葉成杰　張春玉　薛志成等

摘要：文章針對當前鋼結構建筑市場對鋼結構人才能力的需求，分析了鋼結構教學中存在的諸多問題，結合卓越計劃培養(yǎng)要求，引入CDIO工程教育模式，從鋼結構課程設置、教學內容、方法、手段、實踐試驗教學、課程設計、主體教師素質等方面提出了改革的相關措施，以滿足市場對鋼結構人才的需要。

關鍵詞：鋼結構設計；CDIO教學模式；教學改革

中圖分類號：TU391；G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2015）03-0074-04

鋼結構與鋼筋混凝土等結構相比，具有輕質高強，造型優(yōu)美，安裝容易，施工周期短，塑性、韌性、抗震性能好等獨特優(yōu)勢，被譽為21世紀的 “綠色低碳材料”。隨著我國鋼鐵產量的逐年增長，鋼結構制造水平和施工技術也在不斷提高，鋼結構在大跨度結構、高層建筑、工業(yè)廠房等方面得到了廣泛應用，全國各地出現了大批鋼結構標志建筑， 如鳥巢、國家體育館、上海世博演藝中心[1]。鋼結構行業(yè)發(fā)展越來越快，該行業(yè)的人才需求量越來越大，但與我國鋼結構行業(yè)蓬勃發(fā)展不協(xié)調的是，鋼結構人才培養(yǎng)嚴重滯后，專業(yè)技術人員缺乏，尤其缺乏設計、施工、管理方面的高級技術人員和管理人才， 這已嚴重影響整個鋼結構行業(yè)的健康發(fā)展。為適應社會對鋼結構人才的需求，必須對鋼結構課程的教學內容、方法等進行改革。

一、目前鋼結構課程教學現狀分析

（一）課程設置不符合市場對人才的需求

黑龍江科技大學土木工程專業(yè)在核心課程的設置上僅僅開設了鋼結構原理與設計這一門專業(yè)基礎課程，而將大跨度房屋所采用的空間鋼結構如張弦結構、索膜結構等專業(yè)課程作為選修課程開設或未開設。課程設置的單一性，導致學生知識面狹窄， 與市場對人才的要求大相徑庭，畢業(yè)后面對鋼結構設計工作無從下手。在教學中只重視學生獨立思考能力的培養(yǎng)，而對一系列工程師基本素質培養(yǎng)，如團隊精神、協(xié)調能力、交際能力以及寬容性、承擔責任的主動性、考慮問題的周密性等重視不足，導致高校培養(yǎng)與企業(yè)需要之間存在巨大差距。

（二）授課學時少，手段落后，效果差

由于鋼材相比其他建筑材料有諸多的優(yōu)點，鋼結構將成為今后結構工程發(fā)展的一個非常重要的方向。目前我校對鋼結構課程的教學重視程度嚴重不足，主要反映在學時上，學校規(guī)定該課程理論與設計課時總共才 64 學時，未開設鋼結構穩(wěn)定等后續(xù)課程來鞏固前面所學內容。教師要在較少的學時內把鋼結構設計原理、鋼結構穩(wěn)定和結構設計都講清楚，只能按照規(guī)范的要求授課，幾乎變成了職業(yè)教育，這與寬口徑的素質教育背道而馳。教學手段依然沿用一本教材、兩紙教案、三根粉筆加上滿頁公式或圖片的PPT模式，很難為學生建立力學與結構學相結合的直觀空間模型，使學生對基本概念仍是一知半解[2]。最近幾年由于土木工程專業(yè)就業(yè)率高，許多高校擴大招生，我校該專業(yè)一個年級招生7～12個班級，任課教師3名，基本采用大班合班上課，教學效果不盡如人意。

（三）實踐教學不足

受學時限制，該門課程只有2周的課程設計，沒有安排鋼結構參觀和實習，因此，學生上課聽得懂， 下課卻不會做作業(yè)的現象時有發(fā)生。學生通過死記硬背雖然能應付考試，但對究竟學會了什么茫然無所知。教學計劃中安排的9周生產實習以混凝土結構工程為主，很少接觸到鋼結構工程。從學生的畢業(yè)設計選題來看，只有10%的學生選擇了鋼結構設計，這就讓期望從事鋼結構設計工作的學生又一次失去了上崗之前最后的實踐鍛煉機會。

（四）重理論、輕實踐

高校為了提升知名度，往往重視教師的科研能力而輕視其工程實踐經驗，任課教師在授課過程中重理論分析研究，輕實踐能力培養(yǎng)。如重視設計計算分析，而設計成果如何在現實中實現的細節(jié)問題易被忽視。例如：在講解鋼結構軸心受壓構件時，學生對于柱頭連接節(jié)點在工程中力的傳遞路徑不清楚，不知道填板、突緣、墊板、頂板、加勁肋與柱的腹板之間的相互作用形式，很難想象出節(jié)點的空間模型，無法建立正確的力學計算模型，影響設計計算結果，學生在日后的施工操作中也無法得心應手。

（五）課程內容創(chuàng)新性不足

現有課程內容體系沒有完全脫離傳統(tǒng)的教學理念，對新材料、新技術、新工藝等方面知識點的增加比較遲緩，所用教材的知識內容體系創(chuàng)新性跟不上時代發(fā)展需求，沒有體現“卓越工程師”培養(yǎng)計劃中所要求的“能力”主線，在課程內容或知識點編排上與生產實際要求存在一定的差距。

針對以上問題，結合市場對鋼結構人才的需求，積極探索新時期應用型人才培養(yǎng)模式下鋼結構課程的教學內容、方法、手段等方面的改革措施，為社會培養(yǎng)具有扎實專業(yè)知識和較強創(chuàng)新能力，

綜合能力強的應用型高級人才。

二、鋼結構課程CDIO教學模式的內涵

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果， CDIO 分別代表構思（ Conceive） 、設計（ Design） 、實現（ Implement） 和運作（ Operate），這種教學模式重在強調理論與實踐的結合，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的綜合能力為目標。鋼結構課程理論性與實踐性較強，注重培養(yǎng)學生的設計動手能力。將CDIO模式引入該門課程的教學過程，其目的在于按照國家提出的“卓越人才培養(yǎng)計劃”要求，以提高學生的工程實踐能力為目標，改革鋼結構課程教學模式，將工程意識、工程素質和工程實踐能力貫徹于鋼結構課程理論教學過程的始終，以提高學生的專業(yè)設計技能和綜合素質，培養(yǎng)適應市場發(fā)展需要的優(yōu)秀高級工程師。

三、鋼結構課程CDIO教學模式改革的具體內容

（一）鋼結構課程教學模式改革的構思方案

按照“卓越計劃”要求，重新制定鋼結構設計課程教學大綱，從“工程實踐能力”培養(yǎng)角度出發(fā)，增設相關理論和實踐教學環(huán)節(jié)，更新教學內容，調整課時及教學進程。明確教學目標，改變傳統(tǒng)教學方式，積極探索新的教學手段，如啟發(fā)式、探究式、 案例分析等，活躍課堂氣氛，激發(fā)學生自主學習和研究性學習的能動性，積極參與課堂教學環(huán)節(jié)。提升教師的工程實踐能力，教學過程注重與實踐環(huán)節(jié)的銜接，將課程設計、工程實踐、工程試驗、實習等內容穿插于理論教學之中，實踐題目結合實際工程確定，具體實施方案如圖1所示。

（二）鋼結構課程教學模式改革的設計思路

對鋼結構設計課程進行有效的結構優(yōu)化調整，將與該門課程緊密相關的前后接續(xù)基礎課和相關主干課程、實踐教學環(huán)節(jié)（實習、課程設計、工程試驗、畢業(yè)設計）等有機聯系起來，要求各門課程內容相互滲透、互相補充，突出重點，拓寬知識面，避免教學內容的簡單重復。在授課過程中，嚴格按照應用型人才培養(yǎng)標準對土木工程專業(yè)人才進行教學，將“大德育、大工程、大實踐”教育理念貫穿于課堂和實踐教學環(huán)節(jié)，以提高學生的工程實踐能力為目標。

（三）鋼結構課程教學模式改革的實現途徑

在鋼結構設計理論和實踐等教學環(huán)節(jié)，有意識地將工程實踐素質、技能、經驗等市場對鋼結構工程師需求融入課堂和實踐之中，以各類工程實踐為主線，對學生進行綜合能力的訓練。以實際工程項目作為課程設計題目，嚴格按照設計單位對圖紙深度的要求完成任務。理論授課過程中加大鋼結構工程項目案例分析的數量和力度，介紹一些成功案例和國內外大師的經典作品激發(fā)學生從事鋼結構設計的興趣和斗志。鼓勵學生積極參與各種級別的結構設計競賽或模型制作，激勵學生參與大學生創(chuàng)新科研項目，利用鋼結構工程實踐和實驗平臺，將課堂教學的結構設計內容、綜合方案、計算、制作、試驗等有機結合，形成第一課堂（課程、課程設計、畢業(yè)設計）和第二課堂（工程實踐、實驗、結構設計競賽與科研創(chuàng)新項目）的互動效應，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神和實踐能力[3]?？傊ㄟ^多種途徑實現理論與實踐的高度統(tǒng)一，培養(yǎng)學生的工程實踐意識和能力，達到市場對鋼結構設計人才的需求。

（四）鋼結構課程教學模式改革的具體運作

（1）完善課程體系。增設相關課程如鋼結構穩(wěn)定理論、輕鋼結構設計、空間鋼結構設計、鋼結構施工等，從鋼結構的理論、設計、施工到管理，構建全面、系統(tǒng)的知識體系，使學生在校期間接觸到工程中可能出現的鋼結構類型，，畢業(yè)后盡快融入工程實踐。

（2）增加鋼結構設計課程中工程實踐、實驗、實習環(huán)節(jié)。考慮到鋼結構與混凝土等結構體系相比，具有構造復雜，措施繁多等特點，理論授課過程中必須安排適當的現場教學環(huán)節(jié)，可以利用校企合作建立實踐、實習基地，也可以利用校園內存在的鋼結構設計實例，結合課堂內容機動安排現場參觀學習，讓學生切實感受鋼結構的連接、軸心受力構件、屋架設計施工等知識，豐富學生的空間想象力和對鋼結構的感性認識。為加強學生對書本知識的理解和運用，安排8學時的實驗教學環(huán)節(jié)，可以選擇鋼材基本材性力學試驗、焊縫連接力學性能試驗、梁柱節(jié)點螺栓鏈接力學試驗、軸壓型鋼長柱穩(wěn)定試驗及梯形縮尺鋼屋架力學性能試驗等作為實驗教學內容[4]。通過學生親自動手做實驗，掌握理論教學內容，能達到事半功倍的效果。

（3）將課程設計分散于理論教學之中，從授課開始就將課程設計任務布置，教學過程帶著設計目標進行學習，分階段完成課程設計內容，嚴格按照進度檢查學生的設計進展，通過設計了解學生對知識的掌握和運用程度，及時發(fā)現問題、解決問題，適時調整教學進度讓學生有充分的時間吸收難點知識，即所謂的化整為零[5]。

（4）采取多種教學方法。鋼結構課程內容多、理論應用性強、涉及的計算圖式、規(guī)范條文多，傳統(tǒng)的滿堂灌教學模式常使學生感到枯燥乏味，理論運用于實踐力不從心，根據授課特點靈活采取其他教學方法十分必要?？蓪Ρ绕渌牧辖Y構進行鋼結構的類比式教學，也可采取問題式教學法，鍛煉學生獨立思考、分析解決問題的能力。最主要的還是要以工程實踐實例分析進行案例式教學，可以引入鋼結構行業(yè)的軼聞趣事，收集國內外著名的鋼結構工程實例等，增加課堂的趣味性。

（5）教學手段更新。鋼結構課程要充分利用高科技時代的高新技術，制作豐富多彩的工程圖片和動畫多媒體課件，收集鋼結構施工現場照片和視頻，結合實物制作實驗模型，使教學內容形象化、動態(tài)化，激發(fā)學生的學習興趣。為學生分享鋼結構國家級精品課程資料，建立師生互動論壇、博客、微信和 QQ 群等網絡平臺，使師生之間交流暢通無阻[6]。

（6）增加鋼結構畢業(yè)設計的指導力度。畢業(yè)設計是對大學4年學習知識的全面綜合應用，也是走向工作崗位的一次實戰(zhàn)演練。要求畢業(yè)設計選題必須根據學生就業(yè)單位的性質確定，選擇在鋼結構方面有豐富工程經驗的教師擔任指導教師，且每人只能指導8～10名學生，可以聘請設計院的高工擔任指導教師，也可以采取校企合作的模式進行畢業(yè)設計的指導。

（7）提高任課教師的工程實踐經驗。在鋼結構課程任課教師的選擇上，一定要以工程實踐能力為主，可以聘請經驗豐富的校外教師或設計單位人員，要求主講教師必須有鋼結構設計、施工、管理方面的工作經歷。結合“卓越工程師”實施計劃，以校企合作為平臺，加大教師深入實踐基地的力度，推動產學研合作模式，提升教師的實踐能力，通過教師的言傳身教培養(yǎng)學生作為鋼結構工程師所具備的基本素養(yǎng)。

四、結語

鋼結構自身所具有的獨特優(yōu)勢以及國內外重大鋼結構工程的成功建設，預示著其擁有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ摻Y構人才在市場需求中將不斷增加。作為培養(yǎng)鋼結構卓越工程師的高等院校應當積極行動，以提高學生的工程實踐能力為主，不斷開展教學模式、內容、手段、方法等方面的改革，培養(yǎng)和提升學生的實踐能力、團隊合作意識等綜合能力，做到校企無縫銜接，達到市場對鋼結構人才能力要求的標準。參考文獻：

[1]賈冬云，楊軍，劉衛(wèi)云.《鋼結構課程設計》的教學模式改革[C]//中國鋼結構協(xié)會結構穩(wěn)定與疲勞分會第14屆（ISSF-2014）學術交流會暨教學研討會論文集，2014：831-834.

[2]段瑋瑋，高華喜，田美靈.《鋼結構》課程教學改革研究[J].浙江海洋學院學報：自然科學版，2010（3）：288-291.

[3]贠英偉，范豐麗，張廣峻. 大學鋼結構課程教學改革探索[J] .理工高教研究， 2006（5）：115-116.

[4]馬志敏，李開顏.面向人才市場需求的鋼結構課程體系改革[J] .當代教育理論與實踐，2013（4）：89-91.

[5]鄧夕勝，董事爾.鋼結構教學改革探討[J].高教論壇，2008（5）：167-168.

[6]袁繼峰. 鋼結構課程 CDIO 教學改革探討[J]. 高等建筑教育，2013，22（2）：95-97.

（編輯 周 沫）