為貫穿教學的教學案例和教學主線，通過工程案例啟發學生思維，活躍課堂氣氛，加強師生間的交流互動，培養學生分析和解決問題的能力，把理論和實踐有機結合起來。比如在課程開課時以一個典型的框架支撐鋼結構房屋為工程案例作為整門課程的學習和實踐主線。通過該案例的分析，分解課程的教學內容。支撐可作為軸心受壓構件和軸心受拉構件分析、梁為受彎構件、柱為偏壓構件，梁柱節點可采用焊接和螺栓連接，這樣可以把整門課程的內容歸結為一個實際的工程問題，學生理解會更為直觀。通過這種針對實際工程中的構件進行分析，讓同學對課程的工程應用有初步的了解和認識，學生學習的積極性也會提高。

3.對比分析法。鋼結構的教學內容包括鋼材的性能、構件的設計方法和連接的設計方法，在講授的過程中，可以采用對比分析各部分的內容，從中找到異同，從而達到復習舊知識和學習新知識的目的，充分調動學生的學習積極性。比如教師在講授“彎構件”時，就可以對比分析軸心受壓構件的破壞模式、設計方法。鋼結構軸心受壓構件可能發生橫截面的強度破壞、整體失穩、局部失穩以及剛度問題，那么受彎構件的破壞模式是不是也是這幾個方面，各個方面和軸心受壓構件有什么相同點和不同點。比如軸心受壓構件可能發生整體的彎曲失穩、扭轉失穩、彎扭失穩，而受彎構件只發生整體的彎扭失穩。帶著這個比較問題，引入新的問題，增加學生的學習興趣和探索精神。在對比中可以引導學生自己提出問題、思考問題、闡述原理。

4.多維立體教學法。由于鋼結構課程內容復雜、原理較多，構件、節點、構造均為空間形體，通常采用的平面講解方法，學生不宜理解，教學中可以利用多媒體課件進行教學，同時輔之教學模具和實驗教學，構建實物、構件和節點模型、工程錄像、多媒體課件、移動終端共享等多位一體的教學平臺。通過多種教學模式的協同作用，幫助學生更好地了解和掌握課程的相關知識和內容，同時可激發學生的學習興趣。比如在對普通螺栓連接、高強度螺栓摩擦型連接、高強度螺栓承壓型連接的抗剪性能進行講解時，就可以通過動畫演示的方法，讓學生了解到這幾種連接的不同破壞準則以及相應的區別與聯系。同時，教師也可以通過移動互聯終端向學生推送鋼結構研究的最新成果、最新的鋼結構工程案例，從而拓展學生的知識面，增加學生對于工程和科研的認知度和興趣。

五、結論

隨著國家鋼材產量的提高、基建工程的增加、裝配式建筑的推廣以及鋼結構建筑日益增多，目前的鋼結構課程培養模式越來越不能滿足鋼結構工程技術發展的要求。為此，為了培養大學生的創新精神，提升大學生的創新能力，以適應新形勢下鋼結構專業人才的培養要求。在鋼結構課程的教學內容上要秉承減負、拓寬、加新的原則，通過在教學方法上貫徹討論研究型、對比分析性、工程導向型、多維立體的教學方法，堅持問題導向、項目驅動、興趣使然的方式來幫助學生學會學習、自主學習，充分發揮教師的引導性和學生的主動性。

參考文獻：

[1]宋義林，高樹枚，陳剛.基于應用型人才培養的研究性教學模式的探索與實踐[J].黑龍江高教研究，2014，32（6）：142-144.

[2]席酉民，張曉軍，等.我的大學我做主[M].北京：清華大學出版社，2016.

[3]宋鑫.“以學生為中心”視角下的北京大學課堂教學改革的實踐與探索[J].中國大學教學，2015，（11）：27-30.

[4]朱海燕，王琪.基于以學生為中心理念的高校教學質量保障體系構建研究[J].教育評論，2016，（3）：51-54.