基于实践型人才培养下的钢结构设计教学改革

张霓 吴秀峰 赵中伟 刘海卿

摘  要：钢结构设计课程既是顺应专业认证要求而开设的一门课程，又是土木工程专业的一门必修课。传统教学难以满足目前钢结构发展趋势下的人才培养需求，为了适应新的产业人才需求，钢结构设计课程既要提升教学质量，又要搭接新的知识体系。文章在分析传统教学存在问题的基础上，对教学内容进行优化设计，并制定了适用于钢结构设计课程的考核评价体系，经试行后学生反应良好，该评价体系在教学过程中更注重培养学生分析、解决实际问题的能力，从而达到培养专业实践型人才的目的。

关键词：钢结构设计;人才培养;评价体系;专业实践

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：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

為了适应新产业需求，教育部于2017年召开新工科建设研讨会，就创新型卓越工程科技人才培养提出了行动纲领。这种基于产业融合提出的新工科专业即为智能建造，是以土木工程专业为基础，知识体系中融合机械设计制造及其自动化、电子信息及其自动化。三年来，在“问产业需求建专业，问技术发展改内容，问学校主体推改革，问学生志趣变方法，问内外资源创条件，问国际前沿立标准”行动纲领的指引下，智能建造专业建设及传统专业升级都有较快发展[1-2]。钢结构设计课程是顺应专业认证要求及产业需求而开设的新课程[3-5]，该课程既是土木工程专业的一门必修课，又是专业培养的核心课程之一。知识体系中已初步具备构件设计、装配式施工等知识模块。同时，这门课程又是衔接钢结构设计原理课程和毕业设计的桥梁，对学生把握相关技术要求起到了全面理解与深化的作用。我国钢结构行业正在不断发展，但是目前我们培养的大学生，在钢结构设计方面的实践能力严重不足，缺乏创新意识。随着土木建筑业的不断发展，土木工程专业人才培养目标是培养具有工程实践能力强的复合型、应用型人才。目前，很多高等院校积极开展专用实践型人才培养改革的实践与研究，土木工程专业复合型、应用型人才培养逐渐受到重视。实践教学是让学生有计划、有组织地深入工程实践场所进行实践训练，是高校工程教育的基础，且实践教学是让学生对理论知识能灵活运用。因此，构建实践教学的考核评价体系成为目前的首要问题。基于上述情况，进行钢结构设计课程教学模式及课程评价体系改革势在必行。

一、钢结构设计课程存在的问题

（一）钢结构设计课程学识少任务量大

钢结构设计课程作为土木工程专业的专业课，其内容包括轻型门式钢架结构，中、重型工业厂房结构设计，轻型住宅钢结构和钢结构设计与施工四大部分。开展该课程的目的是使学生在掌握钢结构设计基本原理的基础上，进一步学习钢结构整体设计方法。能确定合理的计算简图，正确进行内力分析，并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计。该课程内容繁多，但课程教学学时又从最初的60学时缩减到56学时，再到目前的40学时，课程学时缩减33%，致使课程学时少而任务量大，学生难以跟上教学进度，且大多数学生很难在短时间内灵活地将理论知识运用到实践中。要处理好钢结构设计课程内容多而学识少的问题，就要从专业培养目标这一出发点入手。做到突出课堂教学重点，让学生明确哪些知识点需要掌握，哪些知识点了解即可。如果知识点学生可通过自学即可掌握，就没必要占用课堂时间，可以让学生课后自学。

（二）教学方式单一、教学效率低

钢结构设计课程经历了从传统的黑板板书到多媒体教学，在教学方式上取得了一定的进展。该课程的学习需要学生具备一定的空间想象力，但学生目前空间想象力欠缺，对于节点详图、构造做法等缺乏清晰地认识。如果不能科学地设计教学方案，只是采用传统填鸭式的教学手段，在有限的学时内讲授课程内容，会造成学生上课听得懂，但课下做题时无从下手、毫无头绪，对基本知识仍是一知半解的情况。而学生在学习过程中对于教师的依赖度高，课前自主预习能力差，课后用于巩固知识的时间不足，仅利用有限的课堂讲授时间，难以让学生对理论知识进行消化及归纳总结，难以将学到的知识形成完整的知识体系，导致理论联系实际能力差，不能在实际工程中灵活运用。

（三）对钢结构设计课程实践不够重视

由于从事钢结构的人才较少，所以学生对于钢结构设计课程不够重视。且很多高校对于钢结构设计课程实践同样不够重视，大部分高校的课程设计选题单一。因此导致学生对该课程失去学习兴趣，且会出现抄袭现象。很多学生只是泛泛地学习了理论知识，对于钢结构的工程实践十分缺乏，无法将理论知识与实际工程相联系，不知如何运用。

（四）评价体系不够全面

目前，钢结构设计课程主要有理论和实践两部分组成，实践部分由课程结束后学生提交的实践报告进行评定，导致大部分学生只关注最终上交的实践报告。而这种评价方法不能全面地反映学生实践能力的培养情况。这种片面的评价方式使学生对实践课程失去学习积极性，且现有评价体系无法对学生的实践能力进行全面地评价，这也是目前很多高校在土木工程专业培养中存在的共性问题，致使无法实现土木工程专业实践型人才培养的目标。

二、教学内容改革

针对上述问题，需要从教学内容入手，来解决问题。以“注重培养学生分析、解决实际问题”为出发点对课程内容进行优化设计。

（一）组织规范的驱动式教学内容知识的融入

教师要在钢结构设计课程教学中起主导作用，教师是知识的主要传授者，故要对该课程内容、特点、目标、性质及要求有清晰的认识。教师团队要具备完善的知识储备和动手操作能力。借助教師团队主持、参与的工程实际项目及经验，广泛征集素材，精心准备难度适宜的教学项目，让学生接触到行业最新设计思想、加工工艺及施工工法，实现工程实例具体化。借助更为广泛的工程设计资料，以装配式构造为核心，将复杂工程有机地转化为难度适宜的设计要求，完善更新驱动式教学的设计题目库，实现设计题目多样化，让课内设计达到真题真做的标准。借助学习通等学校提供的网络共享平台，加强评委会制度建设，让学生在互评的过程中，不断完善自己的设计成果，提高设计效率，利用完成时间灵活化，让学生学懂会用。学生是钢结构设计课程教学过程中的主体，直接参与教学全过程，让学生参与互评，能够充分发挥学生的主观能动性。

（二）建立完善的“问题导向”教学方法

强调设计软件合理应用，让学生从中对《钢结构设计标准》及相关行业规范产生充分认识，加深对设计中的相关影响因素理解，提高学生实际设计能力，提高学生成就感。充分利用土木工程实验中心平台，通过模型实验，让学生了解相关机械运作模式，利用工具对装配式构件及连接进行加工、组建及运输的设计思路及施工方法，从而将机械自动化相关知识点融入到教学活动中来。让学生对数据采集及分析方法有充分认识，构建学生信息组织能力。利用BIM技术对“钢结构装配式施工”模块进行信息建模，做到信息化相关知识点的学习与应用。BIM（Building Information Modeling）是建筑信息模型化的简称，它是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，并利用数字化技术为这个模型提供与实际情况一致的各种建筑工程相关信息。近年来随着BIM技术的发展，BIM技术人才出现紧缺趋势，因此要顺应发展趋势，为国家培养掌握BIM技术的人才。将BIM技术[6]运用到钢结构设计课程中，将二维平面图与三维模型相结合，利用BIM的三维模型辅助教学，让学生对钢结构设计课程的学习产生兴趣，提高学生的学习效率。建立问题导向的教学思维模式，从而能教学过程中锻炼学生分析、解决问题能力，达到适应新岗位的目的。

（三）改善学生知识来源，巩固课程桥梁作用

基于“实例具体化、题目多样化、时间灵活化”的教学内容改革，钢结构设计课程重点培养的是学生实践能力，而不是单纯的学习理论知识和复杂公式的能力。目前，很多高校的青年教师都是从学校毕业便直接进入教师岗位，虽学历较高，但社会实践经验较少，造成在教学中较注重理论知识的讲解，而忽略了对学生实践能力的培养。因此任课教师应多带领学生到现场进行观摩学习，做到“将教室场景转换到企业、实验及科研场景，提供更具体行业规范、工程案例、岗位要求”的教学组织改革，现场讲解钢结构构造等知识点，提高学生自主接触新知识的能力，改善图书馆、资料室的利用率，让学生学会在标准规范、期刊报告、设计手册中，借鉴基于智能建造的现代主流设计思路、工艺设备参数、施工工法等方面的知识，可以有效改善学生的知识来源。

（四）改善学生学习效率，搭接智能建造知识体系

学生从跟着老师跑，到筛选适合自己的知识来源、学习方式，可以进一步培养学生学习志趣，提高学生认知能力。更容易让学生从浅入深，从慢到快，改善学生自我管理的能力，提升学习效率。从工程背景到实际操作，多角度的学习体验，更能让学生在良好的、具体的环境氛围中，主动吸纳多学科知识，进而实现新知识体系的构建与应用。

三、教学评价体系的建立

教学评价体系是大学教学中的一个至关重要的环节，是全面掌握教师教学过程与学生学习过程的重要手段。近年来，各高校都建立了比较成熟的并适合自己特点的教学评价体系，但这种评价体系对于理论课的评价比较适合，而对于像钢结构设计这类实践性较强的课程适用性不强。目前，大多数高校教师对实践教学指导不深入，实践教学条件和资源还不完善，制定的评价体系对复合型、应用型人才培养的特色不鲜明，评价方式过于单一，缺乏系统的评价体系。学生自身理论知识水平参差不齐，大多数学生只注重理论课的学习，而忽略实践能力的培养，原有的评价体系只注重结果而忽略了实践过程，导致大多数学生对实践部分不够重视，没用充分认识到实践课的重要性，导致实践课教学质量难以提高，学生在学习过程中存在片面化问题，难以对学生实践过程进行评价，而实践教学的评价应有针对性，主要针对实践过程和实践能力的考核。

钢结构设计课程要求学生在掌握土木工程专业所需要的专业知识的基础上，能够设计满足钢结构工程特定需求的构件、节点构造，并利用设计原则进行钢结构体系的设计，且能够完成施工工艺流程及方案的设计。该课程主要以综合性、创新性及实践性为教学特点，注重学生实践能力及创新意识的培养。作者根据该实践教学特点，建立了适用于钢结构设计课程的课程考核评价方式，并应用到土木16级1-5班的教学过程中，经学生反馈效果良好。

（一）课程考核评价方式

目前钢结构设计课程的考核方式仍是闭卷考试的方式，这种仅通过期末考试的方式来对学生的学习情况进行评价的方法实施简单，但对于过程性考核却有所欠缺。这会导致学生忽略学习过程，出现在期末考试前突击复习，临时抱佛脚的现象。钢结构设计课程是理论与实践相结合一门课程，是学生在教师的指导下进行课程设计，掌握钢结构设计的知识、方法和技术，能够设计满足不同建筑需求的构件、节点、构造，以提高学生综合素质的教学活动。故钢结构设计课程教学活动设计面广，评价指标同其他课程相比相对较多，因此，应当注重过程性考核来保证评价体系的完整性，建立完善的分阶段、多方式的考核评价体系。只有建立合理的考核评价体系，才能切实提高实践教学质量。因此，根据土木工程专业教学内容、产业需求及实践型人才培养的特点，建立适用于土木工程专业实践型考核评价体系的指标。

土木工程实践性人才培养的考核评价体系要注重实效性，评价体系中的评价内容要规范、客观、简便，且具有可操作性易于实施。在实施的过程中要能够科学地反映实践教学过程。通过这种评价体系，不但能够客观全面地对学生的学习情况进行评价，调动学生对于课程学习的积极主动性，任课教师还能发现教学中存在的问题，及时掌握教学效果。具体课程考核方式见表1。

考核内容主要包括知识掌握情况，出勤、课堂提问、笔记及作业情况，课程设计内容，课程设计叙述及回答问题情况五个部分，根据学生对基础理论和专门知识的掌握情况、考勤、上课发言、作业及笔记情况、课程设计内容条理性、逻辑性情况、课程设计叙述思路及回答问题正确与否情况分为优秀、良好、中等或不及格四类。

（二）课堂教学评价

课堂是学生获取知识的场所，学生学习的主阵地，课堂表现关系到学生的学习水平，因此，课堂表现是课程教学评价的重要组成部分。学生的课堂表现将直接决定学生掌握钢结构工程技术专业知识的程度。课堂表现主要包括学生出勤、课堂提问、笔记以及课堂作业情况等综合表现。这部分内容也可以作为教学评价的一部分。

（三）教学评价体系的试行

1. 学生对评价体系的认可

钢结构设计课程教学评价体系在土木16级1-5班进行试行后，作者对整个教学过程进行了跟踪，并在试行結束后，让学生对于试行结果进行反馈，结果如下：

大多数同学认为，仅通过期末闭卷考试的方式进行评价，无法对他们平时表现和学习过程进行评价。这种分阶段、多方式的考核评价方式涉及内容比较全面，教师在教学过程中会特别注意评价指标的内容，加强师生间的互动，采用启发、引导的教学方法，启发了学生的学习兴趣，充分调动学生的积极性，使学生创新意识及动手能力有所增强，提高了教学效率和教学质量。

结合试行结束后学生调查表和学生代表座谈会调查，大多数同学对这种分阶段、多方式的考核评价方式表示认可，且希望在其他课程中也采用这种评价体系。

2. 教师对评价体系的认可

教师对评价体系的反馈，结果如下：采用期末闭卷考试方式，学生的期末考试成绩及格率较低，且学生在教学过程中的积极性不高;采用分阶段、多方式的考核评价方式后，学生的学习积极性及课堂参与度明显提高，学生在这种评价体系下，更注重学习过程，达到了教学培养目标，最终及格率明显提高，学生也学到了专业知识与技能，教师对这种评价体系非常认同，建议在其他课程中推广与应用。

四、结束语

钢结构设计课程是培养钢结构专业人才的一项重要环节，而该课程由于教学内容复杂抽象，因而对于学生而言是难度较大的课程之一。钢结构设计课程的教学改革已迫在眉睫，只有对教学内容进行改革和创新，才能更好地适应产业需求。作者通过对钢结构设计课程教学过程及评价体系进行设计，变革教学模式，提高学生的学习主动性，让学生更多的参与到教学活动中，从而达到提高学生分析、解决实际问题的能力。因此，钢结构设计课程的教学改革有着重要意义，可为土木工程专业的其他课程改革提供一定的借鉴参考。

参考文献：

[1]刘世平，骆汉宾，孙峻，等.关于智能建造本科专业实践教学方案设计的思考[J].高等工程教育研究，2020（1）：20-24.

[2]丁烈云.智能建造创新型工程科技人才培养的思考[J].高等工程教育研究，2019（5）：1-4+29.

[3]申龙章，符纯明，陈文波，等.新工科背景下专业基础课以能力为导向的教学考核改革[J].高教学刊，2020（9）：38-40.

[4]张曰果，李帼昌，许峰.基于工程教育认证的“钢结构设计原理”课程教学探讨[J].中国建设教育，2019（4）：6-8.

[5]邵建华，李红明，王治均.专业认证背景下的《钢结构设计》课程教学改革与实践[J].教育教学论坛，2020（12）：136-137.

[6]肖毅，魏秀瑛，李文，等.基于BIM技术的钢结构施工课程教学探索[J].山西建筑，2020（6）：179-180.