工程教育认证背景下建筑结构试验与检测课程教学改革研究

2024-04-04周凯袁洪强谢向东

华章 2024年2期

周凯袁洪强谢向东

[摘要]建筑结构试验与检测课程是高校土木工程类专业的一门专业必修课程，该课程主要目标是介绍结构试验及检测方面的理论知识，旨在培养学生的实际动手操作能力。针对目前课程教学存在的一些问题，结合工程教育认证标准及要求，从课程内容、教学方法、考核方式等不同方面提出改革措施，在学习过程中培养学生的自主思维意识与能力，实现教学全过程的跟踪与反馈，提升学生利用所学知识解决工程问题的能力。

[关键词]工程教育认证；建筑结构试验与检测；改革措施

工程教育认证是指由专业机构（中国工程教育专业认证协会）领导开展的针对高等教育机构工程类专业的认证工作。随着高等教育不断发展和完善，工程教育认证受到越来越多高校的重视，目前土木工程专业通过工程教育认证的学校包括清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学等。在高等教育不断改革和发展的新形势下，工程教育认证对保障土木工程专业人才培养过程、提升土木工程专业人才培养质量具有非常重要的意义[1]。

工程教育认证明确了高等教育中立德树人相关要求，分别从学生、培养目标、毕业要求、持续改革、课程体系、师资队伍、支持条件这些方面对高等教育提出了明确的要求[2]，指出在高等教育中应以学生为中心，以毕业要求为主要评价依据[3]，要求在学生学习过程中具有完善的学习、就业等方面指导的相关措施，并且能够对学生在学习方面的表现进行全过程跟踪与评价[4]，保证在学生毕业时能够达到毕业要求，确保能够培养出社会需要的大学毕业生[5]。

毕业要求达成情况的评价分为定量评价和定性评价，两者相互独立，定量评价是建立在课程目标达成情况评价基础之上。针对每个毕业要求观测点，以相关课程目标达成值乘以课程对应权重系数，然后对所有课程进行求和得到。因此，课程教学内容设置、课程目标对毕业要求覆盖情况具有非常重要的作用。在工程教育认证背景下，笔者以所在的长江大学为例，对建筑结构试验与检测课程进行了教学改革研究。

一、建筑结构试验与检测课程概述

建筑结构试验与检测课程是土木工程专业建筑工程方向的一门专业必修课，包括理论和实验操作两部分。课程主要理论内容包括结构试验设计、结构试验加载与量测技术、结构静力试验、结构动力试验、结构抗震试验、结构模型试验、结构可靠性检测与鉴定等。通过课程内容的学习，学生能够对建筑结构一般试验与检测方法的基本原理和测量技术进行一定程度的理解与掌握，并且能够锻炼实际动手能力，为以后从事相关方面的工作和研究打下良好的基础。

依据工程教育认证标准，学生毕业要求应能够覆盖工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和團队、沟通、项目管理、终身学习这12个方面[6]，笔者所在的土木工程专业将这12项毕业要求进行拆分细化，形成了29条毕业要求观测点，每条毕业要求观测点都有对应课程作为支撑。建筑结构试验与检测课程支撑的毕业要求观测点包括：

（一）创新能力

具有创新思维，能够有效解决土木工程专业实施过程中遇到的复杂工程问题。

（二）实验设计实施能力

能够基于科学原理、采用科学方法设计实验方案，并正确操作实验装置，完成实验实施。

（三）实验综合分析能力

能够对实验数据进行收集、处理、分析与解释，通过信息综合得到合理有效的结论，并应用于工程实践。

从课程支撑的毕业要求观测点来看，建筑结构试验与检测要求学生具备一定的创新能力，能够用所学知识解决复杂工程问题，同时要求学生具备较强的实验能力，能够设计实验方案，并能对实验结果进行有效分析。在制订课程目标时，需要考虑对所支撑毕业要求的覆盖情况，课程目标主要包括2条，具体如下：

课程目标1：了解结构试验与检测的目的、任务，掌握结构试验设计的一般步骤，熟悉各种测量技术的基本原理，能够对实际工程问题进行理论建模分析，并与结构试验相结合，具备自主思维意识与创新思维能力。

课程目标2：掌握科学的试验设计方法以及结构试验数据整理、统计、分析以及计算的一般方法，能够合理设计试验，正确操作试验装置，完成试验报告，并采用合理的方法正确有效分析试验数据。

课程目标1能够支撑创新能力方面的毕业要求，课程目标2用以支撑实验设计实施能力、实验综合分析能力方面的毕业要求。

二、建筑结构试验与检测课程教学现状

针对建筑结构试验与检测课程，从课程内容、教师教学、学生学习与课程考核等方面对课程教学现状进行分析。

（一）课程内容比较枯燥，学生学习积极性不高

作为一门专业课，建筑结构试验与检测课程内容综合性较强，涉及的先修课程较多，如材料力学、结构力学、土木工程材料、混凝土结构基本原理等。但是现行课程的内容深度不够，知识点相对表面化，学习起来比较枯燥，并且知识点比较零散，难以形成体系，在教学过程中难以把握侧重点，学生在学习过程中存在知识点碎片化现象。

此外，建筑结构试验与检测课程是一门实践性比较强的课程，就本科生而言，学生实际操作经验相对缺乏，对课程内容比较陌生。例如，在介绍电阻应变片时，很多学生没有实际接触过，对应变片的特点难以理解。因此，学生在学习时，很多知识停留在概念阶段，难以真正理解和掌握，导致学习参与感不强，学习积极性不高，学生的自主思维意识难以得到培养和提升，难以保证对毕业要求观测点的支撑。

（二）教学方法比较单一，难以掌握学生学习情况

传统教学方法形式比较单一，多采用灌输式教学方法，即教学中以教师讲授为主，学生被动接受知识。虽然信息化教学手段能够对这种教学现状有所改善，但这种教学方法难以激发学生的学习兴趣，容易出现在课堂上学生注意力不集中的现象。并且受到课程课时的限制，教师课堂授课时间有限，授课过程中难以和学生充分沟通交流和互动，难以及时掌握学生的学习和理解情况。

（三）考核方式不够完善，难以跟踪学生平时学习

传统的考核方式侧重于课程考试、课堂出勤和实验报告，导致学生在学习过程中不注重知识点的复习和串联，部分学生的目标是通过课程考试及取得高分，并不关心实际掌握多少知识，因此存在考试之前临时抱佛脚的情况，虽然学生能够通过这门考试，但实际上没有真正掌握课程内容，导致学完就忘，难以用所学专业知识解决实际工程问题。

（四）实验教学偏向形式化，学生实际动手能力不强

从课程本身来说，建筑结构试验与检测课程是一门理论教学和实验教学并重的课程，然而在实际教学过程中更加关注理论教学，实验教学往往会在理论教学之后进行，并且实验教学过程中并未让学生真正参与到实验操作中，一般都是教师演示学生重复的模式，学生只是机械性地将实验重复操作了一遍，实际动手能力并没有得到锻炼和提高。

三、结合工程教育认证背景的教学改革措施

在工程教育认证背景下，结合《建筑结构试验与检测》课程支撑的毕业要求，对课程教学不同方面分别进行改革。

（一）优化教学内容，突出课程框架

在教学过程中，结合课程目标，突出重要的内容，简化不重要的部分，重点是建立知识框架。授课时应重点对建筑结构试验和检测的一般程序进行介绍，内容包含主要环节及每一环节的作用和必要性，从整体上建立起结构试验与检测的框架。例如，在讲解建筑结构试验时，将试验环节分为结构试验目的、结构试验设计、结构试验准备、结构试验实施、结构试验分析等环节，重点介绍每一环节在结构试验中的作用，强调不同环节之间的逻辑关系，简化次要环节中具体内容的介绍，使学生在学习时对结构试验建立更加清晰的概念。

除了课本知识以外，在教学过程中应适当增加部分前沿性的知识，满足工程教育认证提出的培养学生解决复杂工程问题的能力。比如，在讲解结构试验量测技术内容时，除了对电阻应变式传感器进行介绍之外，还应介绍目前在土木工程领域广泛应用的压电式传感器及有巨大应用潜力的光纤传感器，不但可以使学生接触前沿知识，还有助于学生对不同传感器原理的理解。

（二）采用多样化的教学方式，提升学生学习积极性

由于建筑结构试验与检测课程与工程实际联系紧密，仅采用讲授的方法显得课程内容相对枯燥，不利于学生学习。因此，在课堂授课中，采用多样化的教学方式，如动画演示、视频演示、实物演示等，能够更直观展示教学内容，提升学生的学习热情。在结构试验量测技术环节，介绍传感器时，以动画的方式展示传感器的信号采集方式，解释传感器的工作原理。同时，由于学生对实际的传感器比较陌生，可用实物展示的方式，让学生能够直接接触到不同类型的传感器，对课堂介绍的传感器的特点有更加清晰的理解。

除此之外，在课堂教学过程中可以采用启发互动的教学方式，增加学生的互动交流，让学生在课堂上有更强的参与感，有助于教师及时掌握学生对于知识点的理解程度，有利于培养学生的创新思维意识以及解决实际工程问题的能力。同时，鼓励学生参加科学研究，在授课时，引入科学问题，鼓励学生查阅相关文献对问题进行解答，以兴趣驱动学生的学习，使学生有更强的学习参与感与成就感，充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习潜力。

（三）建立多元化考核方式，加强对学生学习过程的跟踪与评价

依据工程教育认证的要求，在教学中应对学生在整个学习过程中的表现进行跟踪与评价。在传统的考核方式（闭卷考试、实验操作、实验报告、课堂考勤）上将学习过程的表现纳入到考核中，采用在课堂上设置关于本节课所讲知识的题目的方式，考察学生课堂上听课的情况，并将结果纳入到平时成绩中。考虑到学生在听课过程中无法及时深入掌握课程内容，因此课堂上设置的题目应相对简单，如设置一些相关概念介绍的选择和填空题，主要为考察学生是否在课堂上认真听课。

在教学过程中，设置一些开放性题目作为课后作业，考查学生对课程知识的理解程度和课后复习的情况，并将结果作为平时成绩的一部分。开放性题目的设置应针对重点授课内容，要尽可能接近工程实际。例如，在结构试验分析环节，给定一个工程实际信号的原始数据，让学生用所介绍的信号处理及分析方法对信号进行处理，并对处理结果进行分析，重点考察学生用所学知识解决实际问题的能力。

（四）合理设置实验教学环节，培养学生实际动手能力

在实验教学中，从以往的以教师为中心转变为学生为中心，即在教学过程中，教师不再对具体实验操作步骤进行详细演示，只对实验目的、实验要求等进行简单介绍，并将学生分成小组，由每组学生进行实验设计、实验实施、实验报告撰写等。通过这种教学方法，能够让学生对不同实验环节有更加深入的了解，培养学生自主思考、团队协作和实际操作等方面的技能，满足工程教育认证提出的培养出社会所需要的大学毕业生要求。

此外，在实验课程时间安排上也应进行相应改革，从以往实验课程在理论课程之后的模式改为实验课与理论课交替进行的模式。例如，将电阻应变片粘贴实验和静应变测量及桥路连接实验设置在结构试验的量测技术内容之后，在理论课课堂上讲解应变片测量原理和应变桥路连接方式，在实验课上进行操作，能够有效锻炼学生实际动手能力，有助于巩固学生的理论知识。

结束语

通过对建筑结构试验与检测课程教学现状进行分析，找出教学内容、教学方法等方面存在的不足之处，结合工程教育认证标准及要求，分别从优化教学内容、调整教学方式、改善考核方法、改革实验教学环节等不同方面对课程教学进行改革。这有助于提升学生的学习积极性，提升学生在教学全过程的参与度，使学生对课程主要内容有实质性的理解和掌握，并应用到解决实际工程问题中。

参考文献

[1]王皓磊，尹鹏，江学良.基于OBE教育理念的土木工程人才培养模式构建与实施：以中南林业科技大学土木工程专业为例[J].大学教育，2023（12）：27-30.

[2]孟德光，张立山，龙颖.专业认证下结构力学教学设计与实践[J].内江科技，2023，44（5）：42-43+53.

[3]唐葭，毛廣湘.土木工程专业毕业要求达成评价体系构建与实践[J].湖南科技学院学报，2023，44（3）：97-101.

[4]罗定贵，龙建友，王筱虹，等.工程教育认证毕业要求与课程群对应关系探讨[J].高教学刊，2023，9（20）：60-64.

[5]黄华恢，赵宾杰.工程教育认证为导向的工程力学教学改革探讨[J].教育观察，2023，12（19）：111-114+124.

[6]徐振峰，孙强，胡学友，等.工程教育认证中复杂工程问题解析[J].高教学刊，2023，9（13）：85-88+93.

作者简介：周凯（1990— ），男，汉族，湖北枣阳人，长江大学城市建设学院，讲师，博士。

研究方向：土木工程方面的教学和科研工作。

袁洪强（1988— ），男，汉族，湖北荆州人，长江大学城市建设学院，讲师，博士。

研究方向：土木工程、防灾减灾方面的教学与科研工作。

谢向东（1975— ），男，汉族，湖北襄阳人，长江大学城市建设学院，副教授，博士。