预应力技术在“智慧轨道交通”课程中的教学 案例探讨

朱尔玉 刘磊 朱力 白正伟

[摘 要] 案例教学的主要目的是通过案例来引导学生独立思考，既可以激发学生的学习热情，又可以缓解教师的教学压力。学生普遍反映预应力技术在“智慧轨道交通”课程学习中，知识点多、内容复杂、难以理解，重点结合目前案例教学中存在的问题和发展现状，本着一切以教学为中心的目的，通过案例教学的方式，详细地介绍了预应力技术在“智慧轨道交通”课程中的具体内容，并得出结论：案例教学在预应力技术教学中是完全适用的。

[关键词] 案例教学;预应力技术;案例库建设;智慧轨道交通

[基金项目] 2018年度国家自然科学基金重大科研仪器研制项目“高能X射线CT混凝土结构测试系统”（51727813）

[作者简介] 朱尔玉（1963—），男，山东莱芜人，工学博士，北京交通大学土木建筑工程学院教授，博士生导师，主要从事现代预应力结构研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）15-0129-04   [收稿日期] 2020-12-17

一、引言

案例教学是一种开放式、互动式的新型教学方式[1]。这种新型教学方式可以最大限度地激发学生学习的积极性和主观能动性，对一些难以理解或难以表述清楚的理论，通过指定案例的形式，提前指导学生阅读相关文献和开展课前讨论，形成反复的互动和交流，可以增加学生对理论知识的印象[2]。理论知识印象加深后，教师的讲解可以起到四两拨千斤的效果，通过对各种信息、知识、经验和观点进行整合，来启发学生思维，最大限度地激发学生的课堂积极性[3]。预应力技术在“智慧轨道交通”课程的讲解过程中，很多知识点难以用语言表述，因此给学生留下了这门课枯燥、乏味的印象，这不利于教师教学工作的开展及学生对知识的学习。如何将预应力技术应用在“智慧轨道交通”课程中，通过结合案例教学的理念，将课程中涉及的知识点生动形象地传递给学生，是本文的研究重点。

二、案例教学发展现状与问题

（一）案例教学发展现状

案例教学法最早可以追溯到古希腊、罗马时代，但它真正作为一种教学方法的形成和运用，是在1870年由美国哈佛法学院和企管研究所推广，并从美国迅速传播到世界许多地方[4]。案例教学最早用于医学教学中，主要目的是为了启发学生学习掌握对各种病症的诊断和治疗。20世纪初，哈佛商学院出现了工商管理案例[5]。案例教学在实际课堂中的表现已经引起了人们的广泛关注，其作为一种行之有效的教学理念备受青睐[6]，主要有以下几方面特点。

1.鼓励学生独立思考。在鼓励学生独立思考方面，传统教学是有明显缺点的，而且传统教学内容在实践中往往不够实用，难以激发学生的学习兴趣。通过对实际工程经验总结的教学案例可以更为生动的鼓励学生去思考、创造和发挥，使得枯燥、无聊的理论知识传授变成一种探索式的研究工作，这种转变可以极大地鼓舞学生的学习热情。

2.意识自身的不足，激发学习积极性。在案例教学过程中，会有经验交流环节，在交流过程中，大家往往可以及时地发现自己的不足，取长补短，从而有利于学习进步。

3.引导学生重视自身能力的思想转变。在知识的传授过程中，传统教学理念很少考虑到知识转换为能力的过程，同时一味地通过对书本知识进行死记硬背也不利于将来对知识的深层次理解。而在案例教学中，这种忽视实际能力的培养是不存在的，学生可以直接从案例中汲取知识，从而正视自己的学习实践。

4.重视双向交流。传统教学中，学生往往被动地听课，学习主动性差，有时到最后的测试环节才知道知识点掌握得不足。在案例教学中，学生可以主动跟教师或其他同学进行交流，同时对于问题的思考随时都有教师引导，并提出解决方案，这有利于教师掌握学生对知识点的理解情况，并对症下药，提高课堂效率。

（二）案例教学现有问题

1.案例缺乏针对性，内容不够具体。为了覆盖更多的知识，现有案例多是把重点放在了内容上，范围宽，覆盖面大，直接导致案例缺乏针对性，不够具体。

2.案例来源渠道狭窄，可操作性不强。教学案例按照不同的分类标准也有不同的分类，主要集中在评述案例和讨论案例两个方面[7]。目前大多数高校均没有建立關于案例共享的平台，相反更多的是采取案例库知识产权保护，这也导致教师在开展案例工作的时候积极性不高，无法参照已有的案例资料，同时在一定程度上也不利于案例的开发。

3.案例教学有待进一步推广。随着近年来高校对案例教学的逐步推广，案例教学法得到了大家的普遍认可。案例库的建设是阻碍推广的一个重要原因之一，目前案例库的建设制度并未得到规范化的约束，也未建立一致的共享机制[8]。

案例的采集和采编往往是个人行为，因此案例的使用率比较低，尤其是在预应力技术的使用方面。因为理论知识涉及的范围比较广，内容比较专业，因此案例教学法很难通过单一的案例将具体的内容讲解清楚，案例内容需要交叉设置，这也直接导致了案例教学法推广比较困难[9]。

三、预应力技术在“智慧轨道交通”中的案例教学授课理论分析

（一）“智慧轨道交通”预应力混凝土简支梁

预应力技术在单轨交通预应力混凝土简支梁中的应用，讲解内容主要包括：横截面设计、荷载内力分析、预应力设计和轨道梁扭转配筋分析等四个方面。案例教学过程中主要有重庆轨道交通2号线、韩国大邱市轨道交通3号线、重庆单轨3号线、日本大阪单轨交通线、东京单轨电车羽田线和日本多摩都市单轨线共计7个案例。讲解内容主要围绕上文提及的四个方面内容展开，首先是工程概述，其次是轨道梁截面设计和跨径选取，再次是预应力筋及普通钢筋的设计，最后是预应力相关内容的计算。通过这7个案例可以很清楚地将单轨交通预应力混凝土简支梁的内容讲述完毕。

（二）教学计划

本教学案例的适用对象是有一定实践经验和理论素养的应用型专业硕士研究生，对于没有实践经验的学生，应该将其分散到各个组中，避免他们的集中而影响整体案例的教学效果。多元背景学生之间的交流启发性意义更大，对于案例讲解内容在经验、观点、知识和信息方面的交流会更多些，这也是案例教学的设立初衷。通过充分考虑学生之间能力的差异，在一定程度上缓解了学生之间知识面的差距，从而起到案例教学的教育目的。教学对应的团体是小班组成的课堂，最多40人，小班课堂有利于教师对每个学生知识理解的把握[ 10 ]。

（三）案例备课

案例备课工作安排在了课前，通过教师对案例的进一步温习，标出案例关键知识点转折处的理论知识，同时对案例中人物、事件、结构、问题、背景、数据、观点、结论、悬念等也要做进一步的熟悉，并做好解答问题及引导学生思考的工作。案例的备课工作直接影响教师在课堂上的表现，一名优秀的教师应该提前熟悉案例的各个环节，以及常见的知识点、疑难点的讲解。在案例教学过程中，有时同一个案例会涉及多方面的理论知识，在不同案例中又会体现理论知识的不同方面，这些内容教师在课前备课阶段应该梳理完成。

（四）案例预习

案例的预习工作对象主要是学生，有效的预习可使学生在教师提起相关知识点时产生熟悉感，这种熟悉感往往会激发学生的学习兴趣并加深对课堂上知识点的理解。

案例预习时学生脑海中应该带着问题去阅读，课前给学生布置好预习的任务，其中问题方面的总结主要有以下几条[ 11 ]：（1）这个案例的背景是什么，为什么教师会安排这个案例在本堂课中;（2）案例中涉及的知识点有哪些，哪些知识自己理解不了;（3）案例中涉及的计算方法是否有别的解题过程，文中涉及的内容是否全面;（4）预应力技术在这个过程中有哪些具体的体现。

（五）课堂教学

案例教学在课堂上的体现主要有以下五个方面。

1.教师引导。在案例教学中，教师的主要作用是引导和维护课堂秩序，在这里教师存在的价值是为学生服务，想方设法调动学生的积极性，激励学生主动地思考并鼓励他们去表达和讨论。

2.以学生为中心。案例教学的中心不是教师，不是案例，也不是由故事产生的各种论题本身，而是所有参与案例讨论的学生。在案例教学的课堂中，学生是主角，所有活动应该确定学生的主体地位。

3.以讨论为基础。案例教学的重点不在教师传授而是学生主动去理解，因此这也确定了课堂主题节奏应该是学生积极讨论，有问题或是不明白的地方，积极主动地找组内成员讨论或是找教师解决。组内的讨论可以在提高学生学习积极性的同时，及时让他们认识到自身的不足，取长补短。

4.鼓励学生提出不同的答案。案例教学的目的不是告诉学生谁是谁非，不是给出正确或是错误的价值判断，而是找到理想的答案。优秀的教学案例应该建立在答案的多元化上，多种答案势必会让学生从多个角度思考问题，多种答案还可以解决标准答案枯燥难以带动学生学习积极性的问题。在案例的讨论过程中，学生从多角度理解案例有利于组内讨论，并带动他们学习进步。

5.全民参与。全民参与是指在讨论的过程中，无论成绩好坏的学生都能有发言的机会，只有做到全民参与，才能从真正意义上提高学生学习的积极性，这也是案例教学的初衷。

（六）组织讨论

組内讨论应该参照面试过程中的小组讨论法。小组讨论法是指将一组人选集中在一起就某个话题展开讨论，面试考官在旁进行观察筛选的一种甄选方式[ 12 ]。在案例教学中，教师的作用就是在旁边进行观察的“面试官”，当组内出现不可调和的意见时，主动去引导大家思考，以免引起冲突。组内讨论一般具有很强的针对性，讨论内容均是教师结合案例提出的，能引导学生理解知识点的题目。组内讨论也存在弊端，厘清弊端有利于指导后期的工作。由于班级人数一般较少，学生水平参差不齐，直接导致分组过程无法充分考量学生之间的差距，造成某些组内讨论不够积极。

（七）案例改进

教师每年在教学后期对案例进行总结优化，主要是在结构布局方面根据实际情况做出调整，同时应该适当地补充案例，有些案例不能完整的体现课堂的全部知识，因此应该有一定的案例在内容上重合。预应力技术在智慧轨道交通的教学案例中关于预应力损失和计算、预应力钢筋布置及程序化等方面有待改进，因为内容比较复杂，通过单一案例无法将知识点信息全面覆盖，尤其是在预应力损失原理的讲解部分，应该结合已有的案例进一步的优化。

四、预应力技术在“智慧轨道交通”中的案例教学授课实践

（一）案例实施方式

在授课之前，首先按照上述分组要求完成学生的意见调研，按照学生的意见完成分组，并选出组长。教师在开课前，首先整理出预应力技术相关的知识点，并将知识点分为重点、难点、易掌握点三个部分。通过对往年教学案例所包含的知识点进行归纳汇总，尽量将要讲的内容全都包含在案例中。在进行案例讨论之前，教师通过组长提前将案例课件发给小组成员，小组利用课前时间进行初步讨论，并将学生讨论结果汇总提交至教师处。在进行课堂讨论时，教师应该有重点的引导学生思考，尤其是在预应力损失计算和预应力等效荷载法方面，在课堂讨论之后及时补充相关内容，以避免学生对此部分内容一知半解。预应力技术的相关内容非常多，通过教学案例分层次地将授课内容逐次讲解之后，及时归纳总结，并由组长收集学生的课堂笔记，教师通过查阅笔记来进一步掌握学生对课堂知识的理解程度，为课堂总结和案例改进留下资料。

（二）案例效果分析

结合预应力知识点的特点，和往年课堂教学的经验，案例教学取得的成果是显而易见的，不仅在提高学生学习兴趣方面成果斐然，而且在加深学生知识点理解掌握方面，效果也同样显著。与此同时，案例教学还增进了教师与学生、学生与学生之间的感情，提高了教师授课的积极性，极大地激发了学生渴望学习的激情。但是，案例教学在对知识点的层次划分方面依然存在问题。在案例选取方面，案例重复内容较多，对于像等效荷载法内容的讲解深度不够，接下来的工作应该在增加理论深度方面着重思考。案例教学法本身就是一种动态的教学模式，通过自身的不断完善和改进可以进一步提高案例的质量，与此同时，对案例库的建设也起到了重要的作用。

五、结语

本文通过结合案例教学法，介绍预应力技术在“智慧轨道交通”教学案例的实际使用情况，并结合预应力技术在智慧轨道交通中案例教学的建设策略进行讨论，分析案例教学普遍存在的问题，具体介绍案例教学法在实际应用过程中的步骤和特点。

参考文献

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[12]朱尔玉，刘磊，周超.研究生课程“现代桥梁预应力设计理论与应用”案例库开发[J].中国管理信息化，2017，20（5）：239-241.

Discussion on Teaching Case of Prestressing Technology in the Course of Smart Rail Transit

ZHU Er-yu， LIU Lei， ZHU Li， BAI Zheng-wei

（School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract： The main purpose of case teaching is to guide students to think independently through cases. It can not only stimulate students enthusiasm for learning， but also relieve teachers teaching pressure. Students generally feel that in the application of prestressing technology in the course of Smart Rail Transit， there are problems such as， too many knowledge points， complex contents， and difficulties in understanding. Based on the current problems and development status of case teaching， and taking teaching as the center， this paper introduces the specific content of prestressing technology in the course of Smart Rail Transit in detail through case teaching， and draws the conclusion that case teaching is completely applicable in prestressing technology teaching.

Key words： case teaching; prestressing technology; case library construction; Smart Rail Transit