新工科背景下地方高校“结构抗震设计”教学改革探索

［摘 要］ 在新时代与新工科背景下，分析了地方高校“结构抗震设计”课程的教学现状与不足。通过完善抗震知识教学大纲、改进教学内容与教学方法、与时俱进融入课程思政和建立以学生为中心的考核方式等对课程教学进行改革探索，旨在全面梳理结构抗震设计知识，整合专业教学资源并融入课程思政的目标，培养综合性应用型人才。教学效果调查显示，该教学模式教学内容全面、授课方式得当、课程思政教育有力、考核评价体系设置合理，学生教学接受程度较高，学习效果较好，基本实现了教学与育人的目标。

［关键词］ 结构抗震设计；教学改革；人才培养；课程思政；考核评价

［基金项目］ 2020年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“新工科背景下虚拟仿真实验平台在应用型土建类专业教学中的探索与实践”（HNJG-2020-0724）；2020年度湖南文理学院教学改革研究重点项目“新工科背景下虚拟仿真实验平台在应用型土建类专业教学中的探索与实践”（JGZD2012）；2021年度湖南文理学院芙蓉学院教学改革研究项目“新工科背景下基于CDIO理念的创新型应用人才教学改革研究”（FRjg2120）

［作者简介］ 杨 光（1985—），男，湖南怀化人，博士，湖南文理学院土木建筑工程学院讲师，主要从事土木工程专业教学及土木工程灾害防治与风险评估研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）14-0097-04 ［收稿日期］ 2022-10-11

引言

“结构抗震设计”是高校土木工程专业的主要课程，旨在让学生学习抗震设计理论和抗震设计方法，培养结构抗震设计与施工人才。为了激发学生学习兴趣，提高教学效果，各高校教师对该课程提出了很多教学改革思路与方法。任玲玲、马肖彤等［1-2］为实现地方结构抗震设计应用型人才的培养目标，对课程教学方式进行了改革探索；冯若强［3］在课程教学中融入实际震害的工程结构抗震与防灾知识，取得了较好的教学效果；贾冠华等［4］将虚拟现实技术用于扩展课程实验和实践教学，激发了学生的学习兴趣；潘毅等［5］基于以学生为中心的教学理念开展教学改革，提高了学生的学习积极性，提升了学生的综合素质。在课程思政融入专业课程的新时期，新工科建设与课程思政交叉融合已经成为高等教育新时代发展的新要求和必然趋势。范萍萍、陈丽华、郑晓芬等［6-7］在课程中融入了课程思政教育，探讨了课程思政在新工科及工程教育认证背景下的重要性。

地方高校人才培养定位应紧紧围绕区域经济社会的发展要求，培养德才兼备的综合性应用型人才。因此，在新工科背景下，地方高校需要将“结构抗震设计”课程知识和技术教育“升级”，并与课程思政元素有机融合，真正实现立德树人的根本任务，为人才培养与服务地方经济建设做出贡献。本文以湖南文理学院土木工程专业为分析对象，对新工科背景下地方高校“结构抗震设计”教学改革进行探讨。

一、“结构抗震设计”课程教学现状

“结构抗震设计”是一门涉及知识面广、综合性强、工程实践结合紧密的课程，与土木工程前期基础课程有很大的关联，在毕业设计中同样需要融入和扩展结构抗震设计理论和训练，因此，这门课程在整个人才培养体系中占据很重要的地位。但在现实的教学中存在以下几个方面的问题：第一，在传统教学中，虽然课程安排考虑了先后顺序，但是在实际教学安排中，各门课程教师各司其职，教学内容虽有交叉融合，却很难通过“分”“总”的形式将地震对建筑影响的知识串联起来，导致结构抗震知识点没有形成体系；第二，教学知识内容陈旧，教材缺少最新的地震震害案例和抗震理论与技术，没有及时更新结构抗震设计相关标准规范，也缺乏对地方抗震设防与建筑结构设计相关知识点的梳理与总结；第三，由于“结构抗震设计”课程理论知识较多，与规范结合紧密，课程实践性强但缺少实验与实践环节，重点及难点抽象深奥，且受限于过于陈旧的教学资源和教学方式方法，学生学起来缺乏兴趣，同时课程评价反馈体制不完善，教学效果较差，与新工科背景下的教学要求有一定差距；第四，在课程教学中授课教师专注于专业知识与技术的传授，易使课程教学与思想政治教育脱节，缺少结合新时代和新工科背景下的社会行业发展对学生知识技能与价值观的正确引领。

二、课程教育教学改革与实践

基于新工科理念，“结构抗震设计”课程在教育教学改革过程中应突出学生为本的理念，针对当前课程教学中存在的问题，在课前、课中和课后等教学环节中以学生为中心进行教学设计，体现地方及专业特色，并融入课程思政元素。同时，教师要起组织、引导、监督和推动作用，培养结构抗震设计综合性应用型人才。

（一）完善抗震知识教学大纲

“结构抗震设计”课程以“高等数学”“理论力学”“结构力学”等基础课程为结构抗震理论分析学习的基础，其结构抗震和构造设计的知识点涉及“工程地质”“混凝土结构设计原理”“基础工程”“混凝土结构设计”“房屋建筑学”“砌体结构”和“钢结构”等专业课程，是土木工程专业建筑工程方向毕业设计的重要先修课程。根据对结构抗震设计知识点和人才培养目标的梳理，在修订专业教学大纲时，应统一规划和部署各相关课程的教学大纲，对各课程中涉及结构抗震的知识要点进行分类标注，以便形成完整的结构抗震知识教学体系，避免因任课教师出现变动而导致抗震知识内容教学出现遗漏的情况。

（二）改进教学内容与教学方法

1.优化教学内容。根据抗震知识体系的教学落实情况和“结构抗震设计”课程的教学目标，对教材内容进行优化重构，重新划分教学模块，梳理重点及难点。首先，将教学模块划分成抗震基础知识、抗震计算与设计方法、结构抗震性能与构造设计要求、抗震概念设计和抗震设计新方法新理论这几部分，然后，针对重点及难点知识进行着重讲解。在教学过程中，既要将原有课程的抗震知识进行串联讲解，又要根据当前教学内容对照毕业设计的要求进行知识深化分析，以便承上启下，为学生开展毕业设计打好基础。

2.更新和扩展知识点。基于现有教材中的案例数据和参照的抗震相关标准规范过于陈旧的问题，应及时在课堂教学内容上进行标注和更新。例如，向学生展示中国地震台网最新的强震记录和实时地震数据网页，让学生清楚学习本课程的重要性；将《建筑与市政工程抗震通用规范》（GB55002—2021）等最新标准规范的新变化和新要求告知学生，使学生明白当前结构抗震设计知识的新变化。同时，结合结构抗震新理论和新技术的发展，在地震防灾减灾方面，将地震避险知识作为上课内容，提高学生地震灾害防灾减灾的意识；在技术应用方面，将减隔震技术和振动控制技术应用在上海中心大厦的案例引入课堂，使学生见识结构抗震技术的新发展。这些知识点的更新与扩展更能提高学生的抬头率并引起共鸣。

3.改进教学方式。改进传统的教学方式，综合采用多种教学形式和教学手段，提高抗震知识的传授效率。利用图片、动画、视频等多媒体与板书相结合的教学方式，既能增加课程信息，又能突出课程重点；充分利用现代网络教育学习资源，引导学生通过网络在线课程进行课前预习或者课后复习和巩固相关课程知识，实现线上线下共同促进教学效果。此外，针对结构抗震性能和构造设计模块，在教学内容上增加高校所在地实际工程项目中结构抗震设计和施工要求相关工程案例的教学，并对当地工程建设的地震效应进行评价，对比分析不同抗震设防烈度和抗震等级下建筑结构设计和构造要求的差异。这种案例式教学不仅是教学内容的深化与拓展，更是学生为服务地方建设发展的一种岗位知识培训。

4.增加实践教学内容。由于绝大部分学生都没有亲身经历过地震，对地震震害的认识都是通过网络媒体获得的，结构抗震分析与计算的原理仅凭文字描述很难让学生理解与掌握，因此，很有必要在教学中增加实践教学环节，将理论与实践相结合，增强学生的理性认识与动手能力。但是受教学条件限制，只能通过充分利用线上抗震相关虚拟实验教学资源辅助课程实践教学，实现理论与实践相结合。如，在实验空间网站内引导学生选择进行地震波的传播特点、地震遗址建筑物结构抗震虚拟仿真实验等虚拟仿真实验操作，让学生通过动手操作、地震场景漫游等实验方式，直观地认识地震，了解各类型建筑的震害特点，掌握结构抗震设计的要点，激发学生学习的兴趣。

5.利用好地方专业特色教育资源。作者高校所在城市附近的太阳山在1631年发生过6.8级地震，是迄今为止有记载的华南内陆最大的地震之一，城区场地抗震设防烈度为7度区，基本地震动峰值加速度为0.15 g，是湖南省抗震设防烈度最高的区域之一。太阳山至今仍保留大地震遗留下来的山体断裂痕迹，一直是学校工程地质实习和抗震知识教育的实习基地。学生通过实地参观考察，开展工程地质和地震工程相关知识的收集与研讨，有助于提高对地震产生机理的认识。学校附近建设有科技馆，馆内有地震防灾减灾科普专项，课余时间里学生可以到地震体验室体验不同烈度下地面振动对人体感觉影响的强弱，增强学生对工程建筑结构抗震设防和防灾减灾的意识。

（三）融入课程思政教育

在新时代背景下，高校立德树人的根本任务决定了“结构抗震设计”教学改革需要激发学生的家国情怀和职业道德意识，树立为国家和社会发展做贡献的理想和信心。“结构抗震设计”课程在教学设计中应结合课程内容特色，将思政元素与专业课知识点巧妙融合，通过动画、视频等多媒体教学和虚拟仿真实验形式，引出思政映射点。例如，在抗震基础知识模块，通过感受唐山地震、汶川地震灾害抢险救灾事迹等，了解我国的地震历史与环境，了解所在城市的区域地震动参数以及抗震设防烈度，涵养学生家国情怀，激发学生的爱国热情和责任意识；在抗震计算和设计方法模块，通过对设计方法理论分析和计算公式的推导，教导学生要有规则意识和底线意识；在结构抗震和构造设计模块，通过分析各类建筑的震害特点和抗震构造要求，引导学生主动学习相关规范知识，树立土木工程师的责任与担当；在概念设计和抗震设计新方法新理论模块，通过标志性工程实录、超级工程等案例分享，引导学生理论联系实践，建立全球视野。

（四）基于学生中心的课程考核与评价

采用“课堂表现+课后作业+实践报告+期末考试”的综合考核方式，以明确学生在课前预习、课中交流互动与实验实践、课后作业与知识巩固等各教学环节中的角色与任务。过程评价重点考查学生交流互动的参与程度和提交作业及报告的质量，期末考试重点评价学生对结构抗震设计知识技能的掌握程度和土木工程师核心素养的取得情况。在对学生进行考核评价的同时，要求学生对教学内容和教学方式进行评价，并根据学生的评价与反馈及时改进教学方法，落实到对学生综合能力的培养和提升上。

三、教学效果调查与反馈

在一个教学周期结束后，对参加课程学习的70名学生进行教学问卷调查，详细结果见表1。

对学生教学问卷调查结果和意见反馈进行分析，可以看出：通过完善抗震知识教学大纲、优化教学内容、更新和扩展知识点等，结构抗震知识内容相对全面具体，得到了93%的学生完全认可；通过改进传统的教学方法，增加实践教学内容，采用多种教学形式和教学手段进行教学，同时利用网络虚拟仿真实验共享资源和本地校外教育资源，得到了87%的学生完全认可；在课程思政项目调查中，尽管只有71%的学生完全认同知识和价值传授相统一，但整体认可率较高，说明课程思政融入专业教学的方法取得了一定的效果，仍需要任课教师不断提升自身思想政治教育技能，将思想政治教育与专业课程教学深度结合；在考核评价项目调查中，80%的学生完全认可，但有7%的学生尚不认可，大部分学生配合阶段性综合考核的实行，少量学生由于不按期提交作业或不善于交流互动导致成绩被扣减；在教学效果项目调查中，99%的学生同意教学改革的效果，其中91%的学生完全认可，说明教学改革方式方法有利于学生学习效果的提升。

结语

通过对“结构抗震设计”课程教育教学改革与实践，有助于加强知识结构体系的联系，改进教育教学方式，与时俱进融入课程思政，建立以学生为中心的课程考核评价体系。“结构抗震设计”教育教学的新方式和新方法发挥了积极作用，取得了一定的成效。但在调查反馈中也发现了一些问题，如教师备课与教学组织工作量大、占用学生课余时间较多等。这些问题仍需要在后续教学设计和教学组织中不断优化和改进，以促进学生知识传授、专业技能与德育培养的有机统一。