土木工程專業(yè)課程教學(xué)改革研究論文
摘要:針對當前教學(xué)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教學(xué)中存在的問題，分別從教師和學(xué)生兩個層面提出了教學(xué)改革措施，實踐結(jié)果表明:注重教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)互動溝通的教學(xué)模式既能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量，又有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型的本科人才。
關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)，教學(xué)改革，學(xué)習(xí)效率，教材《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》
課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，屬于學(xué)科基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程綜合性、應(yīng)用性很強，內(nèi)容包括:鋼結(jié)構(gòu)的特點;材料特性;基本構(gòu)件的計算原理和方法;構(gòu)件連接及計算方法;簡單鋼構(gòu)件的設(shè)計等。課程要求學(xué)生經(jīng)過全面、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，不但掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理，而且還能掌握一般鋼構(gòu)件的設(shè)計方法。多年的教學(xué)經(jīng)驗表明，由于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程的知識點多，內(nèi)容抽象，如穩(wěn)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(chǔ)等，因此學(xué)生普遍感覺難度較大。在當前教學(xué)計劃總學(xué)時不斷被壓縮的背景下，學(xué)生在相對較少的學(xué)時內(nèi)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(xí)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(xí)效率和效果成為當前面臨的嚴峻問題。在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，教學(xué)團隊采取了一系列的措施進行課堂教學(xué)的實踐，力圖使“師生互動”成為特色，提高學(xué)生學(xué)習(xí)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(yīng)用
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程介紹了建筑用鋼材的特點和各類基本受力桿件的設(shè)計和計算，知識點眾多，包含了各類公式的推導(dǎo)，主要涉及到材料力學(xué)中的知識，這部分內(nèi)容對初學(xué)者而言是一個巨大的挑戰(zhàn)。學(xué)生往往會對各類公式的推導(dǎo)望而生畏，從而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。教學(xué)團隊根據(jù)二本專業(yè)學(xué)生的具體情況和特點，制定了相應(yīng)的教學(xué)方法，即并不要求所有的同學(xué)對相關(guān)推導(dǎo)過程完全掌握，只須了解基本的過程即可。為了激發(fā)全體同學(xué)的學(xué)習(xí)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(nèi)容有益的補充，通過具體的案例，學(xué)生可以知道所學(xué)的知識點、公式的實際用途，調(diào)動學(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(jié)構(gòu)的特點———耐火性差時，引入了在“911”恐怖襲擊事件中紐約世界貿(mào)易中心大樓著火倒塌的例子。紐約世界貿(mào)易中心大樓的建筑鋼材質(zhì)量和結(jié)構(gòu)設(shè)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(dǎo)致鋼材變軟喪失強度后才倒塌的。通過分析結(jié)構(gòu)塌落的原因，鋼材不耐火的特點給學(xué)生留下了深刻的印象。
1．2演示教學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程的內(nèi)容較多且部分較抽象，學(xué)生如果僅僅根據(jù)教材中的圖片進行學(xué)習(xí)和理解，很難在腦海中形成對實際構(gòu)件、結(jié)構(gòu)深刻的印象，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)吃力、學(xué)習(xí)效率不高。在課堂教學(xué)中引入動畫、錄像等多媒體手段是解決上述問題的有效手段。目前隨著各類相關(guān)軟件的發(fā)展，動畫已經(jīng)不僅僅局限于在PPT中制作動態(tài)圖像了，有很多軟件可運用于動畫制作當中［2，3］，如3Dmax，Solidword，Sketchup，BSCon-tactVＲML/X3D，Xsteel等軟件。如果想獲得準確的應(yīng)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(wěn)定問題時，學(xué)生往往對桿件的變形形式和截面的轉(zhuǎn)動情況感到困惑。通過引入動畫，從不同的角度展示構(gòu)件變形的情況，可以使學(xué)生清楚地看到桿件整體失穩(wěn)變形的全過程，從而將教材中二維的圖片轉(zhuǎn)化為三維的立體形象。在演示過程中，可適時地提出問題，供學(xué)生思考和分析，如“如何確定工字形截面的失穩(wěn)方向”“為什么T形截面的桿件會產(chǎn)生不同的失穩(wěn)形式”等。
2學(xué)生學(xué)習(xí)方法的改革
2．1模型制作在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用
使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)的有效途徑便是學(xué)生親自動手實踐，事實證明，通過親身經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題”等一系列的過程，能夠使學(xué)生對相關(guān)的內(nèi)容產(chǎn)生深刻的印象。使用常見材料如泡沫板、木板、厚紙板等進行簡單構(gòu)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行縮尺模型的制作，通過各部分部件的組裝可深刻了解實際構(gòu)件的組合方式。將模型制作引入教學(xué)過程不但可以鍛煉學(xué)生的動手能力，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣，而且將學(xué)習(xí)從課堂內(nèi)延伸到課堂外，將課堂聽課與課后作業(yè)進行了有機的銜接。同樣以軸心受壓桿件的整體穩(wěn)定為例，為了了解不同截面形式桿件的破壞特點，學(xué)生可在課余時間對制作的模型進行加載試驗，比較相同長度、截面寬度的模型桿件的承載力和變形特征，根據(jù)教材的.相關(guān)知識分析原因，得出最終的結(jié)論。學(xué)生將從模型制作開始，到加載試驗，得出結(jié)論的全過程進行記錄，在課堂介紹并分享學(xué)習(xí)心得。教師可對學(xué)生的匯報進行評講，根據(jù)匯報的質(zhì)量和工作量評分并計入平時成績。
2．2“小組學(xué)習(xí)”在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用
提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的另一個有效手段則是發(fā)揮集體的力量，將平時個人的學(xué)習(xí)融入到小組學(xué)習(xí)討論的過程中［4］。將5名～6名學(xué)生組成一個學(xué)習(xí)小組(可以宿舍為單位)，平時的作業(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，教師在進行考核時，隨機挑選1名同學(xué)進行匯報和檢查，根據(jù)該同學(xué)作業(yè)的質(zhì)量和匯報情況打出小組平均分。小組的組長則根據(jù)完成作業(yè)過程中的參與度和貢獻度給組員打分。通過這種方式幫助學(xué)生在有限的時間內(nèi)鞏固和消化理論知識，同時在討論、互助的過程中提高了學(xué)生的表達能力和團隊協(xié)作意識，最終實現(xiàn)共同提高，共同進步。
3實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革
在實踐環(huán)節(jié)如課程設(shè)計中，布置與實際工程緊密結(jié)合的題目，讓學(xué)生明白如何運用理論知識來解決實際的問題。通過與鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)合作，建立實踐實訓(xùn)基地，增加參觀、考察的實習(xí)環(huán)節(jié)，加強學(xué)生對實際結(jié)構(gòu)的認識。
4結(jié)語
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》是一門綜合性和應(yīng)用性很強的課程，特別是隨著我國鋼結(jié)構(gòu)的巨大發(fā)展，各類新型、大跨、復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)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(yīng)更新和變化。通過本課程的教學(xué)改革，首先應(yīng)使學(xué)生掌握鋼結(jié)構(gòu)特點、材性、構(gòu)件計算原理，掌握常見的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式并掌握其設(shè)計方法;其次通過系統(tǒng)的實踐學(xué)習(xí)，具備鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)人員應(yīng)有的基本素質(zhì)和能力，達到理論知識與實踐相結(jié)合的目標，最終成為合格的“卓越工程師”。
參考文獻:
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