基于實踐型人才培養下的鋼結構設計教學改革

張霓 吳秀峰 趙中偉 劉海卿

摘 ?要：鋼結構設計課程既是順應專業認證要求而開設的一門課程，又是土木工程專業的一門必修課。傳統教學難以滿足目前鋼結構發展趨勢下的人才培養需求，為了適應新的產業人才需求，鋼結構設計課程既要提升教學質量，又要搭接新的知識體系。文章在分析傳統教學存在問題的基礎上，對教學內容進行優化設計，并制定了適用于鋼結構設計課程的考核評價體系，經試行后學生反應良好，該評價體系在教學過程中更注重培養學生分析、解決實際問題的能力，從而達到培養專業實踐型人才的目的。

關鍵詞：鋼結構設計;人才培養;評價體系;專業實踐

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）01-0140-04

Abstract： The course of Steel Structure Design is not only a course to meet the requirements of professional certification， but also a required course for Civil Engineering. However， traditional teaching is difficult to meet the needs of personnel training under the current development trend of steel structure. In order to meet the needs of new industry talents， the course Steel Structure Design should not only improve the teaching quality， but also connect the new knowledge system. Based on the analysis of the problems existing in traditional teaching， this paper optimizes the design of teaching content. The assessment and evaluation system for the course of Steel Structure Design is established. After the trail， the students responded well. In the teaching process， the evaluation system focuses on cultivating students' ability to analyze and solve practical problems， so as to achieve the purpose of training professional practical talents.

Keywords： Steel Structure Design; talent training; evaluation system; professional practice

為了適應新產業需求，教育部于2017年召開新工科建設研討會，就創新型卓越工程科技人才培養提出了行動綱領。這種基于產業融合提出的新工科專業即為智能建造，是以土木工程專業為基礎，知識體系中融合機械設計制造及其自動化、電子信息及其自動化。三年來，在“問產業需求建專業，問技術發展改內容，問學校主體推改革，問學生志趣變方法，問內外資源創條件，問國際前沿立標準”行動綱領的指引下，智能建造專業建設及傳統專業升級都有較快發展[1-2]。鋼結構設計課程是順應專業認證要求及產業需求而開設的新課程[3-5]，該課程既是土木工程專業的一門必修課，又是專業培養的核心課程之一。知識體系中已初步具備構件設計、裝配式施工等知識模塊。同時，這門課程又是銜接鋼結構設計原理課程和畢業設計的橋梁，對學生把握相關技術要求起到了全面理解與深化的作用。我國鋼結構行業正在不斷發展，但是目前我們培養的大學生，在鋼結構設計方面的實踐能力嚴重不足，缺乏創新意識。隨著土木建筑業的不斷發展，土木工程專業人才培養目標是培養具有工程實踐能力強的復合型、應用型人才。目前，很多高等院校積極開展專用實踐型人才培養改革的實踐與研究，土木工程專業復合型、應用型人才培養逐漸受到重視。實踐教學是讓學生有計劃、有組織地深入工程實踐場所進行實踐訓練，是高校工程教育的基礎，且實踐教學是讓學生對理論知識能靈活運用。因此，構建實踐教學的考核評價體系成為目前的首要問題。基于上述情況，進行鋼結構設計課程教學模式及課程評價體系改革勢在必行。

一、鋼結構設計課程存在的問題

（一）鋼結構設計課程學識少任務量大

鋼結構設計課程作為土木工程專業的專業課，其內容包括輕型門式鋼架結構，中、重型工業廠房結構設計，輕型住宅鋼結構和鋼結構設計與施工四大部分。開展該課程的目的是使學生在掌握鋼結構設計基本原理的基礎上，進一步學習鋼結構整體設計方法。能確定合理的計算簡圖，正確進行內力分析，并能按有關專業規范或規程進行鋼結構的整體設計。該課程內容繁多，但課程教學學時又從最初的60學時縮減到56學時，再到目前的40學時，課程學時縮減33%，致使課程學時少而任務量大，學生難以跟上教學進度，且大多數學生很難在短時間內靈活地將理論知識運用到實踐中。要處理好鋼結構設計課程內容多而學識少的問題，就要從專業培養目標這一出發點入手。做到突出課堂教學重點，讓學生明確哪些知識點需要掌握，哪些知識點了解即可。如果知識點學生可通過自學即可掌握，就沒必要占用課堂時間，可以讓學生課后自學。

（二）教學方式單一、教學效率低

鋼結構設計課程經歷了從傳統的黑板板書到多媒體教學，在教學方式上取得了一定的進展。該課程的學習需要學生具備一定的空間想象力，但學生目前空間想象力欠缺，對于節點詳圖、構造做法等缺乏清晰地認識。如果不能科學地設計教學方案，只是采用傳統填鴨式的教學手段，在有限的學時內講授課程內容，會造成學生上課聽得懂，但課下做題時無從下手、毫無頭緒，對基本知識仍是一知半解的情況。而學生在學習過程中對于教師的依賴度高，課前自主預習能力差，課后用于鞏固知識的時間不足，僅利用有限的課堂講授時間，難以讓學生對理論知識進行消化及歸納總結，難以將學到的知識形成完整的知識體系，導致理論聯系實際能力差，不能在實際工程中靈活運用。

（三）對鋼結構設計課程實踐不夠重視

由于從事鋼結構的人才較少，所以學生對于鋼結構設計課程不夠重視。且很多高校對于鋼結構設計課程實踐同樣不夠重視，大部分高校的課程設計選題單一。因此導致學生對該課程失去學習興趣，且會出現抄襲現象。很多學生只是泛泛地學習了理論知識，對于鋼結構的工程實踐十分缺乏，無法將理論知識與實際工程相聯系，不知如何運用。

（四）評價體系不夠全面

目前，鋼結構設計課程主要有理論和實踐兩部分組成，實踐部分由課程結束后學生提交的實踐報告進行評定，導致大部分學生只關注最終上交的實踐報告。而這種評價方法不能全面地反映學生實踐能力的培養情況。這種片面的評價方式使學生對實踐課程失去學習積極性，且現有評價體系無法對學生的實踐能力進行全面地評價，這也是目前很多高校在土木工程專業培養中存在的共性問題，致使無法實現土木工程專業實踐型人才培養的目標。

二、教學內容改革

針對上述問題，需要從教學內容入手，來解決問題。以“注重培養學生分析、解決實際問題”為出發點對課程內容進行優化設計。

（一）組織規范的驅動式教學內容知識的融入

教師要在鋼結構設計課程教學中起主導作用，教師是知識的主要傳授者，故要對該課程內容、特點、目標、性質及要求有清晰的認識。教師團隊要具備完善的知識儲備和動手操作能力。借助教師團隊主持、參與的工程實際項目及經驗，廣泛征集素材，精心準備難度適宜的教學項目，讓學生接觸到行業最新設計思想、加工工藝及施工工法，實現工程實例具體化。借助更為廣泛的工程設計資料，以裝配式構造為核心，將復雜工程有機地轉化為難度適宜的設計要求，完善更新驅動式教學的設計題目庫，實現設計題目多樣化，讓課內設計達到真題真做的標準。借助學習通等學校提供的網絡共享平臺，加強評委會制度建設，讓學生在互評的過程中，不斷完善自己的設計成果，提高設計效率，利用完成時間靈活化，讓學生學懂會用。學生是鋼結構設計課程教學過程中的主體，直接參與教學全過程，讓學生參與互評，能夠充分發揮學生的主觀能動性。

（二）建立完善的“問題導向”教學方法

強調設計軟件合理應用，讓學生從中對《鋼結構設計標準》及相關行業規范產生充分認識，加深對設計中的相關影響因素理解，提高學生實際設計能力，提高學生成就感。充分利用土木工程實驗中心平臺，通過模型實驗，讓學生了解相關機械運作模式，利用工具對裝配式構件及連接進行加工、組建及運輸的設計思路及施工方法，從而將機械自動化相關知識點融入到教學活動中來。讓學生對數據采集及分析方法有充分認識，構建學生信息組織能力。利用BIM技術對“鋼結構裝配式施工”模塊進行信息建模，做到信息化相關知識點的學習與應用。BIM（Building Information Modeling）是建筑信息模型化的簡稱，它是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，并利用數字化技術為這個模型提供與實際情況一致的各種建筑工程相關信息。近年來隨著BIM技術的發展，BIM技術人才出現緊缺趨勢，因此要順應發展趨勢，為國家培養掌握BIM技術的人才。將BIM技術[6]運用到鋼結構設計課程中，將二維平面圖與三維模型相結合，利用BIM的三維模型輔助教學，讓學生對鋼結構設計課程的學習產生興趣，提高學生的學習效率。建立問題導向的教學思維模式，從而能教學過程中鍛煉學生分析、解決問題能力，達到適應新崗位的目的。

（三）改善學生知識來源，鞏固課程橋梁作用

基于“實例具體化、題目多樣化、時間靈活化”的教學內容改革，鋼結構設計課程重點培養的是學生實踐能力，而不是單純的學習理論知識和復雜公式的能力。目前，很多高校的青年教師都是從學校畢業便直接進入教師崗位，雖學歷較高，但社會實踐經驗較少，造成在教學中較注重理論知識的講解，而忽略了對學生實踐能力的培養。因此任課教師應多帶領學生到現場進行觀摩學習，做到“將教室場景轉換到企業、實驗及科研場景，提供更具體行業規范、工程案例、崗位要求”的教學組織改革，現場講解鋼結構構造等知識點，提高學生自主接觸新知識的能力，改善圖書館、資料室的利用率，讓學生學會在標準規范、期刊報告、設計手冊中，借鑒基于智能建造的現代主流設計思路、工藝設備參數、施工工法等方面的知識，可以有效改善學生的知識來源。

（四）改善學生學習效率，搭接智能建造知識體系

學生從跟著老師跑，到篩選適合自己的知識來源、學習方式，可以進一步培養學生學習志趣，提高學生認知能力。更容易讓學生從淺入深，從慢到快，改善學生自我管理的能力，提升學習效率。從工程背景到實際操作，多角度的學習體驗，更能讓學生在良好的、具體的環境氛圍中，主動吸納多學科知識，進而實現新知識體系的構建與應用。

三、教學評價體系的建立

教學評價體系是大學教學中的一個至關重要的環節，是全面掌握教師教學過程與學生學習過程的重要手段。近年來，各高校都建立了比較成熟的并適合自己特點的教學評價體系，但這種評價體系對于理論課的評價比較適合，而對于像鋼結構設計這類實踐性較強的課程適用性不強。目前，大多數高校教師對實踐教學指導不深入，實踐教學條件和資源還不完善，制定的評價體系對復合型、應用型人才培養的特色不鮮明，評價方式過于單一，缺乏系統的評價體系。學生自身理論知識水平參差不齊，大多數學生只注重理論課的學習，而忽略實踐能力的培養，原有的評價體系只注重結果而忽略了實踐過程，導致大多數學生對實踐部分不夠重視，沒用充分認識到實踐課的重要性，導致實踐課教學質量難以提高，學生在學習過程中存在片面化問題，難以對學生實踐過程進行評價，而實踐教學的評價應有針對性，主要針對實踐過程和實踐能力的考核。

鋼結構設計課程要求學生在掌握土木工程專業所需要的專業知識的基礎上，能夠設計滿足鋼結構工程特定需求的構件、節點構造，并利用設計原則進行鋼結構體系的設計，且能夠完成施工工藝流程及方案的設計。該課程主要以綜合性、創新性及實踐性為教學特點，注重學生實踐能力及創新意識的培養。作者根據該實踐教學特點，建立了適用于鋼結構設計課程的課程考核評價方式，并應用到土木16級1-5班的教學過程中，經學生反饋效果良好。

（一）課程考核評價方式

目前鋼結構設計課程的考核方式仍是閉卷考試的方式，這種僅通過期末考試的方式來對學生的學習情況進行評價的方法實施簡單，但對于過程性考核卻有所欠缺。這會導致學生忽略學習過程，出現在期末考試前突擊復習，臨時抱佛腳的現象。鋼結構設計課程是理論與實踐相結合一門課程，是學生在教師的指導下進行課程設計，掌握鋼結構設計的知識、方法和技術，能夠設計滿足不同建筑需求的構件、節點、構造，以提高學生綜合素質的教學活動。故鋼結構設計課程教學活動設計面廣，評價指標同其他課程相比相對較多，因此，應當注重過程性考核來保證評價體系的完整性，建立完善的分階段、多方式的考核評價體系。只有建立合理的考核評價體系，才能切實提高實踐教學質量。因此，根據土木工程專業教學內容、產業需求及實踐型人才培養的特點，建立適用于土木工程專業實踐型考核評價體系的指標。

土木工程實踐性人才培養的考核評價體系要注重實效性，評價體系中的評價內容要規范、客觀、簡便，且具有可操作性易于實施。在實施的過程中要能夠科學地反映實踐教學過程。通過這種評價體系，不但能夠客觀全面地對學生的學習情況進行評價，調動學生對于課程學習的積極主動性，任課教師還能發現教學中存在的問題，及時掌握教學效果。具體課程考核方式見表1。

考核內容主要包括知識掌握情況，出勤、課堂提問、筆記及作業情況，課程設計內容，課程設計敘述及回答問題情況五個部分，根據學生對基礎理論和專門知識的掌握情況、考勤、上課發言、作業及筆記情況、課程設計內容條理性、邏輯性情況、課程設計敘述思路及回答問題正確與否情況分為優秀、良好、中等或不及格四類。

（二）課堂教學評價

課堂是學生獲取知識的場所，學生學習的主陣地，課堂表現關系到學生的學習水平，因此，課堂表現是課程教學評價的重要組成部分。學生的課堂表現將直接決定學生掌握鋼結構工程技術專業知識的程度。課堂表現主要包括學生出勤、課堂提問、筆記以及課堂作業情況等綜合表現。這部分內容也可以作為教學評價的一部分。

（三）教學評價體系的試行

1. 學生對評價體系的認可

鋼結構設計課程教學評價體系在土木16級1-5班進行試行后，作者對整個教學過程進行了跟蹤，并在試行結束后，讓學生對于試行結果進行反饋，結果如下：

大多數同學認為，僅通過期末閉卷考試的方式進行評價，無法對他們平時表現和學習過程進行評價。這種分階段、多方式的考核評價方式涉及內容比較全面，教師在教學過程中會特別注意評價指標的內容，加強師生間的互動，采用啟發、引導的教學方法，啟發了學生的學習興趣，充分調動學生的積極性，使學生創新意識及動手能力有所增強，提高了教學效率和教學質量。

結合試行結束后學生調查表和學生代表座談會調查，大多數同學對這種分階段、多方式的考核評價方式表示認可，且希望在其他課程中也采用這種評價體系。

2. 教師對評價體系的認可

教師對評價體系的反饋，結果如下：采用期末閉卷考試方式，學生的期末考試成績及格率較低，且學生在教學過程中的積極性不高;采用分階段、多方式的考核評價方式后，學生的學習積極性及課堂參與度明顯提高，學生在這種評價體系下，更注重學習過程，達到了教學培養目標，最終及格率明顯提高，學生也學到了專業知識與技能，教師對這種評價體系非常認同，建議在其他課程中推廣與應用。

四、結束語

鋼結構設計課程是培養鋼結構專業人才的一項重要環節，而該課程由于教學內容復雜抽象，因而對于學生而言是難度較大的課程之一。鋼結構設計課程的教學改革已迫在眉睫，只有對教學內容進行改革和創新，才能更好地適應產業需求。作者通過對鋼結構設計課程教學過程及評價體系進行設計，變革教學模式，提高學生的學習主動性，讓學生更多的參與到教學活動中，從而達到提高學生分析、解決實際問題的能力。因此，鋼結構設計課程的教學改革有著重要意義，可為土木工程專業的其他課程改革提供一定的借鑒參考。

參考文獻：

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