基于应用创新型人才培养的钢结构课程改革与实践

袁继峰 冷捷 陆永涛

[摘 要]我国建筑业转型发展给钢结构技术发展带来重大机遇，钢结构人才培养需求和要求与日俱增。高等教育改革深入推进，也促使应用创新型人才培养成为钢结构课程改革研究的重要课题。本研究分析了钢结构人才培养现状及存在的弊端，基于应用创新型人才培养的定位，根据钢结构课程的自身特点及钢结构行业人员基本职业素养标准，从课程培养定位、信息化教学手段、多样化考核方式、虚实结合的实践平台建设等几个方面开展钢结构课程改革与实践，旨在提高钢结构课程的教学质量。

[关键词]钢结构课程;创新型;应用

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）08-0141-03

随着中国经济的不断发展，城镇化发展的日益加快，建筑业正注入新的发展活力，尤其是新技术、新工艺、新材料的推广应用，为建筑业转型升级带来生产方式的转变。2016年李克强总理在政府工作报告中提到“发展钢结构和装配式建筑”，住建部在工作报告中强调“推进钢结构于住宅建设试点”，以及钢结构建筑体系与工业化发展模式天然契合，都进一步推动钢结构的规模、运行模式以及相关周边产业的发展[1]，对于钢结构人才需求和要求也与日俱增，但当前高校培养的钢结构相关的设计、施工和管理人员与钢结构快速发展的现状难以达到协调统一。

伴随着建筑行业的发展和国家创新驱动发展战略的实施，高等教育改革也在不断深入。“新工科”探索工程教育的中国模式，工程教育认证对接国际工程教育标准、提升大学生应用与创新能力成为社会、高校、企业的共识。2016年李克强总理在高等教育改革创新座谈会上指出高等教育要培育更多创新型人才。创新型人才通常分为原始创新型人才和应用创新型人才。原始创新是指根本的创新，该类人才主要指学术型人才，而应用创新型人才主要指通过继承创新或消化吸收再创新的人才，对于应用型高校人才培养具有重要的指导意义[2]。因此，钢结构课程培养应定位于应用创新型人才，为建筑行业快速发展的钢结构工程输入更多人才，从而促进行业健康稳定发展。

一、钢结构人才培养现状及弊端分析

（一）行业发展给应用创新型人才带来了新的挑战

钢结构是一门多学科交叉的课程，涉及建筑材料、力学、荷载与结构设计方法、抗震防灾等知识，其应用领域涵盖工业厂房、公共建筑、房地产、桥梁、特种结构等，近十年更是在超大跨、超高层、非规则、装配式等方面得到快速发展，给应用创新型人才培养带来了新的挑战。根据工程认证标准，培养目标不能仅限于毕业时应掌握的知识、能力和素养，而是关注学生毕业5年后能够达到的职业和专业成就，这就决定我们必须将应用创新型人才作为钢结构课程培养定位。

（二）教学方式难以激活应用创新型人才活力

钢结构课程具有明显的“三多三难”特点，即“内容多、公式多、构造多”“理解难、做题难、应用难”，而教师讲解过程时常先入为主地引导，按照自身的理解介绍课程内容，忽略学生的感悟体验，导致课堂教学效果并不是特别好。特别是钢结构课程知识点前后的关联度较大，若某一个知识点没有及时理解，后面跟上就更难了，而当前学生的特点是不习惯到办公室询问老师，而是习惯在网络上寻找答案。同时，钢结构属于实践性很强的课程，学生对于钢结构生产工厂中钢构件加工与制作过程普遍缺乏了解，课堂教学中虽可采用图片、视频形式展示，但面对不断压缩的课内学时以及众多要讲解的知识点，教师通常选择快速跳过，导致课堂越来越沉闷，难以激活应用创新型人才活力。

（三）考核方式抑制应用创新型人才发展

钢结构课程考核方式一般以闭卷考试为主，闭卷考试的优点在于能有效督促学生记住课程中必须掌握的基本知识、理论和技能[3]，然而任课教师在编制试卷的时候，受限于考试时间和试卷体量，都会选取教学大纲中最重要、最具代表性的知识点。片面的考試内容导致学生对课程知识体系掌握不够全面，忽视对学生的学习能力、思维能力、应用能力、创新能力的培养，且闭卷考试答案的客观化、标准化无形中抑制了应用创新型人才思维的发展。同时，课程考核以考试成绩作为学生学习效果单一的评价标准，错位的评价标准导致学生只追求分数，注重考试内容的记忆，而不在意知识理解与再创新。于是，教学过程中信息反馈这重要的一环被打断，教师难以通过考核反馈钢结构课程教学效果，而到毕业设计环节或者学生进入企业时，已经无法弥补。

（四）实践环节难以支撑应用创新型人才培养

钢结构课程的工程实践特点要求学生应具备良好的专业知识应用和创新能力，然而长期以来进入钢结构工地实践是最难以协调的环节。工地项目进度与教学进度之间的时间不匹配，工程项目所在地与校园存在的空间距离，工地项目复杂的现场带来的安全隐患，这些因素导致学校把钢结构实习实训都安排在大四毕业实习阶段，而由于多数实习项目为混凝土结构，导致钢结构实践环节流于形式。同时，钢结构课程对于施工图纸的理解至关重要，而缺乏直观的认识导致学生对于钢结构会算，不会画，对于细部构造更是不懂，这点在课程设计环节体现得尤为明显，究其原因在于实践环节没有支撑好应用创新型人才培养。

二、以应用创新型人才培养为导向，进行课程教学改革

（一）转变课程培养定位

提升学生应用创新能力，专业课程内容设置必须紧跟行业发展及企业需求[4]。首先需要破除传统培养方案的认识，将个人职业发展规划和行业发展动态结合起来考虑，简而言之就是给出毕业生毕业5年左右能够达到的职业和专业成就，按照专业水平、专业能力、社会能力三要素的标准组织课程标准和教学大纲。在确定课程标准与教学大纲后，在研讨教学内容编排时，按照“理解—应用—创新”思想，重新撰写讲稿与多媒体课件，突破以往按知识点串联的授课方法，转变为按岗位需求组织课程内容，对重要的知识点进行深层锻炼。从我校五年多的改革效果来看，这项改革明显提升了学生的创新能力和职业能力。

（二）在线课程助推教学改革

现代信息技术发展给予教育更广阔的平台，打破了教育的时空界限、课堂教室的围墙，也更符合当代大学生获取知识习惯[5]。钢结构课程按照国家资源共享课的标准扎实推动，确定“网络化为平台，数字化为手段，个性化为理念”建设思想，较好地弥补了传统课堂教学存在的不足。我校和上海维启信息技术有限公司共同研发基于BIM技术的钢结构设计与施工教学资源，丰富了在线课程的教学资源，由专业教师提出方案，企业人员完善方案，技术公司实现方案，形成了一种良好的互补，保障了教学资源的正确性和美观性。在线课程实施过程中应注重教学策略，不同于课堂教学中教师和学生之间双向交流，在线课程中的信息流动表现为单向传递，学生处于被动接受地位[6]。因此，在线课程设计的内容应来自钢结构领域工作实际，同时关联理论知识点，这样才能够引起学生的兴趣，启发学生的思考，最终达到应用创新能力的提高。如钢柱的抗剪键设置，在教材和规范中都缺乏详细叙述，而钢结构质量较轻，在使用时受水平荷载影响非常大，柱底会产生很大的剪力，若不合理设计抗剪键将影响钢结构性能的发挥。通过在线课程“抗剪键”专题补充课堂知识，充分利用视频信息可视化的特点，把教学内容的知识结构可视化，并在后面留有思考题，然后进行课堂教学与学生互动，通过在线课程与课堂教学之间点线相连，最后让在线课程成为钢结构教学中的一个有机整体。

（三）创新性理念转变考核方式

闭卷考试虽存在一定的不足，但对于促进知识的学习具有积极意义，作为有效的考核方式仍予以保留。同时，基于创新性教育理念，应将过去单一性考核方式转变为多样性考核方式，注重个性化教育，即增加外出调查、陈述展示、模型制作等环节，并确定与之相匹配的考核标准。如钢结构课程中提出了“课堂微项目—课程设计小项目—毕业设计综合项目”三级实践项目体系中的“微项目”，其中有一个微项目就是要求学生综合所学内容，购买木板、502胶水、螺丝等材料，模拟实际工程中的钢板、焊缝、螺栓等，制作梁柱节点模型。该项目采取小组合作、团队协作的形式，在模型制作中综合应用了钢结构连接、受弯构件等章节内容，充分激发了学生的创新能力。模型制作完毕，通过课堂分享、邀请每组组长打分的方式，使得更多的学生参与“微项目”。这一系列“微项目”都精心设置了考核标准，从团队协作、选材是否合适、构件制作精度和准确性等多个方面进行考核，并作为学生对于钢结构课程掌握与否的重要评价指标。其次，运用在线课程的“微测验”功能，题目设置更为灵活，不必追求答案的标准化，及时的反馈机制有助于教师修订教学进度。最后，在闭卷考试试卷中对计算题出题方式予以改革，借鉴职业资格考试模式，从工程背景引出问题，并将最终所求答案回归工程，改变以往题目直接给出“内力、材料强度、约束性质”等而不知道这些参量与工程之间联系的弊端，将知识的学习和能力培养结合起来。

（四）虚实结合改变实践教育模式

应用创新型人才培养应建立在实际工程案例基础之上，因此面临带学生进入施工现场存在的安全、交通、工期等问题。我校投入资金建设了钢结构实训平台，由教师与企业工人共同设计并制作门式钢架、网架等实体模型。在课程教学中间，发放学生相应的施工图纸，并设置思考问题，在带领学生参观实体模型的同时，启发学生思考，并与施工图纸和教材内容联系起来，通过可触摸的感官让学生直观认识钢结构工程，如图1所示。

实训实验室占地面积大、投资大、单次接纳的学生数量依然有限，虚拟现实技术能够补充实训平台存在的不足。运用虚拟现实技术（Virtual Reality）搭建钢结构虚拟平台，基于Unity引擎、BIM等技术实现钢结构仿真，“可任意拆卸”这个虚拟现实的强项能帮助学生更深刻地理解钢结构。如图2中所示的梯形钢屋架支座节点，能够帮助学生理解支座节点中各类加劲肋、節点板等之间相互作用及连接方式，实现模型的观察及细节拆分，而与实体模型的结合更是启发学生对于其他节点的构造认知，实现了钢结构实践环节多样化、灵活化、随时化，节省了课时，提高了效率。

在管理模式，改变以往由教师为主导的情况，建立由学生为主体的钢结构创新小组，钢结构任课教师、实验室管理教室仅在里面担任辅导教师。除课程教学计划中注明要进行的集中实践外，平时学生可随意进入钢结构实训平台和虚拟仿真平台学习，将由钢结构创新小组学生进行管理，这种模式极大地提升了平台的利用率，保障了实验室高等开发，避免了低效率运行。

三、结束语

对于转型发展高校来说，加快应用创新型钢结构人才培养是解决行业快速发展和高等院校工程教育的重要手段。通过对课程体系定位调整、改革教学手段、转变考核方式以及采用虚实结合的实践环节为培养应用创新型钢结构人才探索出一条可供参考的道路，真正将应用型高校的教育职能与行业发展，以及个人发展融为一体。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 闫延乾. 中国钢结构行业现状和发展趋势[J]. 建材与装饰， 2018（4）：158-159.

[2] 许为民， 张国昌. 应用型创新人才培养四题[J]. 中国高教研究， 2007（6）：63-65.

[3] 孙湘海. 创新能力培养为导向的高校课程考试改革探究[J]. 当代教育论坛， 2018（4）：115-121.

[4] 郑夕健， 谢正义， 侯祥林. 基于国际工程认证要求的钢结构课程教学设计研究[J]. 高等建筑教育， 2018（3）：54-58.

[5] 徐红霞. 关于开展在线课程的思考[J]. 教育现代化， 2019（5）：108-110.

[6] 鲜思德， 吴红朴. 在线课程开发应关注四个基本问题[J]. 继续教育， 2018（10）：51-53.

[责任编辑：钟 岚]