基于OBE教育理念的钢结构混合式教学方法探索.pdf

:./.基于 教育理念的钢结构混合式教学方法探索张艳敏 李 正防灾科技学院土木工程学院 河北三河 摘 要:传统的钢结构教学与人才培养方式已无法满足钢结构行业对土木工程专业人才的需要 本文把 教育理念融入钢结构线上线下混合式教学方法中逆向制订考核方案和教学计划正向实施于教学全过程以学生为中心注重兴趣激发和能力培养有效促进了学生学习效果的提升关键词:教育理念混合式教学钢结构教学改革 钢结构具有轻质高强、力学性能好、施工周期短、绿色环保等多方面优点推广钢结构对于我国推进绿色建筑和建筑工业化促进建筑业产业升级具有重要意义 我国钢厂量已连续多年位居世界第一钢结构产业规模巨大在体育场、机场航站楼、高铁候车厅等大型公共建筑超高层建筑、工业厂房、大型市场及仓储结构等各类建筑中都有广泛应用 钢结构行业的蓬勃发展需要大批具备扎实的钢结构专业知识及良好的实践应用能力的新工科土木工程专业人才这对土木工程专业在钢结构课程教学和人才培养上提出了更高的要求 传统的“重理论轻实践、重讲授轻应用”的钢结构教学方式已无法满足当前的实际行业需求进行教学和人才培养方式的改革是十分必要的()教育理念又称成果导向教育是一种以成果为目标导向以学生为本采用逆向思维的方式进行课程体系建设的先进教学理念 该教育理念秉持“以学生为中心以目标为导向注重能力培养、质量持续改进”的教育教学模式引入我国后逐渐成为教育改革的主流理念在全国很多高校的教学建设和改革中得到应用和推广 当前信息技术快速发展线上线下混合式教学已成为一种常态化的教学模式作者把 教育理念应用于混合式教学全过程在钢结构教学方式改革上进行了初步的尝试与探索 以课程目标为导向采用了“先明确考核方案后制订教学计划”的逆向课程设计和全过程评价方式.能力培养融入教学目标制订课程考核方案课程教学目标是课程教学和效果评价的依据决定了课程教学实施的方向 我课程组根据钢结构行业对学生应具备的专业知识和能力素养方面的需求结合我院土木工程专业人才培养和毕业要求的指标体系凝练出“材料、连接及结构设计等理论知识的识记与应用能力”“基本构件与连接的设计与计算能力”“常见结构的分析与建模计算能力”“钢结构的识图、绘图能力”“规范标准的理解与运用能力”等培养要求并将其与课程各个章节的教学内容和教学重点相结合内化为钢结构教学内容体系中的课程学习目标和知识点并融入课程考核体系的全过程在课程教学开始之前依据教学目标修订教学大纲制订好明确具体的考核方案并在后续教学中严格执行本课程考核方案采取“平时成绩期中考核期末考核”的成果评价方式考核指标及权重与课程目标和教学内容相统一过程考核与成果检验并举重在考查学生全过程的学习效果 其中平时成绩主要考查学生的课堂表现、随堂测试和课后作业三个方面学生学习情况应全部通过长江雨课堂线上平台统计记录以保证数据的真实可靠 期中、期末考核采用传统试卷形式考查试题数量比例应与各考核指标及其权重保持一致且保证一定量工程应用类题目的比重 一般期中考核采用开卷形式题目以分析计算及应用类型为主而期末考核则采用闭卷统一组织形式题目兼顾识记、分析、计算、设计等多方面要求且基本涵盖课程教学内容命题中注意期中和期末考核内容侧重点的区别.成果导向逆向设计正向实施以前述考核方案为依据逆向制订课程的教学计划进行课程的线上线下混合式教学全过程设计 根据课程目标或考核指标及其权重重新安排教学授课计划适当增加“梁、柱等基本构件设计”“角焊缝的设计计算”“螺栓连接的构造计算”“工业厂房钢屋架设计”等主要学习内容和重难点的课时并安排在线下课堂重点详细讲授而对于“钢结构的极限状态”“钢材的疲劳及选用”“多高层钢结构设计”等了解或扩展性知识则减少课时将其制成短视频、微课教学资源上传雨课堂学习平台利用学生课余时间开展线上自由学习使课程教学课时分配更加合理同时解决了当前课程教学内容偏多、课时明显不足的难题 理论教学环节中按照“课前预习课堂讲授及随堂测试课后复习及作业训练”的模式开展混合式教学具体创新教学科技风 年 月步骤及内容安排参见表 表 钢结构课程线上线下混合式教学过程分项线上教学线下教学教学目标学生了解学习重点和考核指标熟悉相关学习内容开拓工程视野培育工程意识通过课堂面授学生理解掌握专业概念知识、构造要求和设计方法并能够熟练应用于实际工程教学内容课前:.学生学习雨课堂发布的预习课件提前了解本次课的重难点.学生学习预习课件中附带的微视频自学部分新课内容知识点或相关的工程实际应用场景课后:.完成课后作业或章节测试.查漏补缺巩固课堂学习成果课堂:.教师精心设计、实施教学过程讲透教学重点难点总结归纳核心知识.针对预习和课堂学习情况教学中开展随堂测验实时评价记录学生学习效果教学方法任务驱动、案例式教学、自主探究式学习等方式结合启发式、互动式、案例式、项目驱动式等多种教学方法并用评价方式.雨课堂自主学习数据记录.雨课堂随堂测试成绩记录.雨课堂作业成绩记录.课堂回答问题记录.小组答辩表现记录 以学生为中心多层次激发自主学习热情能力培养贯穿教学各方面和全过程钢结构专业知识与力学及工程实际联系紧密教学难度大难点多传统的“重理论轻实践”的被动填鸭式教学方式消磨了学生的自主学习热情限制了学生的能力培养极大影响了学生的学习效果 针对此问题作者通过调研行业需求凝练出本专业人才培养的能力要求(见前文)在钢结构教学改革和实践中从教学课件内容、教学方式手段、学习成果评价三个方面入手变被动为主动将激发学习热情、培养专业能力贯穿整个教学过程.调整和改进教学课件内容钢结构教学课件分为课前预习课件和课堂教学课件两种类型通常以一次课为一个教学单元 课前预习课件精炼为两项内容一项是每次课的主要教学知识点、学习重难点及对应的能力和考核要求另一项是部分国家级精品课的网络微课视频、自制微课教学视频或实际工程案例等视频资源 学生通过观看预习课件可提前了解学习内容和重点难点有准备地进行后续课堂学习 教学前期由于缺乏激励政策课前预习课件的参与度和完成度都不理想后期采用两种方式改善了这一情况 一种是在部分预习课件中增加测试题目第二种则是将部分随堂测试调至课堂教学开始之前对课后复习和课前预习开展双重考核 测试成绩计入平时成绩有效提高了学生的学习主动性课堂教学是教学实施的主要环节 每个教学单元的教学课件一般按照问题导入知识介绍或设计方法总结案例训练随堂测试课堂总结的教学过程进行编排在问题导入、案例训练、随堂测试等环节加入大量工程实例与理论知识、案例结合讲授在设计原理方法总结及构造知识方面增加教材内容与规范图集对应部分的联系沟通部分随堂测试题目增加工程应用场景充分调动学生学习的主动性和竞争性培养学生工程意识和实践动手能力 部分理论教学知识点与实际工程联系情况见表 表 理论教学知识点与实际工程项目结合情况分项理论教学知识点对应的工程项目的构件、节点钢结构的建造、施工与安装国家大剧院工程的施工过程实腹式轴心受力构件的设计钢屋架中弦杆、腹杆的设计主梁、次梁的设计厂房工作平台中的主次梁设计压杆失稳魁北克大桥坠毁事故分析压弯构件设计验算门式刚架结构等截面柱的设计连接设计构造措施钢框架、门式刚架等节点部位角焊缝设计验算双角钢屋架下弦杆焊接节点设计高强螺栓连接设计梁、柱构件的拼接连接.多种教学方法和教学手段结合授课课堂教学时根据学生在学习预习课件过程中出现的问题进行重点讲解针对不同的知识点采取启发式、案例式、项目驱动式、翻转课堂等多种教学方法进行授课 如“钢材的力学性能及影响因素”“焊缝连接的特点和构造”等内容学生在其他课程中学习过部分知识或有初步了解则采用翻转课堂方式进行分组讨论、学生代表汇报、教师最后补充总结 如“轴压柱、梁和压弯构件计算”“角焊缝设计”“高强螺栓设计”等核心教学内容采用了案例式和项目驱动式教学法 在每章内容讲授之前按小组给学 科技风 年 月创新教学生布置不同的工程项目(钢框架结构、工作平台结构、钢屋架结构等)教学中以工程项目作为案例讲解具体构件或连接的设计流程、设计方法和构造要求然后把项目中对应的构件或连接设计布置为课后作业要求学生分组完成任务 以实际工程项目的设计训练带动学生的积极主动性锻炼了学生利用已有知识解决实际问题的能力完成自主学习过程课堂教学中结合使用多种不同教学手段辅助授课理论教学中对梁、柱、板等各类构件的稳定分析节点连接中力的传递和变化过程等疑难问题采用了动画演示、三维图片展示等手段同时制作了门式刚架厂房模型、格构柱模型、梯形钢屋架模型、各种常见焊缝及螺栓连接节点等教具辅助演示教学 对于钢结构的制造、加工、安装等工序及构造要求等与实际工程联系紧密的内容还录制了短视频插入教学课件中最大限度地激发学生的学习兴趣因课时及实验条件限制与课程相匹配的实验课较少且钢结构很多设计公式是由实验得出适度增加实验课加强学生对力学理论和公式的直观认识和理解很有帮助 而钢结构材料性质简单材质均匀基于有限元软件模拟分析的精度很高基本可以实现在计算机中真实再现钢结构材料和结构实验的全过程 为此我们开发了基于有限元的虚拟仿真实验包括钢结构试件的单轴受拉全过程模拟、钢梁弯曲全过程模拟、压杆受压屈曲模拟、板件受压屈曲模拟、焊缝破坏形式模拟、螺栓破坏形式模拟、销轴节点破坏形式模拟等项目培养了学生的实验能力扩充了学生视野.多元化考核形式科学合理实施学习成果评价合理的课程评价体系是支撑教学目标达成和教学效果持续改进的必要保障 钢结构课程的教学效果从平时成绩、期中考核、期末考核三个方面进行评定过程性考核和终结性考核并重 平时成绩包含线上雨课堂成绩记录和线下课堂表现两部分其中雨课堂的题目既有客观性的课前预习成果小测、随堂知识点检验又有主观性的工程案例设计小练习还有重点章节的测验及源于实际工程的各类构件或连接的分析设计类课后作业 客观题目由雨课堂后台实时评阅主观题则根据学生对知识的理解把握、公式的运用、设计步骤及计算完成情况评定成绩 雨课堂线上测试结果及课后作业保证及时批改反馈实时监测跟踪、持续改进学生的学习状况 线下课堂成绩主要记录学生课堂回答问题及翻转课堂的表现平时成绩占比以雨课堂记录为主线下成绩作为参考和补充期中和期末考核探索开放式、非标准化答案考核方式 期中考核安排在教学阶段的中期采用雨课堂线上开卷考试形式题目以工程问题分析、构件设计、受力计算等主观题为主主要考查前半部分教学内容大型设计计算类题目尽量做到一人一题有效避免答案雷同期末考核采用线下闭卷考试形式题目兼顾识记性基础知识、构件和连接的构造要求及结构构件设计计算(侧重后半部分考核)三方面难度适中题型和比例与课程目标保持一致平行班授课时采用统一的考核方案保持各次测试和作业题目类型难度一致多元化的考核形式充分发挥了学生的积极性鼓励学生全程全员参与成果数据真实全面地记录了学生的全过程学习状态充分检验了学生对专业基础知识和理论的理解和发现、分析、解决实际工程问题的能力对学生的学习成果进行了科学合理的评价结语线上线下相结合的混合式教学成为我国当下各高校的主流教学模式 教育理念融入工程类课程教学和人才培养已是教学改革的大势所趋 本文将“以生为本成果导向持续改进”的 理念贯彻于钢结构课程线上线下混合式教学的全过程进行了课程考核体系、教学设计与实施、学习成果评价的教学全过程改革初步探索与实践在提高学生学习主动性、提升学生学习能力、改进学生学习效果方面取得了一定的成果 在今后教学实践中应开展课程目标达成情况的评价和总结同时对学生开展阶段性问卷调查根据评价结果和反馈意见实时动态调整教学目标持续完善和改进教学全过程参考文献:岳清瑞侯兆新.对我国钢结构发展的思考.工程建设标准化():.聂晨吕淑云石美祺.教育理念下的高校课程建设存在的问题与对策.科技风():.王晨光蔡萍邵建华等.成果导向教育理念下“钢结构基本原理”课程教学改革与实践.重庆建筑():.杨亚鸿赵昊.多角度全过程构建混合式教学体系的探索.中国现代教育装备():.陈鑫毛小勇张兄武等.虚实结合的多层次钢结构教学模型体系建设.高等建筑教育():.杨兆李涵武纪峻岭等.专业认证体系下课程评价机制建立研究.大学教育():.项目资助:本论文受防灾科技学院教研教改项目资助项目名称:虚拟仿真技术在钢结构原理课程中的应用项目编号:作者简介:张艳敏()女汉族河北鹿泉人硕士讲师研究方向:钢结构设计理论创新教学科技风 年 月