“工匠精神”融入“鋼結構設計原理”教學模式初探

摘要：基于行業和社會發展的需要，將“工匠精神”融入“鋼結構設計原理”課程中，通過應用型大學土木工程專業課“鋼結構設計原理”課程思政教學模式的探索，從而在達到培養學生知識和技能目標的同時，培養學生愛崗敬業、精益求精、開拓創新的職業品格和行為習慣。

關鍵詞：工匠精神；教學模式；課程思政

中圖分類號：G71文獻標識碼：A

一、概述

根據《中國制造2025》，建筑行業要往綠色、節能、智能化方向發展，而鋼結構建筑在土木行業里是公認的綠色、節能建筑，也是國家正在致力于推廣的建筑形式之一。為了更好地從行業視角做好鋼結構方向教學的頂層設計，學校的教師團隊進行了企業調研活動，了解企業、社會的需求和鋼結構的發展方向。西南交通大學希望學院對于鋼結構方向的培養方案為：大二全年學習材料力學、結構力學以及土木工程材料，大三上學期安排“鋼結構設計原理”，下學期“建筑鋼結構設計與施工”。其中，“鋼結構設計原理”作為一門理論性較強的土木工程專業課，在土木教學體系中起到承上啟下的作用，它是將土木工程材料、材料力學和結構力學等專業基礎課與后續的建筑鋼結構設計相連接的紐帶，是針對土木工程鋼結構方向的重要的專業核心課。

二、“工匠精神”融入“鋼結構設計原理”課程的必要性

2020年教育部制定《高等學校課程思政建設指導綱要》明確指出，要結合專業特點推進課程思政建設，強調工學類專業課程，要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。2020年11月24日，習近平總書記在全國勞動模范和先進工作者表彰大會上，闡明了“執著專注、精益求精、一絲不茍、追求卓越”的工匠精神內涵。工匠精神是工科專業課程思政育人的重要目標，是工科專業職業精神的重要內容，是工程科專業育人的重要工作［1］。

此外，隨著中國進入小康社會，中國的主要社會矛盾轉變為：人民日益增長的美好生活需要與不平衡不充分的發展之間的矛盾。這需要每個行業著力于提高產品的質量，改善人民的生活品質。土木工程行業作為影響人民生產（工廠的建設等）、生活居住（房屋的建設等）以及出行（道路的建設等）的國家重要支柱行業之一，也亟須轉型改革，提升產品質量，提高生產效率，而這需要每個土木人的辛勤付出，需要大量的工匠。大學作為土木行業人才的搖籃，需要不斷改革教育，將“工匠精神”融入整個教學體系中，增強學生作為國家擔當的理念。而“鋼結構設計原理”作為土木工程專業的核心課，也需要進行課程思政教學改革的探索。通過將“鋼結構設計原理”與“工匠精神”的深度融合，協同育人，為社會培養出一批嚴于律己、精益求精的土木人。這要求課程思政不是將專業課與思政簡單的疊加，而是需要課程的教學目標、教學內容、教學活動等教學模式進行研究和實踐。本文針對“鋼結構設計原理”的特點，以“受彎構件”這一章的授課為例，對課程的教學目標、教學內容、教學活動以及教學評價的創新改革，探索一種“工匠精神”深入融入“鋼結構設計原理”的教學模式，以期望培養出具有“愛崗敬業”“精益求精”“開拓創新”精神的新時代青年。

三、“工匠精神”融入“鋼結構設計原理”教學模式探索

（一）“工匠精神”視域下，確定教學目標

教學目標是教學的核心和靈魂，是整個教學活動的導向［2］。“鋼結構設計原理”作為專業核心課，安排了48個課時，共有6章。根據本校學生的學習能力以及鋼結構行業發展對職業提出的要求，將鋼結構課程的總目標定位為：為社會培養“懂設計”“會施工”“能生產”的鋼結構專業技術人員。“懂設計”是指學生有一定的設計基礎知識，擁有一定的設計的創新思維，進而為下學期學習開展“建筑鋼結構設計”做知識儲備。“會施工”是指學生能讀懂施工圖紙，了解鋼結構的施工的流程、施工的方法，進而為下學期開展“鋼結構工程施工”做準備。“能生產”是指學生掌握鋼結構構件的生產工序，具備鋼結構生成創新能力，能獨立解決生產過程中出現的各種技術問題并能很好地安排組織工人進行鋼結構的生產。針對這一總目標，“鋼結構設計原理”設計如下教學目標，見下表。

此外，本文針對教學總目標，在工匠精神視域下將教學目標用以下3個維度來結合：

1.愛崗敬業

通過“鋼結構設計原理”專業知識教學，鼓勵學生遇到難題不要退縮，通過不斷尋找突破口，最終解決問題。此外，通過大量案例教學讓學生領悟“鍥而不舍”的工匠精神，例如，講解中國鋼材的冶煉歷史，從西漢早期的炒鋼技術到后來新中國成立時中國在國外層層封鎖的情況下進行鋼鐵冶煉的艱難探尋，到改革開放后，中國通過自身的不斷努力最終鋼產量躍居世界第一。這個過程反映了中國工匠愛崗敬業、鍥而不舍的精神。無論遇到多大的困難，都不會放棄，通過探尋各種方法，最終獲得了成就。

2.精益求精

通過實踐教學，讓學生在解決實際問題中體會到精益求精的精神。例如，安排學生進行鋼柱的課程設計，引導學生不斷尋找合適的鋼柱最優截面，即在保證安全的情況下盡量獲得最經濟的截面尺寸，從而讓學生體會工匠精神中“精益求精”的內涵。此外，課程中會穿插一些案例，例如，講解鳥巢從設計到生產最后施工建成過程中經歷的各種曲折，最后完美地完成世界史詩般的杰作，讓學生體會到工匠身上精益求精的精神。鳥巢在設計初始階段，預計費用高達40億元，為了保證經濟效益，設計師們通過優化設計（取消開啟屋蓋，擴大屋頂開孔），并對鋼結構截面進行優化分析，最終節約約為23%的用鋼量，將最終的費用降低到31億元。這是土木工程工匠們，在保證了安全的情況下精益求精，不斷優化分析各個鋼構件的尺寸，優化施工方案，最終降低了整個建造費用，提高了整個建筑的經濟效益。

3.開拓創新

通過教師對課堂教學過程的把控和課堂教學方法的改革，引導學生理解鋼結構設計、施工、生產的基本邏輯，能綜合運用現代技術、經濟、管理的方法，利用計算機輔助手段，解決工程實際問題，提高從事鋼結構相關工作的能力，鼓勵學生在工程實踐過程中學會發現其不完善的部分，能提出合理的改進意見及建議。同時，在課堂上講解關于中國鋼結構創新的案例。例如，通過講解我國Q460EZ35的發明以及使用，打破了外國關于高強度鋼的壟斷，創新是中國復興的關鍵。由于鳥巢構件厚度較大，普通鋼在焊接過程中容易出現層狀撕裂，為了保證結構的安全性，保證鋼材100%國產，召集國內大型鋼鐵廠共同研發，并由舞鋼承接實施。科研人員不斷改善工藝，摸索添加的合金元素的類型以及含量，通過大量的嘗試和試驗后，終于獲得了國產的Q460EZ35，進入了世界領先水平。

（二）“工匠精神”視域下，設計教學內容

教學內容是學生學習的對象，它包括了事實、觀點、原理和問題及其處理方式，是實現教學目標的關鍵。教學內容的設計，需要我們“工匠精神”與課程的有機融合。通過教材的修訂，教學視頻的播放以及多媒體教學中有意識地加入“工匠金精神”的相關內容，從而達到“工匠精神”融入專業課教學的目的。鋼結構的專業知識中含有較為復雜的理論推導和理論計算分析，對學生來說具有一定的難度。利用“工匠精神”的案例教學與實踐相結合的方式進行教學內容的改革，鼓勵學生迎難而上，追求卓越。例如，中國典型的鋼結構案例（鳥巢）進行剖析，剖析鳥巢結構，為了達到鳥巢的外形，工程師們對結構進行了創新性的嘗試，將鳥巢劃分為多個門式剛架，順帶講解門式剛架的特點以及設計要點，從而培養學生創新精神的同時傳授了具有一定深度的專業理論知識；然后給學生布置門式剛架柱的設計實踐，通過組織學生設計實踐培養了學生愛崗敬業、精益求精的“工匠精神”。此外，基于學生對科學理論知識掌握的規律，課程內容章節的編排整體上應由淺入深，具有系統性和實踐性。采用基于實際項目為導向的學習模式，通過教師引導和小組成員協作共同完成學習任務，培養學生鋼結構文獻和相關規范的學習能力、知識的整合能力、團隊的協作能力，學生不僅僅理解理論計算的方法，更能掌握理論知識的內在邏輯，具備專業的思維方式。

（三）“工匠精神”視域下，數字化教學活動［3］探索

教學活動是一個復雜的過程，包括感性認知與理性認知、理論模擬與實踐操作等。數字化教學活動，運用現代信息技術融入教學活動中，利用各種教學資源，通過恰當的教學形式和教學方式，組織學生探尋教學內容，達到使學生獲得理論知識和積極的情感體驗、提升實踐技能、增強創新能力的目的，進而培養學生精益求精的大國工匠精神。依據應用型大學的特點，“鋼結構設計原理”數字化教學活動探索分為兩部分進行：理論教學活動和實踐教學活動。將兩者有機結合，學生不僅具備理論知識，還具備動手技能，可以將理論應用于實踐，同時實踐又可加深理論知識的掌握，形成螺旋上升的循環。

1.理論教學數字化探索

在理論教學活動中充分利用教學動畫、微課視頻、施工動畫等手段，幫助學生理解課程知識點。在利用數字化教學的基礎上，采用尋找任務式教學。著力于使學生自己構建知識系統，通過尋找任務活動來建構新知識，讓案例、公式、書本、規范變成學生的“參考書”，鼓勵學生探索答案，強調學習過程，以提問題的方式來傳授知識。根據教學目標，將課程分成若干個學習模塊，根據每個學習模塊的知識、技能、思政目標尋找對應的實際工程項目，通過將實際工程的工程情況發給學生，通過不斷的引導學生思考提問，最終了解該項目是如何設計、施工以及制作的；通過讓學生不斷的探尋知識，解決問題，培養學生“鍥而不舍”“精益求精”的“工匠精神”。例如，在講解鋼結構熱加工中，為了獲取優質鋼材，鋼坯需要進入火中加熱，然后通過滾輪碾壓，碾壓過程需降溫，再不斷重復以上步驟，處理的次數越多，得到的鋼材力學性能越好。我們的學生也如鋼坯一樣，需要具備“敬業”“專注”“精益”“創新”精神，最終成為中國工匠的一員，為中國文明的復興、為中國生產出質量過硬的鋼結構建筑，進而為解決人民日益增長的美好生活需要與不平衡不充分的發展之間的矛盾出一份力。

2.實踐教學數字化探索

數字化實踐教學模式則是將PKPM、revit等軟件教學融入課程教學中，通過布置課程設計的方式，讓學生手算與機算結果進行對比分析，進而將知識與實踐統一協調起來，不僅可以使學生掌握形式和內容完備的知識，同時可以培養學生的實踐、創新能力。利用學生學習的興趣點和關注點進行教學組織和引導，提高課堂學習的趣味性、生動性的同時傳授理論知識，激發學生對于專業的熱愛，進而培養學生勇于創新的“工匠精神”。例如，在課程中穿插鋼柱、鋼梁的課程設計實踐內容，通過指導學生操作軟件，建立力學模型，分析模型，計算獲得結果并對結果進行理論分析。學生不僅可以將知識綜合運用于實際案例中，深化對鋼結構的了解，而且可以在這個過程中體會到“精益求精”的內涵，在建模中通過多個模型結果的比較，深入了解力學模型的建立特點。

結語

“工匠精神”是工科專業學生應具備的職業素養，以“工匠精神”的視角來進行土木工程專業課教學模式的搭建，針對時代對于土木工程行業發展的需要，來進行教學目標和教學內容的設計，針對應用型高校的特點，加強實踐教學的課時和內容，增加數字化教學的探索。人才的培養不是一朝一夕的事，也無法簡單從作業或者期末考試來評價本門課的學習成果，而是需要從學生工作后長期的表現來體現。因為社會的不斷發展，知識技術不斷改革更新，學生只有具備“工匠精神”勇于探索，不斷學習，精益求精，才能跟上時代的洪流，為國家的發展增磚添瓦。本研究目前處在探索階段，希望經過長期的教學實踐，以及學生將來工作后的發聵，不斷改進，能將“工匠精神”完全融入課程中，為國家培養出一批批優秀的土木人。

參考文獻：

［1］金立喬.工匠精神融入工科專業課程思政研究［J］.黑龍江教育（高教研究與評估），2023（03）：8587.

［2］鄧秀華.新時代工匠精神的時代價值及培育路徑研究［J］.湖北開放職業學院學報，2023，36（07）：4950+61.

［3］莫雷.教育心理學［M］.北京：教育科學出版社，2007.

基金項目：四川省民辦教育協會課題項目（項目編號：MBXH22YB304）；校級課程思政建設項目（項目編號KCSZ2023073）

作者簡介：何悠（1988—），廣西柳州人，講師，研究方向：結構工程。