土木工程专业硕士研究生案例教学研究

郭 宏，胡 瑞，张嘉欣

(中北大学土木工程学科部，山西 太原 030051)

1 引言

案例教学在本科生教育中应用相当普遍，尤其在法学、医学、管理学领域得到了广泛应用，但是把案例教学应用到硕士研究生教育中，尤其是土木工程专业硕士专业课的教学中还处于尝试阶段[1]，本文旨在探索案例库建设及案例教学在土木工程专业硕士研究生专业课教学中的应用。教学案例实施的首要条件是合理科学的案例教学模式和配套的教学案例[2]。本课题组以实际工程为基础编写了7个教学案例，初步建立了案例库，并将这些案例全部应用到教学实践中，以探讨案例教学在专业硕士研究生专业课教学中的应用效果并检验所编写的案例。

2 教学案例编写

在确保教学案例质量，理论联系实际的原则下，共编写了7个涉及工程施工实例及新技术应用的教学案例，其中以本地实际工程一手资料为基础编写4个案例；以国内典型工程间接资料为基础编写3个案例，具体情况如表1所示。

表1 教学案例汇总

2.1 案例一：一种坡屋面块瓦铺装施工新方法——山西晋中大学城某学院

本案例为新块瓦铺装施工方法，借鉴目前使用较多的干法施工的优点，新发明的固定瓦钉将块瓦固定在卧瓦层上，坡屋面块瓦松动、脱落的安全隐患得以消除。

这种铺装方法施工工期短，效率高，块瓦装拆简便，成本低，耐久性更好，更环保。从施工工艺理论、瓦钉和卧瓦层组成、施工难点和安全质量措施等方面对其进行了详细介绍。本案例源自一个较成功的发明，通过本案例运用向学生示范创新思维方法。

2.2 案例二：液压爬模施工技术——太原义井城中村改造项目

本案例分为3个部分：工程概况，施工原理、布置及流程，液压爬模优势。首先说明了爬模的工作机理、平台构成及传统模板的特点；其次讲述了全钢附墙爬升施工平台理论参数、施工原理、施工布置和操作平台搭设，重点讲解了爬模施工流程包括架体现场组装、安装附着装置转角处连接等步骤；最后详细分析了液压爬模的优势。通过本案例将抽象、难理解的现代液压爬模施工技术原理具体化，使学生更易理解、掌握。

2.3 案例三：写字楼绿色施工样板——太原龙城壹号项目

太原龙城壹号项目是全国绿色建筑示范样板工程。本案例分为4个部分：工程概况、绿色施工技术、样板引路方法、相关的建议改进总结。首先本项目采用绿色施工技术，场地内设立BIM与VR技术展示区、工具棚、工艺展示区。其次，在任一分部分项工程正式作业前作出样板示范、规范作业要求。最后在确保交工及时、品质提升、造价合理的前提下提出切实建议。将空洞、抽象的绿色施工通过案例展示出来。

2.4 案例四：人工挖孔后压浆灌注桩施工技术——山西晋中大学城某学院

本案例分为4个部分：技术简介、工程概况、施工特点、作业方法。首先说明了人工挖孔和后压浆技术的工作机理。其次通过对比人工和机械两种作业模式，说明选人工挖孔后压浆灌注桩的优势。通过案例展示了人工挖孔桩施工工艺，并对其开挖方法、护壁施工、钢筋笼吊装、混凝土浇筑、后压浆、质量检验等问题进行了探讨。

2.5 案例五：超高建筑玻璃幕墙技术——上海中心大厦

本案例分为4个部分：工程概况，内外幕墙构造，单元式玻璃幕墙，BIM技术应用。首先，介绍上海中心大厦主体外墙创新使用的内、外双层曲面玻璃幕墙构造体系。其次，针对该复杂玻璃幕墙是由幕墙单元组成的情况，介绍了幕墙单元的施工工艺。该技术节省了时间，提高了项目的工业化水平和安装效率。最后，本项目利用BIM技术进行临时施工模拟及幕墙深化设计。通过本案例生动展示了多层幕墙、曲面幕墙及BIM应用。

2.6 案例六：装配式建筑剪力墙施工技术——周康航扩展基地

本案例分为3个部分：工程概况、预制夹心保温外墙体(PCTF体系)、预制剪力墙螺栓连接。首先，本项目采用自主研发的PCTF体系，即在外墙板内侧集成保温层并与混凝土整体现浇形成预制构件，具有热稳定性好、可粘性好、不易发生火灾等优点。其次，使用螺栓连接，对剪力墙而言，螺栓传力较套筒连接更为轻便、低价、质优，将灌浆料灌入后会增强其连接性能。通过本案例掌握中低装配率装配式建筑的基本施工内容。

2.7 案例七：装配式框架结构施工技术——杭州多层电子工业厂房

本案例分为4个部分：工程概况、预制双T板、预制华夫板、总结与展望。首先，说明双T板的概念、工艺流程、适合领域、生产过程、应用和五大优点。其次，为满足承载能力强且质轻的要求，采用预制华夫板，介绍了华夫板的概念、应用、设计和优点。最后，本项目采用的预制构件免支模、安装方便、节省工期，有助于推广绿色建筑，改善施工环境。通过本案例可熟悉解装配式精密厂房的最新设计、施工技术。

参考中国专业学位案例教学中心关于工程管理硕士专业学位案例撰写规范的要求[3]，还编写了相配套的案例使用说明作为案例的组成部分，包括教学目的与用途、背景信息、启发思考题、知识点、实际应用分析、关键部位与要点、建议的课堂计划、工程案例现状、附件等九部分，确保案例的规范化、标准化。

3 在《建筑业新技术与工法案例》课程中的应用

《建筑业新技术与工法案例》是中北大学特有的研究生培养课程，当前，新技术教学方法仍偏向传统理论的形式，忽视了工程施工实例应用。本课程在课堂中运用上述7个案例，鼓励学生按照自己现有知识储备进行案例解析，以提高其学习主动性，同时达到活跃课堂氛围的目的。结果表明，这不仅可以提升学习效率、转变传统教育被动教学模式，而且可提升学生学习兴趣，增进知识的吸收、掌握以及应用。采用的案例教学技术路线如图1所示。

本课题的研究对象为中北大学2017级土木工程20名专业硕士研究生，分析其在《建筑业新技术与工法案例》课程课堂教学效果，选取对比实验，对10名研究生采用案例教学法，另外10名研究生采用传统教学法。7个案例共计14个课时，每个案例2课时。通过教学实验，比较分析教学效果，逐步完善并推广案例教学模式。

图1案例教学技术路线

本次课程采用传统方式进行打分，以量化本课程教学效果。注册结构工程师、建造师职业资格考试越来越趋向于考核施工技术的实际应用能力。基于此前提，在试卷中首次引入案例分析题。在试卷内容上，两组样本一致，以此分析案例教学与传统教学各部分的得分情况，从而评价案例教学课堂效果。此外，通过小组讨论的形式，对两种教学方法培育下的研究生进行访谈，讨论本课程案例教学和传统教学中存在的缺陷及课堂认可度，进一步分析讨论行之有效的改进措施。

针对考试分数的分布，选取SPSS 22.0统计软件输入并查验数据，计量分数用平均值表示，使用t检验对不同题型的得分情况和两种样本的平均值进行差异性比较分析[4]。差异具有统计学意义的条件是P小于0.05。运用统计学方法分析两种教学方法下研究生期末考试成绩的组成，t检验结果表明，两种教学方法培育的研究生，课程期末试卷各题型分数差异均具有统计学意义(t﹥3，P﹤0.05)，包括试卷总分、简答题、名词解释、案例分析题，且当P<0.01时即认为案例教学和传统教学两种方法对研究生考试分数的影响达到极显著水平，即采用案例教学方法授课的研究生的考试分数极显著高于采用传统教学方法授课的研究生的考试分数，结果见表2。

表2 案例教学与传统教学考试成绩比较

通过分析得知，与传统教学相比，案例教学法在建筑业新技术概念识记和理解方面具有显著优势，且在促进学生对新技术的理解和应用方面具有较好的引导作用。通过组织学生进行小组讨论，发现采用案例教学方法授课的研究生对本课程的满意度较高，比如在课程学习兴趣、对知识点的理解、学习的主动性、教师的讲解方式等方面，普遍高于采用传统教学方法授课的研究生。

4 分析讨论

由于其专业选修课的定位《建筑业新技术与工法案例》课一直得不到学生的重视，学生对学习对象缺乏兴趣，造成了较为压抑的课堂氛围。通过案例教学本课程打破了传统的教学理念，以学生为核心，采用丰富多彩的方式设计课程以增加课堂活跃度，使教学效果得以保障。

案例教学所需要掌握的知识点、知识的应用等都体现在案例中，通过案例教学学习的知识是具体实在的，更具有真实感、亲切感。案例教学极大提高了学生学习的兴趣和主动性，同时加固了学生对新技术的掌握和知识点的理解，取得显著的教学效果。案例教学在土木工程专业硕士研究生教学中的应用尚处于摸索阶段，值得推广的方式方法仍在探索中。在教学及随后的研究生访谈中发现，本文所述的案例教学仍然存在以下值得改进的方面。

4.1 案例的编写

教师在授课过程中要解决的首要问题是选取恰当的案例[5]。因为，生动的案例在促进学生领悟新技术的同时可以提高其学习自发性。合适的案例编写要求教师具备丰富的现场经验和扎实的理论基础。课题组在编写案例时，通过实地走访、学生实习等方式，在建筑企业进行调研，对研究生所掌握的理论知识在工程实际中的应用情况有了初步了解。为了保证教学案例的实用性和可行性，往届学生也参加了部分案例的编写。

4.2 有限的授课学时

在案例教学进程中，研究某一案例时，不免会触碰很多技术领域，比如建造一栋装配式建筑，不仅仅包括传统建筑设计内容，还与预制构件拆分、节点连接、构件制作、运输、验收等诸多规范有交叉融合[6]，研究生必须有丰富的知识储备才能学好这一案例。在本次教学实践中，为改善课时较少的问题，课题组在课前预习阶段，通过互联网向学生先行发送案例资料，使学生在正式上课前有充足的时间熟悉案例，鼓励其自行搜集资料并针对案例中提及的新技术进行整理，初步构建知识网络[5]。同时，为了引导学生更好地理解案例，将一些简单的思考题引入了案例资料中。

5 结语

案例教学在《建筑业新技术与工法案例》课程中应用取得的教学效果好于预期。将建筑工程的真实工程实践和理论知识相结合，通过具体、生动的案例学习，了解建筑业新技术，激发学生的学习热情和主动性，提高了学生在讨论分析中理解专业知识并将其灵活运用的能力，符合土木工程专业硕士研究生教育和“土木工程师”的培养目的。所编写的案例在使用过程中也发现知识点过多、关键点不突出等问题，需要不断完善。同时，作为案例教学的基本案例，本次编写的7个案例在数量上存在一定的局限性，在以后的教学实践中，还需要不断增加案例数量，丰富教学案例库，将案例教学推广到本专业研究生教育的更多专业课程中。