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土木工程專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革研究論文
摘要:針對當前教學(xué)鋼結構設計原理教學(xué)中存在的問(wèn)題，分別從教師和學(xué)生兩個(gè)層面提出了教學(xué)改革措施，實(shí)踐結果表明:注重教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習互動(dòng)溝通的教學(xué)模式既能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量，又有利于培養創(chuàng )新型的本科人才。
關(guān)鍵詞:鋼結構，教學(xué)改革，學(xué)習效率，教材《鋼結構設計原理》
課程是土木工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課程，屬于學(xué)科基礎課程平臺中的必修課程，在教學(xué)計劃中占有十分重要的地位�！朵摻Y構設計原理》課程綜合性、應用性很強，內容包括:鋼結構的特點(diǎn);材料特性;基本構件的計算原理和方法;構件連接及計算方法;簡(jiǎn)單鋼構件的設計等。課程要求學(xué)生經(jīng)過(guò)全面、系統的學(xué)習，不但掌握鋼結構設計的基本原理，而且還能掌握一般鋼構件的設計方法。多年的教學(xué)經(jīng)驗表明，由于《鋼結構設計原理》課程的知識點(diǎn)多，內容抽象，如穩定理論，對學(xué)生提出了較高的要求，如需要具備很好的力學(xué)知識的基礎等，因此學(xué)生普遍感覺(jué)難度較大。在當前教學(xué)計劃總學(xué)時(shí)不斷被壓縮的背景下，學(xué)生在相對較少的學(xué)時(shí)內接受的信息量明顯增大，而且該課程通常為考試課程(學(xué)位課程)，因此學(xué)習的難度大大增加。對授課教師而言，如何在新的形勢下提高學(xué)生的學(xué)習效率和效果成為當前面臨的嚴峻問(wèn)題。在廣泛調研的基礎上，教學(xué)團隊采取了一系列的措施進(jìn)行課堂教學(xué)的實(shí)踐，力圖使“師生互動(dòng)”成為特色，提高學(xué)生學(xué)習的興趣和效率。
1教師教學(xué)方法的改革
1．1案例教學(xué)在教學(xué)中的應用
《鋼結構設計原理》課程介紹了建筑用鋼材的特點(diǎn)和各類(lèi)基本受力桿件的設計和計算，知識點(diǎn)眾多，包含了各類(lèi)公式的推導，主要涉及到材料力學(xué)中的知識，這部分內容對初學(xué)者而言是一個(gè)巨大的挑戰。學(xué)生往往會(huì )對各類(lèi)公式的推導望而生畏，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。教學(xué)團隊根據二本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的具體情況和特點(diǎn)，制定了相應的教學(xué)方法，即并不要求所有的同學(xué)對相關(guān)推導過(guò)程完全掌握，只須了解基本的過(guò)程即可。為了激發(fā)全體同學(xué)的學(xué)習積極性，引入案例教學(xué)必不可少［1］。合適的具體案例是對教材內容有益的補充，通過(guò)具體的案例，學(xué)生可以知道所學(xué)的知識點(diǎn)、公式的實(shí)際用途，調動(dòng)學(xué)生的求知欲望，加深在腦海中的印象，避免因死記硬背而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。例如，介紹第1章緒論鋼結構的特點(diǎn)———耐火性差時(shí)，引入了在“911”恐怖襲擊事件中紐約世界貿易中心大樓著(zhù)火倒塌的例子。紐約世界貿易中心大樓的建筑鋼材質(zhì)量和結構設計都是相當有保障的，在波音767飛機巨大的沖擊力下并未倒塌，而是由于燃燒的大火導致鋼材變軟喪失強度后才倒塌的。通過(guò)分析結構塌落的原因，鋼材不耐火的特點(diǎn)給學(xué)生留下了深刻的印象。
1．2演示教學(xué)在教學(xué)中的應用
《鋼結構設計原理》課程的內容較多且部分較抽象，學(xué)生如果僅僅根據教材中的圖片進(jìn)行學(xué)習和理解，很難在腦海中形成對實(shí)際構件、結構深刻的印象，從而導致學(xué)習吃力、學(xué)習效率不高。在課堂教學(xué)中引入動(dòng)畫(huà)、錄像等多媒體手段是解決上述問(wèn)題的有效手段。目前隨著(zhù)各類(lèi)相關(guān)軟件的發(fā)展，動(dòng)畫(huà)已經(jīng)不僅僅局限于在PPT中制作動(dòng)態(tài)圖像了，有很多軟件可運用于動(dòng)畫(huà)制作當中［2，3］，如3Dmax，Solidword，Sketchup，BSCon-tactVＲML/X3D，Xsteel等軟件。如果想獲得準確的應力變化和變形量值，還可以使用有限元分析軟件，如Ansys，Abaqus，Nastran，Adina等。例如，在介紹不同截面形式的軸心受壓桿件的整體穩定問(wèn)題時(shí)，學(xué)生往往對桿件的變形形式和截面的轉動(dòng)情況感到困惑。通過(guò)引入動(dòng)畫(huà)，從不同的角度展示構件變形的情況，可以使學(xué)生清楚地看到桿件整體失穩變形的全過(guò)程，從而將教材中二維的圖片轉化為三維的立體形象。在演示過(guò)程中，可適時(shí)地提出問(wèn)題，供學(xué)生思考和分析，如“如何確定工字形截面的失穩方向”“為什么T形截面的桿件會(huì )產(chǎn)生不同的失穩形式”等。
2學(xué)生學(xué)習方法的改革
2．1模型制作在學(xué)習中的應用
使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習轉變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習的有效途徑便是學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，事實(shí)證明，通過(guò)親身經(jīng)歷“發(fā)現問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題”等一系列的過(guò)程，能夠使學(xué)生對相關(guān)的內容產(chǎn)生深刻的印象。使用常見(jiàn)材料如泡沫板、木板、厚紙板等進(jìn)行簡(jiǎn)單構件的模型制作是一種非常有效的手段。學(xué)生按照教材中的桿件示意圖進(jìn)行縮尺模型的制作，通過(guò)各部分部件的組裝可深刻了解實(shí)際構件的組合方式。將模型制作引入教學(xué)過(guò)程不但可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)其學(xué)習的興趣，而且將學(xué)習從課堂內延伸到課堂外，將課堂聽(tīng)課與課后作業(yè)進(jìn)行了有機的銜接。同樣以軸心受壓桿件的整體穩定為例，為了了解不同截面形式桿件的破壞特點(diǎn)，學(xué)生可在課余時(shí)間對制作的模型進(jìn)行加載試驗，比較相同長(cháng)度、截面寬度的模型桿件的承載力和變形特征，根據教材的相關(guān)知識分析原因，得出最終的結論。學(xué)生將從模型制作開(kāi)始，到加載試驗，得出結論的全過(guò)程進(jìn)行記錄，在課堂介紹并分享學(xué)習心得。教師可對學(xué)生的匯報進(jìn)行評講，根據匯報的質(zhì)量和工作量評分并計入平時(shí)成績(jì)。
2．2“小組學(xué)習”在學(xué)習中的應用
提高學(xué)生學(xué)習效率的另一個(gè)有效手段則是發(fā)揮集體的力量，將平時(shí)個(gè)人的學(xué)習融入到小組學(xué)習討論的過(guò)程中［4］。將5名～6名學(xué)生組成一個(gè)學(xué)習小組(可以宿舍為單位)，平時(shí)的作業(yè)，包括課外大作業(yè)如上述的模型制作均以小組為單位進(jìn)行。教師以小組為單位分配任務(wù)、布置作業(yè)。小組成員針對教師布置的任務(wù)進(jìn)行資料的收集和分析，分工合作，完成任務(wù)。為了提高每名學(xué)生的參與度，教師在進(jìn)行考核時(shí)，隨機挑選1名同學(xué)進(jìn)行匯報和檢查，根據該同學(xué)作業(yè)的質(zhì)量和匯報情況打出小組平均分。小組的組長(cháng)則根據完成作業(yè)過(guò)程中的參與度和貢獻度給組員打分。通過(guò)這種方式幫助學(xué)生在有限的時(shí)間內鞏固和消化理論知識，同時(shí)在討論、互助的過(guò)程中提高了學(xué)生的表達能力和團隊協(xié)作意識，最終實(shí)現共同提高，共同進(jìn)步。
3實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的改革
在實(shí)踐環(huán)節如課程設計中，布置與實(shí)際工程緊密結合的題目，讓學(xué)生明白如何運用理論知識來(lái)解決實(shí)際的問(wèn)題。通過(guò)與鋼結構企業(yè)合作，建立實(shí)踐實(shí)訓基地，增加參觀(guān)、考察的實(shí)習環(huán)節，加強學(xué)生對實(shí)際結構的認識。
4結語(yǔ)
《鋼結構設計原理》是一門(mén)綜合性和應用性很強的課程，特別是隨著(zhù)我國鋼結構的巨大發(fā)展，各類(lèi)新型、大跨、復雜鋼結構建筑的運用，本課程的教學(xué)理念、教學(xué)目標、教學(xué)方法和教學(xué)手段也應更新和變化。通過(guò)本課程的教學(xué)改革，首先應使學(xué)生掌握鋼結構特點(diǎn)、材性、構件計算原理，掌握常見(jiàn)的鋼結構構件形式并掌握其設計方法;其次通過(guò)系統的實(shí)踐學(xué)習，具備鋼結構技術(shù)人員應有的基本素質(zhì)和能力，達到理論知識與實(shí)踐相結合的目標，最終成為合格的“卓越工程師”。
參考文獻:
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�。�2］孫國華，高曉瑩，高建洪，等．電子模型在鋼結構設計原理課程教學(xué)中的應用［J］．高等建筑教育，2015，24(6):174-178．
�。�3］李賢，呂恒林，夏軍武，等．提高鋼結構設計原理課程教學(xué)質(zhì)量的探索與實(shí)踐［J］．高等建筑教育，2016，25(3):65-67．
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