“一带一路”背景下钢结构基本原理教学探讨

马亚飞 王磊

摘  要：钢结构因良好的力学性能已广泛适用于大跨度桥梁、工业厂房和高层建筑。在知识快速更迭和国际化交流的背景下，传统钢结构基本原理教学模式已难以适应当前“一带一路”新形势下的人才培养需求。本文基于本科生钢结构基本原理课程教学现状，结合本科生的学习特点，分析了钢结构基本原理教学中存在的主要问题，探讨了钢结构基本原理教学改革的若干措施与方法。将“一带一路”背景引入本课程的教学过程中，有望进一步提高钢结构基本原理教学质量和土木工程专业人才培养水平。

关键词：土木工程  钢结构基本原理  一带一路  教学探讨

中图分类号：TU391-4;G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（b）-0149-04

Some Thoughts on the Teaching Reform of Steel Structure Design under the Background of "the Belt and Road"

MA Yafei  WANG Lei

（School of Civil Engineering， Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hunan Province， 410114 China）

Abstract： Steel structures have been widely used in long-span bridges， industrial plants and high-rise building structures due to their excellent mechanical properties. Under the background of rapid change of knowledge and international exchange， the traditional teaching method for the design of steel structures is difficult to adapt to the requirements of the current new situation of the Belt and Road. Based on the current teaching condition of the design of steel structures for undergraduates， combined with the learning characteristics of the students， this paper analyzes the problems existing in this course， and the teaching reform methods of the design of steel structures are also discussed. The introduction of "the Belt and Road" strategy background is integrated into the teaching process to further improve the teaching quality and the training level of civil engineers.

Key Words： Civil engineering; Design of steel structures; The Belt and Road; Teaching reform

基礎设施建设是“一带一路”合作倡议的优先实施领域，迫切需要为沿线国家培养一大批高素质的工程领域国际化人才[1-3]。近年来，我国工程技术的日渐成熟和大量工程专业人才储备推进了基础设施建设发展速度，一批重大和具有国际影响力的工程得以顺利建成。2020年，我国交通基础设施建设成绩喜人，新增公路里程18.56万km，新增桥梁3.45万座、565.1万延米。高等院校肩负着为国家建设输送人才的重任，在当前“一带一路”背景下，培养具有国际视野的土木工程专业人才尤为重要[4-5]。钢结构具有轻质高强、材料可回收利用、适合标准化建造和装配式施工等优点，在大跨度桥梁和高层建筑中得到广泛应用。随着绿色建筑的兴起，钢结构的发展得到了国家各部委的大力推广。“一带一路”国家战略背景下，沿线国家基础设施建设发展迅速。在此背景下，积极推动钢结构基本原理教学改革具有重要的理论和现实意义。

受本科阶段培养计划学分总数的限制，本校钢结构基本原理课程最早为选修课，随着钢结构、钢-混组合结构的迅速发展，逐步将其过渡为限选课，新的教学计划已经将其调整为专业必修课。从课程性质的转变过程可以看出，该课程越来越受到重视。钢结构基本原理是一门理论性和实践性较强的专业基础课。通过课程教学，旨在帮助学生掌握钢结构的构造特点和适用范围、理解钢结构连接和钢构件的工作性能、破坏特征以及设计计算方法。

近年来，高等院校教师已在钢结构基本原理课程改革方面开展了很多尝试。朱军等[6]针对现阶段装配式建筑的迅速发展，通过线上和线下混合式教学的方式，将慕课和虚拟仿真技术融入到课堂教学，以应对新工科背景下应用型人才培养模式的转变，提高了教学质量。卓德兵等[7]提出了“五结合”混合式教学方法，采用多元教学和一体化教学评价方式，激发了学生的学习兴趣和积极性。黄春晓[8]在课程教学调研分析的基础上，尝试采用“项目教学法”，对改进钢结构课程教学质量具有重要意义。庄一舟等[9]对多个年级的留学生进行了问卷调查，总结了教学中普遍存在的问题，针对课程特点并兼顾留学生的特殊性，提出了一系列教学改革建议以提高留学生的教学质量。赵博和程冠华[10]指出土木工程类专业课程改革，应从课程认知规律和学生的求知特点寻求突破口，采取多样化教学方式并加强实践教学。叶华文等[11]针对钢结构设计原理双语教学过程中存在的难点，通过教学实践提出了基于极限状态设计的双语教学模式，综合运用不同教学方式来提高学习效果。向敏和廖平[12]通过研究当前土木工程专业中“钢结构基本原理”的教育现状，提出了教学理念改变、考评方式完善等多维教学建设措施，发现学生的专业知识和价值观念明显提升。上述这些教学措施对钢结构基本原理的教学改革提供了很多思路，但针对一带一路背景下的教学改革措施涉及的偏少。

为此，本文针对现有钢结构基本原理教学中存在的主要问题，从“一带一路”背景下人才培养特点出发，针对钢结构基本原理课程的本科教学体系，结合笔者在教学过程中积累的一些经验，从教学思维、教学形式和教学方法，并结合目前迅速发展的互联网技术，对钢结构基本原理教学提出自己的一些思考。

1  提升教学效果的若干思考

1.1 把握内容前沿

传统钢结构基本原理教学内容主要根据专业方向分别授课，这就会涉及不同的设计规范，如《钢结构设计标准》（GB50017-2017）、《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）。桥梁工程专业授课内容主要以钢结构和组合结构桥梁为背景，工民建方向主要涉及住宅和工业厂房。实践表明，毕业生的就业岗位并非与其专业方向完全相符，按小专业方向授课越来越不符合现代通识教育大背景下的教育理念。因此，这对教材的编写提出了很大的挑战。

随着计算机技术的发展，“大数据”和“互联网+”技术充斥着各个技术领域。人工智能日益普遍，应用范围越来越广，如装配化快速施工技术、3D打印技术、长期性能智能监测技术等。这些新技术的应用对钢结构基本原理教学提出了更高要求。为使钢结构基本原理适应新时代的教学要求，可增加新的教学案例，以反映行业领域内现代重大工程的先进水平。任课教师往往同时从事该领域的科学研究工作，可引入相关的最新科研成果，对其进行介绍，如钢结构的损伤监测新方法等。这将有利于學生更为全面地了解钢结构全寿命周期内存在的问题以及相应对策，培养和激发学生对科研的兴趣。教师还可以扩展钢结构新材料、新型结构体系、新型构造细节、新理论和新方法等知识，让学生成为推动钢结构技术发展与工程应用的储备智库。另外，针对“一带一路”背景下的国际化专业人才需求，增加不同行业规范、中外规范的对比教学，拓宽学生视野。如房建和桥梁等由于使用功能不同，所选取的设计规范间存在一定差异，教师应向学生阐明不同类型钢结构承的受外荷载不同，在设计参数的选取上会存在一些差别。

1.2 改变教学思维

课堂教学和科学研究的关系一直是教师谈论的话题。一些高校将教师分为教学型、教学科研型和科研教学型，并以此来分配教学工作量，不同类型教师的工作重心不同。事实上，课堂教学可以参照学术报告的思维方式。科研工作者在做学术报告时，往往会把问题的研究背景和意义、研究方法和主要创新点等通俗易懂的介绍清楚。这往往需要花费大量时间来整理学术报告的内容和提纲，搜集补充资料，美化图表，使人眼前一亮，目的是吸引听者的眼球。传统填鸭式的教学理念在一定程度上固化了高等院校教师的思维方式。教师要把每一节课堂教学内容均视为一个内容丰富、逻辑缜密的学术报告，课件精益求精，重要知识点的来龙去脉交代清楚，引导学生参与到发现问题、提出公式以及给出相应的措施中去，鼓励学生以探索的视角深入理解课程知识重点和难点，培养学生对问题的洞察力和积极探索精神。

通过查阅大量文献资料，将课程知识点内容背后的人文故事加以介绍，必然会吸引学生的眼球，当然这对课件的要求较高。本质上，教师课堂教学和学术报告均为陈述故事，通过讲故事的方式实现授课内容的生动讲解。钢结构基本原理为土木工程专业课，要求任课教师对该领域有深入且系统的研究。研究涉及的范围较广，任课教师往往有自己的研究方向，在某些方面较为深入，但并非所有环节均那么深入。由于科学研究项目的专业性，为更好地利用师资力量，可以考虑改进授课形式，允许2名以上任课教师共同完成一门课程不同章节的教学内容，发挥相关领域教师的专业特长，进而达到较好的教学效果。

1.3 灵活教学形式

传统教学领域与互联网技术结合方面仍有较大的探索空间。课堂教学形式与“互联网+”技术相结合，可以选择尝试采用微课、雨课堂、慕课等教学形式，也可以线上线下相结合。教师通过网络互动平台，在线收集学生问题和疑惑较多的知识点，通过整理备课档案，对这些知识重点标注，并准备一些随堂测验对知识进行巩固，学生课后还可反复观看教师对知识点的讲解，灵活方便。现有的智能教学系统或线上评测系统，可将教师从重复大量作业测评中解放出来。此外，利用线上系统进行测评，不仅能实现对学生学习情况的平时高效考核，还能基于积累的测评数据准确分析学生对课程的掌握情况。与传统教学方式相比，这些新技术能够大幅度提高教学效果评价效率，同时增强问题反馈的及时性，充分激发学生的学习兴趣。

另外，现阶段本校钢结构基本原理课程将国内本科生教学和国外留学生分开授课。本校留学生大部分来自“一带一路”沿线国家，笔者在教学过程中发现，沿线国家部分留学生存在基础知识薄弱的问题。由于留学生数量非常少，可以考虑将中外学生融合在一起共同授课，促进中外学生的语言和文化认同。另外，在课程考核方面，建议布置开放性或探索性的作业和思考题，与“一带一路”背景下创新性、开放性的国际化需求相适应。

1.4 强化责任意识

责任意识重于泰山。学校应引导任课教师重视强化土木工程专业课程教学中的责任意识教育，广泛深入地挖掘专业课内容中的人文元素，自觉推进育人与专业协同教育。在教学过程中，教师可将改革开放40多年来国家基建发展案例引入课堂，介绍“新基建”即将带动的行业发展，突显我国集中力量办大事的优越社会制度。通过港珠澳大桥等一批超级工程的建造过程，引导学生认真思考个人发展、行业科学技术进步与国家发展的关系。引入人文教育引导学生树立远大理想和正确的价值观，培养具有社会责任感和丰厚知识底蕴的高素质人才。同时，培养他们的自豪感，因为土木工程结构需满足人们数十年甚至数百年的正常使用。

当前深化改革的大趋势下，以往粗放式的土木工程建设必然无法继续延续。钢结构对环境影响小，工业化程度高，施工周期短，材料可循环利用，在发达国家已被广泛采用。专业任课教师在课堂授课过程中，应重视树立绿色发展理念，让绿色发展深入人心。

2  结语

钢结构作为土木工程专业的一门重要专业课，围绕“一带一路”背景下钢结构基本原理课程教学，结合“一带一路”发展战略的人才需要，改变教学思维，科学规划教材内容，适当增加实践教学，创新课堂教学方式，优化教学方法，与时俱进，将新技术、新工艺、新成果融入到钢结构教学中，以提高教学效果和人才培养质量。本文旨在加强通识教育、拓宽教学内容、提升学生兴趣和实践能力，培养更多“一带一路”沿线国家工程建设所需要的钢结构方面的高水平专业人才。

参考文献

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