蒋正跃 付云松 韩 俊 周保才
(云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201)
基于“工程认证”的钢结构课程建设探索★
蒋正跃 付云松 韩 俊 周保才
(云南农业大学水利学院，云南 昆明 650201)
以云南农业大学钢结构课程建设为例，为更好地实现土木工程专业认证要求，从配套课程体系建设、优化课程教学内容、“教、学、行”协同并进等方面，提出了该课程的教学策略，从而提高了教学质量，增强了学生适应社会的能力。
钢结构，工程认证，课程建设，教学内容
0 引言
云南农业大学土木工程80%以上专业生源来自省内，就业单位主要是与土木工程相关的省内外大、中、小型企事业单位。土木工程专业目标定位：立足云南边疆民族地区，辐射全国，面向土木工程及相关领域，培养适应社会主义建设，德、智、体、美全面发展，具有良好的人文，科学素养，掌握土木工程学科体系核心知识，获得科学研究、工程技能训练，能在建筑、道桥、水利等行业从事工程项目勘测、规划、设计、施工、管理和科研工作的高素质应用型工程技术人才。培养目标定位较全面准确地吻合了《高等学校土木工程专业评估(认证)标准》2015版一级指标第二点“专业目标”(见表1)。
表1 土木工程专业目标
1 专业目标要求钢结构构建完整课程体系
钢结构课程体系是土木工程专业结构课程体系中一个重要支系，对培养目标达成具有支柱作用，是学生获得能力要求的主要途径和源泉，通过对《钢结构》及相关课程学习可获得运用数学手段建立方程，求解钢结构工程承载能力、正常使用问题的工程科学应用能力；针对具体钢结构工程能经济、合理选用钢材，有明确的力学基本概念，熟练计算分析出结果，应用投影的基本理论和作图方法绘制工程图，具备常用工程软件CAD，PKPM应用的工程技术基础应用能力；根据工程项目要求选择合理的结构体系结构形式，做出合理的计算假定，确定结构计算简图，正确设计工程基本构件，能合理制定一般工程项目的施工方案，具有编制施工组织设计、组织单位工程项目实施的初步能力；能编制工程概预算，具有项目成本控制的初步能力；能够正确分析建造过程中的各种安全隐患，提出有效防范措施解决土木工程实际问题能力。《钢结构》及相关课程还可提升学生的科学素质、工程素质，并与专业目标中12条三级指标中的6条对应。要实现上述目标，必须以《钢结构设计基本原理》课程为核心，构建完善的课程体系，课程体系应该包括基础课、专业基础课、专业课三部分，课程体系矩阵详见表2。三部分缺一不可逐级为基础，任何一层级的残缺和瑕疵都将会在学生毕业后发生滞后效应。当基础课模块点滴必然导致专业基础课的欠缺，影响专业课教学大纲、任务圆满完成，学生素质培养、知识掌握、能力训练不能实现专业目标要求。
表2 钢结构课程体系矩阵表
2 针对专业、课程目标的需要，优化课程教学内容
高素质应用型本科《钢结构》课程的目标应实现以下几个方面：解决工程实际问题能力，包括结构选型、结构体系布置、分析计算，结构材料、杆件、节点构造设计，绘制施工图，组织管理现场施工；工程技术基础应用能力，包括结构体系、杆件截面优化，符合实际的简化力学模型，熟练计算并能正确判断结果的正确性。在钢结构课程教学全过程中贯穿由材料、连接、构件和结构这四个关键点形成的一条主线，但具体问题关键点应有所侧重，根据具体章节和问题列出对应于四个关键点及其与基础课、专业基础课关联度的详细清单，讲授时做到思路清晰，关键点透彻。根据清单权衡、优化各章节学时分配，优化后的学时安排见表3。稳定因相对抽象影响因素多，工程事故较多，是《钢结构》课程教学的重点和难点，讲解时应从失稳产生后果的严重程度，按结构整体→结构单元→杆件→截面组件步骤逐阶段研究，每一阶段失稳形式不一，影响因素不一，针对特定的失稳形式，特定的影响因素，影响因素的叠合效应，采取的方法、措施分阶段按阶段支系进行求解和设计。第四章轴心受力杆件是阐述稳定性问题的知识的主要章节，这一章课内讲授多占总学时的21%，课外学时占总课外学时的28.5%，其他章节均涉及稳定性问题，关于稳定性问题课内外均应控制在30%以上，才能达到培养学生的工程素养的要求。
3 推进“教、学、行”协同并进
1)“教、学、行”全过程贯穿课堂。
明朝思想家王阳明提出了“知行合一”的思想，其核心应是“教、学、行”协同并进。课程教学中不应仅采用主动与被动填鸭式而应更多的采用主动与主动互动式，主动与主动互动式教学把知识信号经过大脑重新加工组织，是知行合一的过程，高效率、高质量达至知的目的，对每一章节的重点、关键点要进行讲授过程和课堂情境精雕细琢，才能让学生与老师形成脑际贯通和心灵互动。
表3 《钢结构》课程学时(48学时)安排
例如讲解工字钢梁与H型钢柱翼缘采用角焊缝连接计算时，学生通常在头脑中难构建立体模型，焊缝位置不清楚，焊缝上的危险截面更不能判断，作用效应不能理解，不知道如何算，算何处。备课时必须采用工程案例图片、利用计算机设计三维模型和动画，将学生难以想象的细部构造，破坏过程等展现出来，解决了学生算何处的问题，这一过程更多的是主动与被动式，提醒学生精力集中并以提问的方式检查学生接受的效果。下一步开始采用主动与主动式讲授如何算的问题，采用提问加引导方式，让学生通过已知的力学知识分析在单作用效应下危险截面的应力状态计算，确认学生单作用效应清晰，再引导学生分析在多作用效应下危险截面的应力状态计算，学生对该问题的知识体系构架成形后，解决工程实际问题的能力即“行”训练必须当场让学生完成备课时准备好的小算例，每一堂课，每一个知识点授受均“教、学、行”协同并进，不仅使学生对知识理解得透彻，而且培养了学生解决问题的科学逻辑思维和素养，提升学生工程科学应用能力、土木工程技术基础应用能力、解决土木工程实际问题能力、综合能力。
除此之外，钢结构课程的现场教学也是必不可少的一个必要环节，在教学过程中，应该充分利用学校周围的在建或已建的工业厂房、钢材市场，进行现场教学，以弥补课堂教学过程中的不足之处[2]。
2)以习题和课程设计为载体强化知识点在工程实践中的应用能力。
钢结构课程课堂内学时少，学生在课堂上很难将重要知识点全部掌握，所以就应该要求学生在课余做大量的练习，练习既要有教材后面的习题，这类习题主要考察学生对基本概念、基本方法的掌握情况[3]，也要有教材外的习题，为了与社会、行业接轨，课外习题就可以采用行业的水平考试题或能力测试题，这类题目强调学生对解决土木工程实际问题的能力。引入工程事故案例教育，美国工程院院士、工程历史专家Petroski教授说工程事故在工程的发展过程中起到了非常重要的作用[4]。引导学生分析挖掘导致事故发生的原因，应该吸取哪些教训，增强学生工程实践能力、社会责任，效果独特显著。
钢结构课程设计是土木工程专业课程教学实践性重要教学环节，是学生毕业取得工程能力不可缺失的训练手段，也是学生进入行业的岗前技能演练，是学生踏入行业的铺路石。
我校土木工程专业钢结构课程设计选题不仅围绕市场适时调整，而且考虑到学生的实情，题目主要有：三角形屋架施工图设计；梯形屋架施工图设计；门式刚架施工图设计。共三种类型供学生选择，并且通过跨度、层高、荷载大小的调整做到每三位学生一个题目，每个学生必须提供手绘二号铅笔施工图一张，手写计算书一份，学生毕业适应行业的速度明显加快，效果较好，让学生既学好了知识，又能应用知识解决实际问题，真正做到了学以致用。
3)以能力培养为核心，改革考试方式提升学生工程问题解决能力。
专业基础课试卷除考查学生对本课程教学大纲规定的主要内容、基本知识以及原理的掌握情况外，还应该考查学生对本专业相关的基础课程支撑知识体系的掌握程度，从而达到支撑专业课程体系教学质量整体提升，专业技术人才培养质量全面提高的效果[5]。
试卷命题应以学生能力培养为核心，体现工程认证中对能力和知识的要求，知识包含课程工具、专业支撑、专业及与变更相关四个方面，其特点面广量大，分值控制在40%以内，题型采用选择题才能达到考查效果。能力强调的是应用知识解决问题上，分值控制在60%左右，命题最好能借助工程案例作为载体来进行考查，将工程案例中的关键知识体系拆分为若干考点。
例如将轴心受压格构式缀条柱设计大题拆分为柱全截面绕虚轴确定分肢间距，分肢稳定验算，节点连接计算三道题，相对准确考查出学生对相关知识点的掌握以及应用能力。将原来的闭卷考试变更为开卷考试(允许学生带相关的设计规范进考场)。引导学生注意能力培养以及对基本概念的学习和理解，灵活运用所学知识。
4)通过学院建立的学科平台，推动相关课程体系协同、持续改进。
学院设有课程负责人，课程组教研室，院专家委员会三级学科平台，一、二级负责实施、协调、研讨，第三级负责监督、评估、考核、决策事宜。考前遵守试卷审批制度，考后通过学校试卷分析系统得出报告，专家委员会审查反馈、监督制度确保了钢结构课程及相关课程体系的持续改进。
4 结语
完善的学科平台和教学管理制度是推进我校《钢结构》课程建设的保障；教学内容优化是课程建设的主体；教、学、行协同并进是课程建设实施的核心途径；考试改革和持续改进是课程建设效果的检验。通过以上一系列措施使我校建设后的《钢结构》课程更加符合工程认证体系和土木工程专业教学计划对学生毕业的要求。
[1] 江学良，胡习兵，陈伯望，等.专业认证背景下土木工程专业人才培养体系探索与实践[J].高等建筑教育，2015，24(1)：29-35.
[2] 李日兵，贾玉琢，龚 靖.钢结构课程设计改革探索与实践[J].东北电力大学学报，2007，27(5)：49-53.
[3] 胡圣军.地方院校钢结构课程教学改革与实践[J].山西建筑，2006，32(17)：204-205.
[4] 李清扬，李瑞景，李 颖.钢结构课程教学改革探讨[J].河北工程大学学报，2008，25(2)：79-80.
[5] 蒋正跃，龚爱民，周保才.卓越工程师培养目标下专业课程考试改革探索[J].山西建筑，2014，40(10)：259-260.
Exploration on theSteelStructurecurriculum construction basing on “engineering certification”★
Jiang Zhengyue Fu Yunsong Han Jun Zhou Baocai
(CollegeofWaterResources,HydropowerandConstructionofYAU,Kunming650201,China)
Taking steel structure curriculum construction of Yunnan Ariculture University as an example, in order to better realize civil engineering profession accreditation elements, starting from aspects of building curriculum system, optimizing curriculum teaching contents, coordinating teaching and learning and practice, the paper puts forward the curriculum teaching strategies, so as to improve teaching quality and strength students’ social adaptabilities.
steel structure, engineering certification, curriculum construction, teaching content
1009-6825(2016)24-0230-03
2016-06-12★:云南农业大学校级一类课程项目
蒋正跃(1971- )，男，硕士，讲师
G642.0
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