基于任务驱动与项目导向的“钢结构”教学探索

［摘 要］ 针对“钢结构”课程开展的教学改革情况进行阐述，主要改革思路为以学生为中心、以培养目标为导向的工程教育认证理念，基于项目导向，融合知识、能力、素质进行教学，培养学生解决复杂工程问题的能力和思维，应对行业发展和市场需求。主要从课程内容、教学方法、课程思政和教学评价四个方面开展了课程的教学改革，形成了教学内容模块化，理论、实践、思政深度融合的教学模式。注重培养学生的实践创新能力，以期贯彻价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”的教学理念，落实立德树人根本任务。

［关键词］ 钢结构；任务驱动；项目导向

［基金项目］ 2021—2023年宁夏回族自治区教育教学改革研究项目“‘匠心筑梦，设计赋能’——基于项目导向的钢结构教学探索与实践”（bjg2021053）

［作者简介］ 马肖彤（1989—），女，甘肃天水人，博士，北方民族大学土木工程学院副教授，主要从事工程结构动力灾变与防控；陆华（1978—），女，宁夏中卫人，博士，北方民族大学土木工程学院讲师，主要从事冲击动力学研究；何妍亭（1986—），女，四川眉山人，硕士，北方民族大学土木工程学院助教，主要从事建筑规划研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）15-0109-04 ［收稿日期］ 2023-08-05

“钢结构”是土木工程专业的一门重要专业主干课程，面向大三学生开设，既是土木工程学生安身立命的“功夫课”，也是关系民生安全的“关键课”［1-3］。发展钢结构的应用既是推动建筑业实现碳达峰、碳中和的重要举措，也是对促进钢铁产业和建筑钢结构产业转型升级和高质量发展的一种重要推动力［4-6］。

随着国家和地方逐渐加大对钢结构建筑的推广力度，出台了一系列相关产业政策，进一步带动了钢结构的推广和应用，因此，学好“钢结构”课程越来越有用武之地［7-10］。

当前课程教学创新着重解决的问题包括：课程内容抽象复杂，结构体系僵化，跟不上现代技术更新的节奏；重理论讲授，轻实践训练和创新提高；缺乏主动学习和深度学习的内驱力，课程育人功能不足；评价方式单一，重结果轻过程［11-13］。针对目前“钢结构”教学过程中存在的问题，课程团队在近几年的教学实践中，打破传统教材教学模式，以工程设计与营造过程为导向，不断优化课程内容，自建资源，引入新技术，持续完善教学资源；依托线上线下混合式教学，根据不同层次的知识点组织不同形式的课堂活动，实现了教育与信息技术的融合，提高学生学习效率；结合专业相关规范要求，以专业技能知识为基础，深层次挖掘课程中蕴含的思政教育资源，找准课程内容切入点，把工匠精神培育贯穿课程教学的全过程，努力培养高素质“工匠”应用型人才；构建知识、能力与素质考核并重的多元化评价机制，强调“学中做”“做中学”“思政浸润”，加强学习过程管理，提高学习质量，锻炼实践创新能力。

一、“钢结构”传统教学现状分析

结合北方民族大学学生学情分析，本课程在教学过程发现主要存在以下问题。

（一）课程内容抽象复杂，结构体系僵化，跟不上现代技术更新的节奏

北方民族大学为民族类高校，学生生源分布广泛，学习基础差距大，而学生学好这门课，前期在学习“材料力学”“结构力学”“土木工程材料”等先修课程时要奠定良好的基础，同时还要学习和钢结构相关的规范。因此，教师讲起来枯燥，学生学起来无味，且内容抽象难懂，由此打击了学生的学习积极性，学习兴趣和学习动力逐渐下降，学习成效低，考试不及格率高。另一方面，“钢结构”教学已经远远滞后于钢结构行业的发展，使得学生的钢结构理论素养和实际技能不高。这种现状显然无法紧跟行业的发展前景，更不能很好地服务地方经济，最终导致人才供需矛盾突出。

（二）重理论讲授，轻实践训练和创新提高

“钢结构”是学生普遍反映在专业课程中较难掌握的一门课程，是典型的多学科交叉课程，该课程的内容多、公式多、符号多、构造规定多，综合性、技术性和应用性均很强。课程内容既有理论推导，又有实验研究，同时又与工程实际和相关规范密切联系。如果只是按照课本上的章节和结构体系讲授理论知识，缺少实践训练，造成的结果就是学生上课能听懂，下课后却不会做作业，考试靠死记硬背来应付，却不知究竟学会了什么。在以后的工作中一旦涉及钢结构相关内容，总有畏难情绪，更别提把在学校学习的钢结构知识用来解决工程实际问题。

（三）缺乏主动学习和深度学习的内驱力，课程育人功能不足

作为土木工程专业重要的专业课程，“钢结构”在课程育人中具有先导性。长期以来，教师在课程教学中普遍重视原理知识的传授和讲解，轻视知识拓展能力的培养，而且会存在忽视“育人”工作的现象。学生知识迁移能力和主动参与学习的意愿较弱，缺乏持续学习和深度学习的内驱力。因此，如何从“钢结构”课程的特点和行业发展热点出发，运用适合土木专业学生特点的多样化思政育人措施，不断优化育人路径，扩展实现课程育人目标的教学资源体系，是课程教学创新改革的一项重要内容。

（四）评价方式单一，重结果轻过程

以往课程评价主要侧重于终结性评价方式，以期末闭卷考试为主，考核手段单一。期末闭卷考试只能测试出学生对于基础知识的掌握情况，很难考核学生是否会利用此知识解决问题。重结果轻过程的考核方式造成了学生过多地看重考试分数而忽略了学习过程，这无疑对教学目标的达成造成了较大的负面影响。

二、教学改革方法途径

（一）重构课程内容，完善教学资源

课程内容体系重构方面，以工程设计与营造过程为导向，打破传统教材教学模式，将理论课程和“钢结构课程设计”教学内容有机统一。围绕实际工程设计中的钢材性能与选型、钢梁设计、钢柱设计与连接设计四大模块，重构课程内容。将工程项目设计框架进行分解，与课程学习内容一一对应。确定每一章节的学习内容与工程项目实施节点之间的对应关系，使学生能快速清晰地定位理论知识的工程应用点。以结构工程项目设计为主线，将课程章节习题训练与课程设计对接起来。让学生从项目选型开始，带着问题主动思考，以问题为动力来学习用以支撑解决问题的理论知识，这样就可以培养学生发现问题、解决问题的技能和自主学习的能力。

在我国大力发展智能建造和装配式建筑，促进建筑业转型升级的大背景下，对应于四大模块，融入科研创新元素，将最新科研成果和学科前沿引入日常课堂教学，激发学生对科研的兴趣和热爱，逐步培养学生的科研创新思维，助力新工科人才的培养。

资源建设包括线上资源和线下资源，线上资源包括团队录制知识点视频、讨论题、测试题、工程案例等。同时，部分知识点还引用了天津大学的国家精品课程“钢结构设计原理”和西安交通大学“材料力学”的内容。线下资源主要是教学活动的建设，引入课程设计和工程案例，配合每个知识点都建设有相应的活动开展教学，包括工程案例分析、小组比拼、翻转课堂等。除此之外，通过自制教具与有限元分析模型动画加深学生对一些抽象难懂的构造节点的认识。

（二）开展线上线下混合式教学，理论与实践知行融合

本课程在2019—2020秋季学期、2020—2021秋季学期开始试行SPOC线上线下混合式教学，于2021—2022秋季学期开始进行混合式示范教学；2022—2023秋季学期持续开展混合式示范教学，逐步形成了较为稳定的“钢结构”混合式教学团队。在具体实施教学手段时，在授课学时不增加的前提下，合理分配学习时间，具体为采用线上自学慕课视频内容、线下课堂教师重点讲解、命题讨论以及自由讨论的混合式教学方法。将课前、课中及课后的每一个环节都赋予全新的体验，为教学过程提供现代化的信息支持，实现教育与信息技术的融合。这样既能提高学生的学习效率，也能让教师实时了解学生的学习效果，有效推动了教学相长。课前教学主要围绕记忆和理解目标；课堂教学密切联系工程实践，重点围绕应用、分析和评价目标展开各种教学活动，重在提高学生工程能力；课后教学围绕创造目标，布置拓展任务。

根据不同层次的知识点组织不同形式的课堂活动，对理论知识主要通过翻转课堂与小组讨论的方式，课前对学生需要讲解拓展的问题进行分解与布置，上课时由学生进行讲解并开展讨论，教师带领学生进行碎片化知识的整合。对四大模块训练的知识点，基于学生从模仿到独立完成再到创新的思路，教师设计例题，细化步骤，学生分组进行计算比拼，累积小组积分。为了进一步提高学生的计算能力，作业计算题不再使用课后题，而是教师重新出题，采取“一组一题”的方式完成。最后，结合课程设计中的模块任务，学生“一人一题”，进行创新设计，这样就形成了从知识到能力再到创新的全方位训练。

（三）注重课程思政，德育和智育并重

课程在思想政治教育方面的目标旨在培养学生的家国情怀，增强学生的职业道德意识，帮助学生逐步树立求真创新的学术志向与科学精神。贯彻价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”的教育理念，不断开发挖掘课程育人资源，以新时代工匠精神为目标，将工匠精神的精益求精、敬业奉献、持续专注等优秀品质贯穿到课程中。根据课程教学内容、要求、特点和学生的思想实际，通过行业发展特点、典型示范工程、事故工程资源推送，从理论和大道理着眼，小处入手，就细部落脚，使思政教育贴近实际、贴近生活、贴近学生，使教学中的育人费时少、作用大，思想教育更加自然有效。

（四）探索多元化课程考核方式

将信息技术引入课程教学，不仅为教学带来了便利，也改变了传统的课程评价方式。探索多元化课程考核方式，加强过程性评价，严格终结性的评价，实现“知识”考核向“知识+能力”考核转变，根据线上学习、考勤、课堂讨论与回答问题、小组总结、线下作业、期末考试等不同方式，对学生给予科学、合理、公平的评价，采取定性与定量相结合、教师评价与学生互评相结合，建立明确的考核指标体系。

三、结论

通过近几年的教学改革与创新，教学质量趋于稳定，教学效果较好，学生的自主学习意识得到了培养，自主学习习惯基本养成，两极分化问题逐渐解决。通过项目式教学，学生能够较好地结合理论与实践，学生评教满意度逐年提高，考试不及格率逐渐下降，学生工程实践能力得到提高。

（一）学生创新实践能力得以提高

近几年课程负责人和团队教师，在钢结构设计、工程结构减震性能、新型钢组合结构柱设计等钢结构相关研究领域，指导多名土木工程专业学生开展大学生创新训练项目，学生的分析和解决实际问题的能力得以提高。

依托结构类专业课程和学科发展方向，组建校级创新创业团队，培养学生优良的创新意识、专业素养和团队协作能力。围绕“钢结构”课程，依托科研项目和大学生创新训练项目，指导本科生发表多篇期刊论文。连续举办结构知识竞赛，提高学生学习专业知识的积极性。积极拓展学生参加学科竞赛和创新实践的广度和深度，让更多的学生参与到竞赛实践中，教师利用周末和假期手把手教学生，在实践中教学相长，助力学生在一个个比赛中不断成长，学生获得国家级和省部级奖励多项，努力实现全过程育人。

（二）项目研究成果初显，教师专业能力提升

在近几年的教学创新改革中，课程团队不断反思、不断改进，目前获得了一定的成果。课程成功获批自治区教学改革研究项目、校级一流本科课程、在线开放课程、混合式示范课程、课程思政示范项目和改革项目。课程负责人和团队获省部级及校级教学比赛奖励多项。编写教材2部，发表教改论文多篇。

（三）借助各类教学研讨会，教学团队在国内外逐步提升影响

随着课程建设的进展，课程教学实践受到越来越多的关注。2022年，课程上线国家高等教育智慧教育平台。在学校线上教学优秀案例征集活动中，课程获学校线上教学优秀课程案例，教师获线上教学优秀教师案例。在教育部土木工程专业虚拟教研室活动中开展了有关“钢结构”课程教学改革的名师示范课，在第六届宁夏高校力学学术研讨会中进行了分会场报告，与会教师表示该课程在教学中融入思政元素，将思政育人与专业课程育人协同起来，实现育德育人目标。教学方法新颖，深受学生欢迎，可在同类型课程中形成示范效应。

参考文献