《钢结构》课程教学内容和教学方法改革探索

作者:未知

  摘要:《钢结构》为土木工程专业的核心专业课,该课程理论性强、知识点多、具有较强的工程应用性,但是目前的教学内容和教学方法很难满足钢结构发展日益增快的趋势和人才培养目标。本文在分析现有教学模式存在问题的基础上,给出了钢结构课程教学内容和教学方法的改革措施,可为相关课程的教学提供借鉴作用。
  关键词:钢结构;教学内容;教学方法;教学改革
  中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2019)06-0131-02
  一、引言
  随着中国钢铁产量的快速增长、钢结构制造和施工水平的日益提高,国家基础设施建设的大范围进行以及国家大力推广土木行业发展装配化的工业化建造模式,钢结构课程在土木工程专业中的重要性显得日益突出,这就对钢结构课程的教学及人才培养模式提出了更高的要求。在新的发展背景下,为适应社会对钢结构人才的需求,必须对钢结构课程的教学内容和教学方法进行改革,以培养具有扎实的专业知识和较强创新能力的人才[1]。
  二、钢结构课程特点及教学现状
  笔者在多年的教学实践中了解到,学生反映钢结构课程是较难掌握的一门课程。钢结构课程涉及到结构力学、材料力学、弹性力学、建筑材料、荷载与可靠度等前学课程,具有较强的理论性和实践性,同时还要了解钢结构的相关规范。传统钢结构教学方法主要是以知识传授为教学目标,采用教师为中心的“灌输式”教学方法,以应试为主要考核方式[2-4],往往导致学生认为钢结构課程充斥着理论分析、枯燥乏味、难以理解的内容,以致逐渐失去学习兴趣。
  三、钢结构课程教学内容的改革探索
  由于钢结构课程的课时较少,但教学内容较多、涉及知识面较广,因此,在教学中需要精简教学内容,突出重点和难点知识的讲授,引导学生学习知识、掌握技能,增加学生的学习兴趣,培养学生的工程意识。同时,为了适应钢结构的快速发展,需要适当补充教材中所没有的学科前沿知识及发展动态信息,以拓展学生的国际视野。总而言之,教学内容要遵循“减负”、“拓宽”、“加新”的原则,也就是不需要讲的不讲,需要讲的重点拓展讲,新的内容超前讲。
  1.减负。“减负”就是要精简和优化课程教学内容,突出重点,讲透难点,对前续课程已经讲过的、内容比较简单不需要花费时间讲解的内容可以不讲,避免课堂教学时间的浪费。比如介绍钢结构的设计方法时,会涉及到结构的功能要求、结构的极限状态、结构可靠度和可靠性的概念、荷载的分类和组合,这些内容在工程荷载设计原理和混凝土结构课程中均有介绍,那么这部分内容就可不讲或少讲。
  2.拓宽。“减负”并不是一味地减少教学内容,相反有些内容反而需要拓宽。因为钢结构课程是与工程实践密切联系的,学生毕业后需要利用所学知识解决工程中遇到的各种问题。这就需要教师适时补充教材上所没有的内容,增加学生毕业后从事工程实践的适应性。比如关于板件的屈曲后强度问题,教材涉及此内容较少,但实际的门式刚架结构、冷弯型钢结构都会考虑屈曲后强度的问题,且这类结构体系在工程中的应用非常多,所以应适当补充这方面的教学内容。
  3.加新。“加新”是指在教学内容中增加体现本学科前沿研究成果的内容,使学生能对学科的发展以及发展趋势有所了解,同时要注重对学生创新能力和意识的培养,为学生将来的工作打下基础。比如在钢结构的讲授过程中,《钢结构设计规范》和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》均在修订中,课堂中可讲解修订的原因、研究思路、研究结果以及工程分析和设计方法等。
  四、钢结构课程教学方法的改革探索
  为了在学习中培养大学生的创新精神、创新能力、以适应新形势下专业人才的培养要求。这就需要我们在教学方法上贯彻启发式、探究式、讨论式、参与式教学,坚持问题导向、项目驱动、兴趣使然的方式来帮助学生学会学习、自主学习。充分发挥教师的引导性和学生的主动性。
  1.研究讨论型。传统钢结构教学方法主要是采用教师为中心的“灌输式”教学方法,学生参与度和学习兴趣均不高。为了改变这种教学模式,可以采用教师引导、学生主动学习和探究的以学生为中心的探究讨论型教学模式,教师应根据教学内容设计问题,引导学生带着问题去听课。教师可在课前提出问题,让学生课下自己思考、分析并提出解决问题的思路或方法。若学生不能独立完成对问题的分析、归纳和解决,可安排学生进行小组讨论,教师给予必要的启发和指导。比如在讲“梁的腹板局部稳定承载力”的验算时,可先提出问题,引导学生从板件局部屈曲应力分析开始,分析板件单向受力状态下板件的屈曲应力,进而给出板件在多内力相关作用下的局部稳定承载力计算方法。
  2.工程问题导向型。将典型工程实例作为贯穿教学的教学案例和教学主线,通过工程案例启发学生思维,活跃课堂气氛,加强师生间的交流互动,培养学生分析和解决问题的能力,把理论和实践有机结合起来。比如在课程开课时以一个典型的框架支撑钢结构房屋为工程案例作为整门课程的学习和实践主线。通过该案例的分析,分解课程的教学内容。支撑可作为轴心受压构件和轴心受拉构件分析、梁为受弯构件、柱为偏压构件,梁柱节点可采用焊接和螺栓连接,这样可以把整门课程的内容归结为一个实际的工程问题,学生理解会更为直观。通过这种针对实际工程中的构件进行分析,让同学对课程的工程应用有初步的了解和认识,学生学习的积极性也会提高。
  3.对比分析法。钢结构的教学内容包括钢材的性能、构件的设计方法和连接的设计方法,在讲授的过程中,可以采用对比分析各部分的内容,从中找到异同,从而达到复习旧知识和学习新知识的目的,充分调动学生的学习积极性。比如教师在讲授“弯构件”时,就可以对比分析轴心受压构件的破坏模式、设计方法。钢结构轴心受压构件可能发生横截面的强度破坏、整体失稳、局部失稳以及刚度问题,那么受弯构件的破坏模式是不是也是这几个方面,各个方面和轴心受压构件有什么相同点和不同点。比如轴心受压构件可能发生整体的弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳,而受弯构件只发生整体的弯扭失稳。带着这个比较问题,引入新的问题,增加学生的学习兴趣和探索精神。在对比中可以引导学生自己提出问题、思考问题、阐述原理。
  4.多维立体教学法。由于钢结构课程内容复杂、原理较多,构件、节点、构造均为空间形体,通常采用的平面讲解方法,学生不宜理解,教学中可以利用多媒体课件进行教学,同时辅之教学模具和实验教学,构建实物、构件和节点模型、工程录像、多媒体课件、移动终端共享等多位一体的教学平台。通过多种教学模式的协同作用,帮助学生更好地了解和掌握课程的相关知识和内容,同时可激发学生的学习兴趣。比如在对普通螺栓连接、高强度螺栓摩擦型连接、高强度螺栓承压型连接的抗剪性能进行讲解时,就可以通过动画演示的方法,让学生了解到这几种连接的不同破坏准则以及相应的区别与联系。同时,教师也可以通过移动互联终端向学生推送钢结构研究的最新成果、最新的钢结构工程案例,从而拓展学生的知识面,增加学生对于工程和科研的认知度和兴趣。
  五、结论
  随着国家钢材产量的提高、基建工程的增加、装配式建筑的推广以及钢结构建筑日益增多,目前的钢结构课程培养模式越来越不能满足钢结构工程技术发展的要求。为此,为了培养大学生的创新精神,提升大学生的创新能力,以适应新形势下钢结构专业人才的培养要求。在钢结构课程的教学内容上要秉承减负、拓宽、加新的原则,通过在教学方法上贯彻讨论研究型、对比分析性、工程导向型、多维立体的教学方法,坚持问题导向、项目驱动、兴趣使然的方式来帮助学生学会学习、自主学习,充分发挥教师的引导性和学生的主动性。
  参考文献:
  [1]宋义林,高树枚,陈刚.基于应用型人才培养的研究性教学模式的探索与实践[J].黑龙江高教研究,2014,32(6):142-144.
  [2]席酉民,张晓军,等.我的大学我做主[M].北京:清华大学出版社,2016.
  [3]宋鑫.“以学生为中心”视角下的北京大学课堂教学改革的实践与探索[J].中国大学教学,2015,(11):27-30.
  [4]朱海燕,王琪.基于以学生为中心理念的高校教学质量保障体系构建研究[J].教育评论,2016,(3):51-54.
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