“钢结构设计原理”课程教学新模式的探索与实践

［摘 要］ 为响应《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，提高本科教学质量，教学课题组探索了“钢结构设计原理”课程教学的新模式，即以线下教学为主，结合线上直播授课、网络教学平台以及QQ交流群内讨论答疑的方式开展课程教学，在尽可能给予学生最好的课堂学习体验的同时，也为他们提供优质的课后学习资料。线上与线下并行、理论与实践结合是该新模式探索的关键。此外，引入钢结构工程中蕴含的丰富的思政元素，综合提升学生的专业知识与思想品德素养。

［关键词］ 本科教学新模式；钢结构设计原理；线上与线下并行教学；网络教学平台；QQ交流群

［基金项目］ 2020年度西南交通大学教改项目“新工科背景下交通土建特色专业未来卓越工程师工匠精神培养的探索与实践”（20201001-07）；2021—2023年四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目“赛训融合、创新发展，探土木双创人才培养新模式”（JG2021-264）

［作者简介］ 余志祥（1976—），男，四川峨眉山人，博士，西南交通大学土木工程学院教授，主要从事结构工程研究；陈景鑫（2002—），男，四川成都人，西南交通大学土木工程学院2020级土木工程专业本科生，研究方向为结构工程；张 明（1983—），男，黑龙江佳木斯人，博士，西南交通大学土木工程学院副教授（通信作者），主要从事结构工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）15-0081-04 ［收稿日期］ 2023-05-15

引言

提高本科教学质量是教育部发布的《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》的一个重要目标，旨在坚持立德树人，围绕学生忙起来、教师强起来、管理严起来、效果实起来，深化本科教育教学改革，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人［1］。

“钢结构设计原理”课程组在充分发挥常规线下教学优势的同时，引入诸如腾讯课堂、线上教学资源库、QQ学术交流讨论群等现代信息和网络技术资源平台，融合创新构建“钢结构设计原理”课程未来课堂新模式，引导学生从被动学习到主动学习，切实有效提高本科生学习兴趣和效率。

在上述思想的指引下，“钢结构设计原理”课程将主要内容拆分为“结构设计方法及理论”“各种连接原理及设计方法”和“梁、柱力学性能分析”三大部分。线下教学环节负责讲解“各种连接原理及设计方法”和“梁、柱力学性能分析”两大模块。教师通过腾讯课堂与学生讨论学习“结构设计方法及理论”模块。课后，学生可以利用线上教学资源库对课堂内容进行查漏补缺，并对关联知识点进行拓展学习。此外，利用QQ学术交流讨论群，生生之间、师生之间可建立无时间和无空间限制的自由交流讨论平台。

一、新教学模式的构建

作为信息化教学的主流模式，相较于传统教学方式，线上教学有着众多优势：其优质资源成本相对更低，学习效率更加高效，对不同的学习者更有针对性。考虑到顺应时代发展，不断提高教学质量的初衷，本教学课题组也以线上教学为切入点开展了对“钢结构设计原理”课程教学新模式的探索。

在经过充分调研后，课题组发现线上教学实际上存在诸多弊端，如缺乏面对面课堂的语言沟通和情感传达、教师难以全面监督学生学习等。在发现了线上教学的上述不足之后，课程组决定将线下课堂教学融入其中，结合双方优点，对线上线下混合教学模式进行探索。通过统筹整合线下授课和线上课程资源，在充分发挥面对面课堂的互动优势、激发学生学习主动性的同时，灵活引入网络课程资源作为学生自学和扩展学习的内容。

在讨论后，“钢结构设计原理”课程组决定探索以线上教学资源库、QQ学术交流讨论群为辅助工具，线下课堂教学、线上腾讯课堂学习相结合的新模式，以全面创新本门课程内容。这种新模式旨在为学生提供更加丰富、高效的学习体验，提高学习效率和学习兴趣。

课堂教学是教育过程中的重要组成部分，通常指教师在课堂上对学生进行面对面教学。在课堂教学中，教师通过口头讲授、板书示范、提问、讨论等方式，向学生传授知识、技能和价值观［2］。课堂教学可以采用如传统的讲授式教学、翻转课堂、小组讨论等多种形式。为提高课堂教学的效果，还可采取一些措施，如改造传统教学环境，实现物理课堂与虚拟课堂的融合；革新传统教学流程，实现技术、内容、方法的融合；培养新型教师，实现知识、技术和能力三方面的融合；应用全新评价手段，实现教育规模化与个性化的融合。

线上腾讯课堂学习是一种新型的教学方式，其利用腾讯课堂这一在线教育平台，为学生提供了远程学习的机会。在线上腾讯课堂学习中，学生可以通过观看直播课程、参与在线讨论、完成在线作业等方式进行学习。这种学习方式能够跨越空间的限制，弥补课堂讲授模式单一的不足，为学生提供更加丰富的学习体验［3］。

线上教学资源库是一种网络教学资源库，它提供了如中国大学MOOC等丰富的在线教学资源平台，内容涵盖了各个学科领域，包括课程视频、课件、习题、试卷等。这些资源经过精心筛选和整理，具有较高的质量和可靠性。学生可以利用线上教学资源库自主学习，对课堂内容查漏补缺，并对关联知识点进行拓展学习。线上教学资源库可以让学生能够在任何时间、任何地点进行学习，方便学生更加充分地利用碎片化时间［4］。

QQ学术交流讨论群提供了一个自由、开放、高效的在线交流平台，它利用QQ这一即时通信工具，为学生和教师提供了一个交流讨论的场所。在QQ学术交流讨论群中，学生和教师可以自由地交流讨论学术问题，分享学习经验和心得。这种不受时间和地点限制的交流方式为学生和教师提供了高效的交流体验。

基于上述分析，笔者团队相信，所构建的“线下课堂教学+线上腾讯课堂学习+线上教学资源库+QQ学术交流讨论群”新教学模式将取得令人满意的教学成果。

二、新教学模式的实践

（一）课前预习

教师在课前通过QQ交流群向学生发送课程资料和教学课件，并给出学习要求，引导学生自主预习。学生根据要求进行课前自学，掌握本节课的主要知识点，为课堂听讲做好准备，提升学习效率，并将预习心得与课堂内容相结合，深化对课程内容的理解。以“钢结构的连接”为例，学生可以从以下几个方面进行预习：通过网络或图书馆等渠道查阅钢结构的连接的相关资料，了解钢结构的连接的基本原理、特点、优缺点、连接类型（铆钉连接、焊缝连接、螺栓连接）、可能的破坏模式（螺栓杆剪断、孔壁挤压破坏、钢板被拉断、冲切破坏、螺栓杆弯曲等）及其相应的承载力计算方法等；通过观看视频或动画等形式，直观感受钢结构的连接的过程和效果，比较不同类型连接方式的异同和优劣；通过做一些简单的计算题或设计题，锻炼自己对钢结构的连接的承载力计算方法的掌握和运用，提高自己的动手能力和分析能力；通过与同学或教师进行交流和讨论，分享自己的预习心得和疑惑，听取他人的意见和建议，拓宽自己的视野和思路。在此基础上，总结该部分的重点、难点等，以便课堂上有针对性地听讲。

（二）线下课堂+腾讯课堂

“钢结构设计原理”课程介绍钢结构材料的基本性能、钢结构基本构件及其连接的设计理论及计算方法、钢结构基本构件的构造设计等，主要包含钢结构基本原理和钢结构设计两部分内容。开设本课程的目的是使学生了解钢结构的性能、特点、组成及发展，掌握钢结构中的基本概念、基本理论、基本计算方法并学会应用。为提高学生的知识吸收效率，在教学中课题组采用了以下几种方式。

首先，线下课堂主要讲解“各种连接原理及设计方法”和“梁、柱力学性能分析”两大较难的模块。这两个模块涉及多种连接方式和多种受力情况，每一种都有不同的工作原理以及相应的校验核算方法。学生需要从这些不同的情况中找到其共同的内在联系，并建立起完善的知识网络，以便更好地掌握这一部分知识。在讲解完一个小模块的内容后，以例题为载体，借由生动的案例将之前讲授的内容运用于问题解决，以此加深学生对相应知识的理解，提高掌握的程度。

其次，线上腾讯课堂主要进行“结构设计方法及理论”模块的教学。基于对课程创新的考虑以及对课时安排的优化，采用形式更加灵活的腾讯课堂进行线上直播教学。不同于线下课堂以讲解为核心，线上教学活动围绕着交流与讨论进行。与线下课堂相仿，学生在课前自主预习，在课堂上由教师引出话题，学生凭借自己的认知以及预习所得进行讨论。期间教师可以适当引导学生，让学生在交流中逐渐加深对知识的理解与记忆。

最后，在教学中还利用了钢结构工程蕴含的丰富思政元素作为教材内容。例如，通过“钢结构中茅以升精神”的传承案例，向学生介绍早期钢结构连接方法主要为铆钉连接，而现代钢结构主要采用高强度螺栓连接，并讲解两种连接方法在发展历史、材料、施工工艺、受力原理、优缺点及工程应用等方面不同的专业知识点；同时，向学生展示茅以升先生在建设国家和服务社会方面所展现出来的爱国精神和工程教育理念。

通过以上教学方式，课题组希望能够有效地提高学生对“钢结构设计原理”课程的感兴趣度，并提升他们在专业知识、技能水平、思想品德等方面的综合素质。

（三）线上自主复习

在课后，学生利用网络教学平台上的资源回顾课堂内容。在MOOC平台上，与课程相关的一系列学习资料都对学生开放，学生可以选择性观看诸多由课题组教师精心制作、整理的教学视频。这些视频内容覆盖面较广，其中有许多课堂上没有介绍的细节、相应规范条款等，能够让学生在课后进一步巩固与拓展所学知识。

学生在需要时可以通过“建标库”App免费查询各类标准、规范，本课程最常需要查阅的《钢结构设计标准》（GB50017-2017）也被收录于该App。此外，学校的线上图书馆资源也免费对学生开放，可以查阅国际国内的绝大部分文献资料。

教师鼓励学生在自主学习中遇到自己难以解决的疑问时，在QQ学术交流讨论群内提出自己的疑惑。其他学生若是了解该问题便可发表自己的观点，在回应他人疑问时也能提高自己对于该知识的掌握程度，同时，群内更多的学生也能在观摩中得到一定程度的提升。若该问题学生实在无法单独解决，则由教师或助教予以解答。

三、教学效果考查

在学期即将结束之时，为了解学生对教学新模式，即混合教学模式的体验感受与看法，课程组采用问卷的方式对学生进行了多方面的调研，并结合最后期末结课考试的成绩，对学生进行了较为全面的考查。如表1所示，调查主要包含学习兴趣、学习积极性、学习耗费时间、知识掌握程度、知识覆盖面、知识外延性等方面。本次调查样本虽然不算多，但是对该新教学模式的反馈有着积极的意义，也是引导该模式进一步改进完善的重要资料。

通过表1可以看出，与传统线下教学模式相比，新教学培养模式更能调动学生学习的积极性和兴趣，在对所学知识点有着较高掌握程度的同时，所学知识体系覆盖面很宽，有较强的向外拓展空间。且在该教学模式下，学生也更加愿意在课后花费更多时间利用线上教学平台进行自学、查漏补缺，学习总时长显著高于只需要理解记忆课堂知识点的传统教学。正因为学生的努力，才能有如此喜人的教学效果，相信在当下花费的时间，将来必然会给他们带来丰硕的回馈。

四、教学模式创新的思考

本文所构建的新教学模式可以有效提高学生的自主学习能力、满足学生的个性化需求、丰富教学资源和形式、促进师生和生生之间的互动和协作等。未来，线下传统课堂教学与线上网络教学进行深度融合的教学模式也将是大势所趋［5］。在本学期“钢结构设计原理”课程的教学中，课题组已经对该新教学模式进行了尝试，取得了较好的效果。但新教学模式仍然存在着诸多挑战，如平衡线上和线下的教学时间和内容、提升教师和学生的信息素养和技能等问题。之后，课题组还将继续推行并完善新教学模式，如加强对新教学模式的理论研究和实践探索、完善新教学模式的硬件设施和软件平台、加强对教师和学生的培训和指导等。

参考文献

［1］教育部.关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见：教高〔2019〕6号［A/OL］.（2019-10-12）［2023-04-15］.https：//www.gov.cn/xinwen/2019-10/12/content_5438706.htm.

［2］张小巧，郭根生.浅析网络教学与传统教学的优势互补关系［J］.电化教育研究，2008（2）：89-91.

［3］周宇峰，丁焕中，廖晓萍，等.新冠肺炎疫情下兽医药物代谢动力学线上教学实践与思考［J］.黑龙江畜牧兽医，2020（19）：154-157.

［4］韩素芬，王惠.线上线下混合教学模式实施的关键环节与有效方法研究［J］.无线互联科技，2020，17（7）：99-101+106.

［5］高华，张俊荣，刘若丹，等.人体寄生虫学线上教学的实践与思考［J］.中国病原生物学杂志，2020，15（10）：1240-1242.