结合工业界需求的“水工钢结构”课程教学改革思考

谯雯 刘远

摘  要：随着社会生产和科学技术的发展，高等工科教育在为工程行业培养技术人才方面，有了新的更高目标。“水工钢结构”课程是水利水电工程专业重要的专业课程之一，在培养学生系统的水利工程知识和综合分析问题、解决问题的能力方面发挥着重要作用，因此对“水工钢结构”课程进一步优化势在必行。文章从目前“水工钢结构”理论教学和实践环节中学生学习和训练效果不够理想的实际情况出发，探讨了几方面的优化建议，认为教与学的匹配度，学生的学习态度，实践环节的强化程度，完善的学习成效评价体系，是提高教学质量和实践训练效果的关键。

关键词：水工钢结构;课程实践;教学方法优化;教学质量

中图分类号：G642       文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）02-0149-04

Abstract： With the development of social production and science and technology， higher engineering education has a new and higher goal in training technical talents for the engineering industry. "Hydraulic steel structure" course is one of the important professional courses of water conservancy and hydropower engineering major. It plays an important role in cultivating students' systematic knowledge of hydraulic engineering and their ability to comprehensively analyze and solve problems. Therefore， it is imperative to further optimize the course of "hydraulic steel structure". The current "hydraulic steel structure" theory teaching and practice middle school students' learning and the actual situation of the training effect is not ideal. The paper discusses several aspects of optimization advice， think that the matching degree of teaching and learning， the students' learning attitude， practice of intensive degree， improve the learning evaluation system， is the key to improve the quality of teaching and practical training effect.

Keywords： hydraulic steel structure; curriculum practice; teaching method optimization; teaching quality

引言

高等教育与社会生产、科学技术的结合是现代社会发展的重要趋势之一，这一趋势在高等工科教育中表现得更为突出。培养适应我国工业化需求和经济全球化发展趋势的高质量各类型工程技术人才，是我国高等工科教育的目标[1]。学者根据我国国情提出了未来工程师应具备工程实践能力;多学科背景以及多方面的能力;职业道德以及社会责任感等主要品质。为此，我国高等工科教育从专业设置，学科和专业分类，工科教育培养目标，实践能力培养，国际工程教育认证，树立终身教育的理念等方面加强对工程教育的优化[2]。

2018年，华南农业大学水利水电工程专业以国家认证标准为指南，通过了IEET工程及科技教育认证，以促进人才培养质量的不断提高和专业核心竞争力、行业影响力和社会贡献度的不断增强[3]。作为水利工程的专业教师，如何对所讲授的专业课程进行课程体系优化，具体贯彻实施以产出为导向、学生为中心、持续改进的认证理念为引领的教学指导思想，增强学生的创新思维和实践能力，是目前需要积极改善的情况[4]。

对理论知识的综合应用能力，良好的口头和书面表达交流能力，团队协作能力，分析问题、解决问题的能力以及创新意识，是高等工科院校所培养的工科生应具有的符合工业界需求的重要指标。“水工钢结构”这类理论性和实践性均较强的课程，在培养工科生的这些技能的过程中发挥着非常重要的作用。为加强对学生以上能力的培养以及秉承持续改进的理念，对我校“水工钢结构”课程体系进行优化，對于今后的“水工钢结构”的理论课程教学及实践课程指导均具有非常重要的意义。

一、“水工钢结构”教学过程中存在的问题

“水工钢结构”是水利水电工程专业的主要专业课

程之一，理论性和实践性均较强。正如在大学期间每门课程一样，学生都希望通过“水工钢结构”课程的学习，获得这门课对他们未来职业生涯的最大价值，即：对他们未来职业最实用的知识和技能。同时，教师也希望自己的“水工钢结构”课程能够为学生提供最大的价值。但是从课堂教学效果和学生反馈信息来看，实际情况和理想状态还存在很大差距，问题主要来源于以下几个方面：

（一）学生学习方式与教师教学方式之间的矛盾

学生学习方式方面：每位学生都有着自己独特的个性和思维习惯，他们的学习方式也存在着大小不同的差异。首先在接收知识信息阶段：有的喜欢通过文字;有的喜欢通过图片、表格、数字;有的喜欢通过声音的方式。其次，在对所接收的信息进行分析处理阶段：有的偏感性，擅长凭直觉和记忆;而有的偏理性，擅长逻辑推理，归纳演绎。另外，在对知识加深理解阶段：有的学生擅长通过交流讨论的方式;而有的学生擅长通过独自内化的方式。在学习过程的顺序方面，有的学生习惯于按逻辑顺序，按部就班地学习并掌握所学知识，并能够逐步将所学知识用于解决一些问题;而有的学生需要在将所有知识学完以后，在建立了知识与知识之间完整的联系之后才能够开始逐步解决一些问题，否则缺乏对所学部分知识的理解和认识。这部分学生在学习过程中，可能在某一个阶段表现不太好，但是当他建立起知识的全局观以后，往往能够更好地理解所学内容，并能更好地将其应用于解决实际问题。教师授课方式方面：不同教师的授课方式也各不相同。在有限的学时范围内，有的偏重讲授，有的偏重演示和讨论;有的注重理论，有的注重应用;有的强调记忆，有的强调理解。学生在课堂上所掌握的知识量，主要取决于他们自身的学习能力、课前准备和课后练习情况，以及他们自身的学习方式与老师的授课方式的匹配度。

有的学生擅长的学习方式较多，而有的学生擅长的学习方式较少。当学生擅长的学习方式与老师的教学方式不匹配时，学生可能就会对这門课程表现出消极或者厌学情绪，从而导致学习不专心，出勤率低，考试成绩不理想，进而影响自信心和对专业的认可度，甚至可能出现转专业的情况。而老师也可能因为学生长期的不佳表现无法得到解决而对学生逐渐失去信心，甚至怀疑自身的教学能力。但是学习成绩不够优秀的学生在将来未必不会成为优秀工程师，若能让这些学习状态暂时表现不佳的学生始终保持自信心，将对他们未来的道路影响深远。因此，如何让自己的教学方式被大多数学生所喜欢，以及在讲授“水工钢结构”这门理论和实践性均较强的课程时，需注重哪些方面的教学形式显得尤为重要。另外，如何让那些学习方式较为独特的学生，也能适应自己的课程，也是非常值得老师关注的问题。

（二）课程性质与课程难度之间的矛盾

近年来本科教育改革要求大学生不仅具备扎实的专业知识，同时要具备厚基础、宽口径的知识结构。因此，一些高校的通识教育课程课时量增加，“水工钢结构”等一些专业课程的课时量被压缩，或被设置为专业选修课，使得学生对这门课的重视程度也逐渐降低。另外，由于这门课程涉及到较多的有关物理、力学、数学等方面的知识，课程难度大，知识点多。在只有32学时的情况下，难以将钢结构的材料、连接，钢梁、钢柱、钢压杆、钢桁架的强度、刚度、稳定性等所有内容讲得全面和透彻，因此学生对这门课程有很明显的畏难心理，进而更加影响其学习效果[5]。因此，如何提高学生对这门课程的学习兴趣，同时，让学生在学习过程中能够对课程内容深刻地理解和掌握，并能将其用于解决水利水电工程领域以及其他相关工程领域中的实际工程问题，是教师在进行教学方式优化时需要重点考虑的问题。

（三）实践环节的学习成效不够理想

“水工钢结构”课程设计是“水工钢结构”教学中一个重要环节，是培养学生理论联系实际的一次专题实训环节。通过对典型的、有代表性的已建或在建工程的实际资料分析，结合生产实际，进行平面钢闸门设计，以提高学生的专业基本技能，为毕业后尽早适应工作打下基础。因此，如何合理有效地安排课程设计环节显得尤为重要。

目前华南农业大学水利水电工程专业的“水工钢结构”课程结束后安排为期两周的课程设计，通常是在理论课结束后再布置课程设计的内容。仅有两周的设计时间使得学生无法充分思考工程设计问题，多数学生只是一味地套用课堂所讲的规则和公式去完成课设任务，缺乏自己对设计的思考、理解和创新意识，达不到能够解决实际工程问题的效果，与工业界要求差距甚远。

（四）学生学习成效评价体系不全面

在对学生最终的学习成效进行评价方面，对于大多数的工科课程来说，通常主要是通过采用填空题、选择题、判断题、计算题、简答题这样的形式来考察学生对定量问题、封闭式问题的掌握情况。当问题的答案很明确，而且不涉及到个人观点时，这样的评价方式简洁和较为客观。这种评价方式也存在不可避免的缺点，它不能完全反映学生对知识的掌握程度和学习的努力程度。为能够全面、综合的对学生的学习成效进行评价，需要采用一种公正而全面的过程性学习效果评价机制，而且需要注重通过过程性考核和结果性考核的有机结合，来完善“水工钢结构”课程的学生学习成效的考评机制。由于过程性评价不像期末考试那样容易做到较为客观的公平公正，因此，为尽量避免学生对自己的平时成绩所期待的分数与老师给出的实际分数不一致而产生消极情绪，如何保证过程性考核的可靠性和公平性是教师需要重点考虑的问题。

二、“水工钢结构”课程教学改革设想

（一）优化理论课教学

教学内容方面：根据学生的不同学习特点，充分准备教学资料，从图片、数据、流程图、虚拟仿真实验、工程现场视频等各角度对课程内容进行诠释，以适应各类学生的学习特点。对课程内容化繁为简，重点突出，减轻学生学习负担，重点培养符合工程师要求的学生。结合工程实际案例，以解决实际工程问题为出发点，提高学生的学习兴趣，让学生能够亲身感受到自己所学知识是如何解决实际生活问题的。通过引入国际国内最新科研成果，提高学生的学习兴趣。让学生了解自己所学知识的重要性和未来的发展前景，在重点培养符合工程师要求的学生的同时，增强优秀学生的科研兴趣，为科研界培养人才。随着钢材生产技术及加工工艺的创新发展，加之钢结构具有的强度高、自重轻、抗震性能好等诸多优点，使得许多新型钢结构型式不断涌现，钢结构的应用范围越来越广。另外，随着人类社会的进步，工程与自然、社会、经济、技术的协调和可持续性发展越来越受到重视和关注，而高等工程教育应该为此发挥积极响应和推进作用。因此教师应让自己的教学内容紧随时代的发展，体现时代特色，及时向学生介绍钢结构的新工艺、新技术，强调水工钢结构可持续发展的重要性，努力增强学生的生态文明及可持续发展意识。

教学形式方面：通过以学生为中心的课堂教学代替以教师为中心的课堂教学形式，兼顾不同学生的学习特点，以提高课堂成效。通过结合实际工程案例提出与课堂内容相关的一个特定问题，培养学生独立思考问题的能力，也有助于评估学生在特定问题上的知识水平和学习效果。在讲课前强调课程内容的适用性，同时也介绍从过去到现在知识状况的进步，以及未来发展的思路。每堂课前留几分钟让学生自己思考，同时也鼓励学生相互合作解决这个特定问题。比如事先将学生分成若干小组（3至6人一组）。小组有五、六分钟的时间讨论课堂中要介绍的理论是如何解决实际问题或案例。每个小组指定一位发言人，在讨论结束后向全班同学介绍这些想法。这个过程在教师授课开始前大约需要10分钟。在这个过程中，学生将会把实际案例中的问题视为自己需要解决的问题，进而增强了他们的课堂参与度，增强他们的学习动机。课外给学生布置适当的作业，并留一些开放式作业。线上线下相结合，引导学生多形式学习，积极利用网络平台的优质教育资源进行课前和课后的学习。教师可以通过学校的“在线”教育平台提前发布课程材料供学生预习和分配学习的任务。学生可以通过“在线”教育平台提出各类专业问题，发表自己的见解，还可以及时跟老师反馈自己的学习情况，老师也能够及时对课程作出相应地调整和改进，同时也能更进一步促进老师与学生的交流。

（二）强化课程实践环节

培养学生良好的表达交流能力，分析解决问题的能力，将理论知识用于解决实际问题，解决复杂工程问题的能力，以及良好的团队合作意识，是高等工科院校在培养能够适用社会发展和行业需求的工科生时需要重视的问题。大学阶段的课程设计在培养工科生的这些技能的过程中发挥着非常重要的作用。为加强对学生以上能力的培养以及解决目前“水工钢结构”课程设计存在的问题，拟从课程设计内容、形式、时间安排、考核方式等方面進行改进[6]。

1. 选择几个典型的、具有不同功能的实际水闸工程资料作为背景材料。这样不仅可供学生自主选择，而且可尽量避免学生的设计内容相同，以促进学生根据不同的工程实际情况独立自主完成设计。2. 在理论课开始阶段，将课程设计的内容发布给学生，让学生有尽可能多的时间熟悉和了解需要完成的课程设计内容，以便学生可以根据自己的学习情况自主选题。学生可以按照自己的学习进度，与小组成员协商讨论，提前自主选题，根据自己的情况独立完成学习目标。这样不仅可以促使学生积极查找、搜集各类资料，积极寻找问题、分析问题和解决问题，并且可加强学生之间，师生之间以及学生与工业界人员之间的交流。在此过程中，老师应随时关注和了解学生的进展情况，在注重学生的个性化培养及终身学习能力培养的同时，给予学生充分的引导。3. 在课程设计过程中应加强对学生环保意识的培养。设计不仅仅从稳定和安全方面考虑，还要考虑设计与自然、社会、经济、社会之间的相互协调关系与可持续发展性。当学生在设计过程中，综合考虑了能源与材料的损耗问题，长短期经济效益，先进的科学技术，施工效率，维护和运行能力，材料的选择、还原、回收、再利用、处置等可持续发展技术中的一项或某几项时，可根据实际情况对最后的成绩进行加分。4. 在课程设计中除了让学生采用传统的手算方法以外，还需引导学生积极使用ANSYS、ABAQUS等各种力学分析软件进行设计或校验，以及充分利用大一阶段所学的C语言，或当前流行的Python等编程语言编制小型计算程序，以提高设计效率和巩固提高学生的编程能力。另外，要求学生熟练使用AutoCAD软件进行绘图，以充分展示自己的设计成果。这样不仅巩固学生的绘图能力，提高绘图效率，同时为毕业后进入工程界工作，尽快适应工作岗位打下坚实基础[7]。

（三）完善考核评价机制

如何对学生最终的学习成效进行评价呢？对于卷面考试题型，除了设置定量问题、封闭式问题，再适当增加开放式问题。制定详细、全面、具体的过程性考核评价机制。根据教学期间学生特点等具体情况，灵活调整二者的权重，注重过程性考核与结果性考核的有机结合。

如何保证过程性考核的可靠性和公平性是教师需要重点考虑的问题。可靠性方面：教师可以在学期的不同阶段，对学生的课前准备、课堂交流讨论、课后作业完成情况等方面对学生进行评分。教师也可以让一两名优秀学生作为自己的助教，让他们对全班同学的情况进行打分，几者取平均分。公平性方面：制定一个详细的能够反映学生对知识的掌握情况以及个人观点组织能力，书面和口头交流表达能力等多方面能力的平时成绩评分标准和细则，根据重要性的不同分别设置每一项的最高分，以及设置哪方面的加分项。另外对于“水工钢结构”课程设计阶段，学生完成的设计报告和图纸也要分别制定详细的个人和小组评分标准和细则。在课程开始之前告知学生评分标准和细则，让学生知道最终课程所给出的成绩包含的哪些方面和项目，学生自己需要如何做才能够让自己满足这些要求。另外，教师在评分时应严格按照事先制定好的评分标准。平时成绩和期末考试成绩根据制定的权重，给出学生学习这门课最终的成绩。

当我们制定好详细的评分标准和细则后，也会使得老师对学生平时成绩的评分过程变得简洁，高效，而且更加可靠和公平公正，尤其是在有1-2名助教的情况下。学生也能够通过自己所取得的各项分数，了解自己与老师所期待的学习成效之间的差距，并且他们会更加了解自己的短板，更清楚自己需要提高哪方面的能力。同时也培养学生良好的学习习惯和态度，促进培养学生终身学习的能力。因此，制定详细具体的评分表并严格执行，对于考核评价机制能够起到良好的改善作用。

三、结束语

目前我国钢结构正处于高速发展期，随着钢材质量的不断提升，钢结构越来越广泛地被应用于各类大型水工及建筑结构，“水工钢结构”课程如何适应学科及社会发展需求，为社会培养具有扎实的钢结构知识的优秀技术人才，是教师需要结合产业发展需求和教学实践而不断总结和反思的问题。因此，采用以结合产业发展需求、业界反馈信息、专业人才培养目标以及教学实践经验，开展教学改革课题研究是本文的特色。另外，在期末考试题型中设置合适的开放式问题，优化结果性评价。通过采用同人不同阶段，不同人同一阶段的过程性评价方法，以保障过程性评价方式的可靠性;通过采用制定详细的，能够反映学生多方面能力的过程性考核评价标准和细则，以保障过程性评价方式的公平性。通过分析总结教学实践期间的具体情况，不断优化结果性和过程性考核的权重，促进结果性和过程性考核的有机结合，是本文的创新点。同时，教师应注重自身专业能力的持续成长，除了需要不断更新教学方法和体系，还需要通过进入企业进行学习交流，加强与工业界的行业交流，积极承担社会服务工作等方式，丰富自己的工程经验，结合社会需求不断更新课堂内容，提高教学质量和成效，从而培养理论知识和实践能力均较强的复合型人才。

参考文献：

[1]教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[Z].

2011-1-8.

[2]蔡映辉.改革开放三十年我国高等工科人才培养回顾及评述——基于教育政策的视角[J].国家教育行政学院学报，2008（12）：17-24.

[3]华南农业大学水利水电工程专业工程教育认证（EAC）自评报告书[R].2018-7-20.

[4]陈菊香，黄铭，魏松，等.“水工钢结构”理论与实践一体化教学改革探讨[J].山西建筑，2019，45（2）：233-234.

[5]杨敬林，王璟.“水工钢结构”课程教学方法探讨[J].当代教育理论与实践，2011，3（2）：67-68.

[6]姚惠芹，彭朝福.水工钢结构课程设计教学的实践与思考[J].中国电力教育，2011（22）：101，106.

[7]李会军，李宗利.关于“水工钢结构”课程教学改革的思考[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2014（12）：7-9.