钢结构课程中教学案例的应用探析
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作者:林聪波 黄智彬 陈超念 郑翔 黄盛镪 陈曦 张铮
【摘要】案例教学法已经成为教学方法改革的重要内容之一，有利于教学质量的提高。案例教学法能使学生积极地通过所学的理论知识应用于具体案例的实际分析和实践中，对案例进行思考或协作，并积极地去解决问题。但案例教学也有一定的局限性，需要同传统方法结合起来，才能将教学效果最大化。钢结构课程在教学中应用案例并不多见，如何较好地设计教学案例使其最大限度的发挥作用至关重要，并给予一定应用建议和使用说明。
【关键词】教学案例 钢结构课程 教学设计 应用建议
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）05-0255-02
一、钢结构课程使用案例教学的意义
案例教学法是1920年由美国哈佛大学商学院所倡导的一种以案例为基础的教学方法衍生而来的。随着教育的发展，不少专业的理论课教学已经大量应用案例教学法。应用案例教学法能够培养学生的想象力，把课堂的基础知识与土木工程中的实际案例相结合进行教学，培养学生成为当今社会所缺少的应用型人才。
目前，土建类专业课程应用案例教学法的还较为少见，钢结构课程教学仍然有较大的局限性，案例法教学水平处于初步发展的阶段，并没有综合应用多元化理论。首先，一个工程案例是诸多基本知识的综合应用，传统教学模式中在讲授基本原理时，分散的知识点与它们在工程实例中的最终应用往往不能产生很直接的联系，使教学理论与实际应用相脱节。钢结构课程教材内容更新缓慢，言语晦涩，且应用方法强调不足。案例法教学模式可将学生在各阶段所学的分散的知识点用同一工程实例串联起来，使枯燥的理论学习生动形象。其次，在传统教学中，课堂上师生之间缺少交流互动，课堂往往缺乏生气，学生学习兴趣较低。但在案例教学中，学生可以发挥主导作用，积极参与案例分析和课堂讨论等环节，激发学习兴趣，活跃课堂气氛，使学生能够将理论联系实际，加深对知识的理解。学生的学习自觉性和独立思考能力会得到极大的提高，从而实现变“呆板型人才”为“应用型人才”。
二、课程案例的筹备
1.工程案例的准备
要将工程实例与课程实际相结合来进行教学，需要针对教学内容去参阅大量的实际工程及资料，并对其进行整理和分析，选择与教学要点相符的实例，提取其中相关的实践性知识。工程实例是案例教学的根本，也是案例教学与传统教学的本质区别。一个完备的工程实例可以较为轻易地将枯燥的理论知识融入教学，能使学生更容易地吸收知识和进行思考。而越贴近生活和工作的工程实例，越能激发学生的学习兴趣。所以应该选取就近的或者正在进行的工程实例，使学生能够自发的进行思考和讨论。例如在门式刚架这一钢结构常用结构形式的教学中，选取的工程实例是学校中的风雨篮球场，该篮球场为典型的单层大跨建筑。通过此工程实例可以分析并拓展出门式刚架的特点及适用范围、结构形式、檩条设计、刚架设计和维护结构布置等知识，而且通过生活实际使用的结构来学习概念和结构设计知识明显更容易理解和吸收，同时也方便现场观摩和思考讨论。
2.案例教学的设计
案例教学主要侧重于培养学生对于学习的兴趣，通过多种现代化信息技术展示识点在实际中的运用。“看得见，摸得着”的案例教学使枯燥难吸收的课本知识在学生自己摸索中得以深入贯通，有助于学生掌握学习钢结构课程中的知识点。
选取好工程实例后，需要针对将要进行教学的知识内容来设计教学方法。教师要先熟知工程实例中结构的分布及构件的布置，再確定要融入的知识、概念以及设计方法。为了使学生能够将自身代入工程中积极思考，需要教师来引导学生进行分组讨论，积极阐述自身观点，加深在课堂中的学习印象。基于所收集的案例按需制作3D模型及3D动画，运用3D打印技术制作实体模型，并结合YJK结构设计模型和BIM建筑信息模型软件，可以达到多角度生动形象地进行案例教学环境的营造，使传统教学不再局限于书面。通过各种辅助手段来帮助学生认知，避免学生初步接触感到生疏或者难以理解知识点。
3.案例与多元化信息技术的结合
学习钢结构课程的主要目的不仅仅是使学生掌握构件或结构的类型与计算，更重要的是掌握如何在生活与学习中应用钢结构的知识解决实际工程的问题，因此，钢结构课程教学应该利用多元化信息技术来解决遇到的教学瓶颈。
为充分利用和发挥信息多元化的便利和优势，钢结构课程的案例制作需采用多种现代信息技术，将案例与3D动画、3D打印、PPT展示、钢结构工程实际情景展示结合。通过所建立的实景图片与实体模型构件，配以相应的3D动画展示，立体化地展示钢结构的结构原理与特性。通过与钢结构设计计算软件、BIM技术、虚拟仿真教学技术等信息手段的有机结合，提升钢结构课程学习的直观性和趣味性，旨在强化学生实践能力，激发学生的学习兴趣，解决传统教学过程中，讲解直观性差，学生理解困难等问题。
与此同时，课程案例基于YJK结构设计模型以及BIM建筑信息模型，将实际工程案例与教学环节相联系，增强课程学习的实践性，从多个方面让学生了解实际工程当中遇到的具体情况与问题，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。让学习不仅仅限于课本，而且能处理实际工程问题。
三、工程案例在教学中的应用建议
1.教师对学生的思维引导
教师在备课时一定要注意知识点之间的相关联性，通过形成完整的知识体系让学生们更加容易记忆，否则容易出现知识点杂乱，衔接不当等问题。对知识点的讲解应该由简单到困难，有层次的渐进教学。留给学生足够的思考和提问时间，对学生的问题进行解答和深入，让学生们在课堂中带着问题去学习，引导学生观察能力和思维能力，从而形成一个轻松愉快的课堂氛围。
教师通过一系列的问题为学生构建完整的知识体系，例如：厂房用途有吊车时应选用何种厂房类型与结构类型？单层厂房适用于何种情况？单层厂房的高度和跨度一般很大，如果跨度很大，只放置屋面板经济安全吗？如何减小跨度？等等。这些问题都可以通过分组讨论、分组采用不同方案进行简单设计、对比结果等形式帮助学生们理解主要知识点。通过3D模型和3D动画使学生将知识带入实际情况中去思考，将知识如何运用在现实中充分展现在学生的面前，利于知识的理解和消化。 2.培养和提升学生的学习兴趣/提升学生的课堂参与度
课本中的知识已经形成一个完整的框架体系，但硬生生地把这一完整的知识体系灌输给学生，只会让他们感到迷茫和难以接受。学习是一个循序渐进的过程，由易到难，由简到繁，逐步培养学生的学习兴趣和学习能力是教学任务的关键。做任何事情都需要一个动机，学习也不例外。而学习兴趣是引导出学习动机的关键。学生为了寻求问题答案不懈探索，而这种探索是由一种愉快的情绪支持的，这就是学习兴趣。学生在老师指导下或自主探索知识的时候，能够不断感受到课程的重要价值。只有学生意识到自己的学习内容与将来的工作息息相关时，才能使他们真正将自己投入到学习生活中去。因此，老师应该注重培养学生的自主探索能力，给予学生一些启发，让学生进行讨论寻求答案，从而培养出学生的学习兴趣。
案例教学就是由案例引出思考题，并让同学们自主讨论，通过实例说明让同学们更加形象地理解知识的应用。学生若在讨论过程中遇到问题，教师则给予启发，再由他们自己去求得答案，自己通过已有知识进行推导分析，对知识的理解就更加深刻。在课堂上，教师提出一套逐步递进的思考题，让同学分组进行讨论。通过解决每一道思考题来引出真正的知识点，这样同学们的印象也会更深。通过讨论，学生可能会发现自己得出的答案与教师给的答案相比考虑到了更多方面。有了对比，学习不再那么枯燥，进而增加学生学习的信心，同时学生们的学习兴趣也得到了培养。
结束语
案例教学的宗旨在于提高学生对于学习的兴趣，使学生更直观、便捷的学习知识并能将之运用到实际中。钢结构又是一门需要理论与实践结合的课程，需要学生能够灵活的将知识应用到实际中。而案例教学不再是“填鸭式”的灌输，是学生通过自己的观察和提问主动吸收并运用专业知识，并且实现了师生间的高效互动，大大提升课堂效率，能够显著提高教学质量。
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