基于爱科技（ASciT）-...的钢结构课程思政混合式教学_沈敏慧.pdf

Chongqing Architecture64第 22 卷 总第 235 期收稿日期：2022-08-15作者简介：沈敏慧（1986），女，浙江杭州人，博士，讲师，研究方向为钢结构和钢-混凝土组合结构，邮箱：stephanie_。CombinedIdeologicalandPoliticalTeachingoftheSteelStructureCourseBasedonASciT-OBEShenMinhui,PengYaping,HuDazhu,ZhaoJinyouAbstract:TheASciT-OBEconceptisanewintegratededucationalconcept.Itisaguidingideologyforhigh-levelapplication-orienteduniversitiestofosterhighlevelsoftalentswithahighapplicationandinnovationability,anditisalsoanimportantguidingconceptfortheconstructionofcorecoursesofthecivilengineeringmajor.Takingthe“BasicPrinciplesofSteelStructures”courseforthecivilengineeringmajorofShanghaiInstituteofTechnology,thispaperdeeplyanalyzestheproblemsexistinginthepresentteachingprocessand,startingwiththeASciT-OBEconcept,naturallyintegratestheideologicalandpoliticalteachingwithprofessionalteaching,andreformandexploretheteachingofthesteelstructurecoursefromthreeaspects:teachingcontent,teachingmethods,andassessmentmodebyadoptingacombinedonlineandofflineteachingmodebasedontheRainClassroomplatform,soastoimprovetheteachingqualityofthe“BasicPrinciplesofSteelStructures”course,andtocultivateengineersmeetingtheneedsoffuturesocialindustry.Keywords:ASciT-OBEconcept;BasicPrinciplesofSteelStructures;ideologicalandpoliticalcourses;combinedteachingmethods;talentswithanapplicationandinnovationability0 引言钢结构基本原理是高等院校土木工程专业的核心课程，是一门实践性很强且与现行规范规程等紧密相关的专业基础课。该课程着重培养学生对钢结构基本设计理论和设计方法的系统性理解与掌握，在土木工程专业课程体系中占有十分重要的地位。进入 21 世纪，尤其是近几年为满足疫情防控的需要，各个国家和国际组织相继出台了多项产业措施和教育政策，以加速推进全球工业自动化和数字化发展。钢结构非常适合工业化建造和生产，具有天然的装配化属性，并且钢结构的原材料在生产、建造、使用和拆除回收的整个生命周期能循环使用，符合节能环保的要求。因此钢结构在大型的建筑结构和桥梁结构中应用广泛，如跨海大桥、体育场馆、机场、轻钢建筑、住宅建筑等。在装配式结构体系的发展浪潮之下，装配式钢结构领域的发展正逐步走向工业化和模块化，而新型高性能材料如记忆合金、高强钢、耐候钢等的应用，使钢结构更加轻型和优质的同时也对钢结构设计带来了新的挑战1-3。在新的发展背景下，对于高水平地方应用型高校而言，应主动把握钢结构产业的发展趋势和人才培养需求，引入新的教学理念和方法，挖掘新的课程思政元素，将思政教育与专业教学自然融合，从而培养满足未来社会产业所需的高素质应用创新型人才。1 爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）理念成果导向教育（OBE）亦称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育，是以学生为中心，以成果为导向的教学模式，美国工程教育认证协会（ABET）将 OBE 理念全面贯穿于工程教育认证标准的始终4。自 2017 年以来，教育部积极推进新工科建设，各高校在 OBE 理念的指引下，重构人才培养方案，改革人才培养模式，在教学内容、教学方法和教学资源等方面取得了一些成效5-6。然而，有学者指出，在工程应用创新型人才的培养过程中，仍然存在教学方法陈旧和创新能力培养不足等问题7。doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2023.05.64基金项目：上海高校青年教师培养资助计划（1021GK210003039-A07）。引文检索：沈敏慧，彭亚萍，胡大柱，等.基于爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）理念的钢结构课程思政混合式教学 J.重庆建筑，2023（5）：64-67.基于爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）理念的钢结构课程 思政混合式教学沈敏慧，彭亚萍，胡大柱，赵金友（上海应用技术大学城市建设与安全工程学院，上海201418）摘 要：爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）理念是一种新型的综合教育理念，该理念是地方高水平应用型高校培养高素质应用创新型人才的指导思想，对于土木工程专业核心课程建设具有重要的指导意义。该文以上海应用技术大学土木工程专业的钢结构基本原理课程为例，深入剖析当前课程的教学现状和教学过程中存在的问题，以爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）理念为出发点，将思政教育与专业教学自然融合，采用基于雨课堂平台的线上线下混合式教学模式，从教学内容、教学方法和考核模式三个方面对钢结构课程的教学进行改革和探索，以此提升钢结构基本原理课程的教学质量，培养满足未来社会产业需求的卓越工程师。关键词：爱科技-成果导向理念；钢结构基本原理；课程思政；混合式教学；应用创新型人才中图分类号：TU391-4；G642 文献标识码：A 文章编号：1671-9107（2023）05-0064-0465建筑教育Architecture Education 2023NO.052020 年，世界经济论坛发布的2020 未来工作报告预测了未来人才所需要的核心能力，其中分析思考与创新能力、复杂问题的解决能力、创造性创意和主动性能力是未来雇主最为重视的软实力，此报告为各国教育机构的人才培养提出了新的参照。2021 年，我国的在“十四五”规划的第二篇明确提出，“深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，完善国家创新体系，加快建设科技强国”8，创新能力的培养是人才培养的重中之重。在国内外教育变革式发展背景的驱动下，上海应用技术大学的人才培养目标明确了未来工程师爱科技核心能力素养的九个要素：目标导向的主动学习（Activelearning）；自主学习（Self-learning）；创新精神与审辩式思维能力（Criticalthinking）；创造性解决问题能力（Creativesolution）；交流沟通能力（Effectivecommunication）；团队合作能力（Teamcollaboration）；国际视野（Internationalhorizon）；信息素养（Informationliteracy）；应用技术能力与职业素养（Technology&Professionalism）。爱科技的英文简写“ASciT”是九大核心能力要素英文首字母的组合。为全面落实九大核心能力的培养，创新完善 ASciT-OBE 人才培养模式，倡导各个学科和专业将九大核心能力全面融入到专业认证体系下的培养目标、毕业要求和课程体系中9。由此可知，爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）理念是 ASciT理念和 OBE 理念融合而成的新型综合教育理念，是当前社会教育发展变革的产物，它强调以学生为中心，注重学生获得“ASciT”九大核心能力，以此满足未来社会产业对高素质应用创新型人才的需求。因此，爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）理念对于土木工程专业核心课程思政建设具有重要的指导意义。2 钢结构课程的教学现状钢结构基本原理是上海应用技术大学土木工程专业的核心课程，该课程内容丰富多元，通过该课程的学习，使学生全面掌握钢结构构件的受力性能、分析方法和设计方法，钢结构连接的设计方法，钢结构的稳定问题，建立工程结构设计的基本概念，理解和掌握钢结构设计的基本原理和基本方法，培养处理和解决复杂工程问题的综合能力及创新意识，为今后从事钢结构设计、施工、管理乃至研究工作奠定必要的基础。然而，当前钢结构基本原理课程在教学方案、教学方法和教学评价等各个环节均存在不足，还不能完全实现高素质应用创新型人才的培养目标，结合本人教学经验，主要归纳为以下几个方面：2.1学生基础薄弱，对钢结构课程缺乏兴趣钢结构课程涉及到的内容多，知识面广，实践性强，同时需要结构力学、材料力学等力学课程作为基础，因而学习难度较大。笔者结合自身教学工作，课程开设初期在雨课堂平台对授课班级的学生进行了问卷调查，授课对象为 2018 级和 2019 级两个班级的土木工程专业本科生 84 人，参与问卷调研的学生共 60人，问卷调查统计结果归纳为以下几个方面：（1）仅有 38%的学生对钢结构课程很感兴趣，其余学生均表示兴趣程度一般；（2）学生的先修课成绩偏低，其中材料力学的成绩在 6070 分区间内的学生占比接近 50%，结构力学的成绩在 6070 分区间内的学生占比超过 75%；（3）问卷专门针对学习障碍因素进行了投票统计，其中 55%的学生认为自身的学习障碍来自于基础薄弱，50%的学生选择了自制力差，45%的学生选择了缺乏学习动力。由此可见，学生的学习基础不够扎实，而且缺乏学习动力和自制力，在课程初期就已经表现出畏难和信心不足的心理。2.2传统钢结构课程的思政教育缺乏国际化元素值得注意的是，“ASciT”九大核心能力中的“国际视野”是全球时代发展的需要，中国是全球最大的钢铁生产国，随着国际社会对基础设施建设需求的不断增长，国产钢材正逐步走向国际化，例如，香港将军澳跨湾连接路双拱钢桥和澳门澳氹第四条跨海大桥等示范性工程均借助“国产钢材、欧标设计”，实现了工程应用的国际化10。传统钢结构课程的思政教育所涉及的素材多为国内工程项目，所涉及的规范规程多为国内标准，因此传统教学内容已不能完全满足人才培养的国际化需求。2.3教学方法不够高效传统教学在考勤、课堂表现及课后作业等环节效率不高，例如，点名签到环节占用时间较多；一对一的课堂问答不能全面反应学生的学习效果；采用静态图像解说抽象概念难以引起学生的兴趣等。钢结构基本原理课程的课时量有限，如何使学生在有限的时间内掌握尽可能多的知识点是教学上的一个难点。3 基于爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）理念的课程思政混合式教学方法探索3.1以 ASciT-OBE 理念为导向，明确教学目标，丰富课程思政素材，优化教学内容在 OBE 理念的指导下，对课程进行反向设计，如图 1 所示，首先基于“ASciT”九大核心能力明确课程三大目标，使社会需求与课程培养目标相契合，其次基于课程目标对课程教学内容进行补充和优化。钢结构基本原理课程的教学内容可分为 5 大核心教学模块：钢结构的材料、钢结构的连接、轴心受力构件、受弯构件、拉弯和压弯构件。为充分融入爱科技（ASciT）的教学理念并丰富课程思政元素，在各个教学模块中引入以下内容：（1）创新性工程项目：香港“将军澳跨湾连接路主跨双拱钢桥”、澳门“澳氹第四条跨海大桥设计及建造工程”等这些境外工程项目不仅实现了国产高强钢的高效应用，而且提升了国产高强钢的国际竞争力，有助于学生树立爱国情怀；（2）国际标准：在钢结构的材料性能模块，增强对中国、美国、英国、日本等地生产的钢材的规格和力学性能指标的比较，在轴心受力构件模块，介绍欧盟规范的设计计算方法，有助于培Chongqing Architecture66第 22 卷 总第 235 期养学生成为国际人才所需的职业素养；（3）高强钢材钢结构：在钢结构的材料性能模块，通过对比普通钢材和高强度钢材的化学成分和力学性能使学生深刻理解高强钢的优势，在轴心受力构件模块，通过对比高强钢轴心受压构件的试验和数值模拟结果与欧盟规范柱子曲线，使学生了解钢结构轴心受压构件设计方法的由来。简而言之，在基本教学模块中增加创新性工程项目、国际标准和国际科学前瞻性研究内容，不仅有助于培养学生的国际视野和信息素养，而且能培养创新思维能力。3.2基于 ASciT-OBE 理念，改革教学方法，提高教学成效为充分贯彻爱科技（ASciT）-成果导向（OBE）的理念，采用雨课堂平台构建线上线下混合式教学模式，主要分为课前导引、课中吸收和课后强化三个环节：（1）课前导引：课前在雨课堂发布课程目标、课程内容、相关工程案例视频，以及先修课程中相关知识点的讲解视频，学生只需观看视频即可完成课前预习，如此，不仅能解决学生基础薄弱的问题，帮助学生克服畏难心理，同时也能充分运用课程思政元素引发学习兴趣；（2）课中吸收：首先，充分发挥有限元软件的优势，建立有限元模型，为学生全方位动态展示钢结构构件的受力机理，例如，针对材料性能指标等基础概念，通过钢材标准拉伸试验的有限元模拟分析，动态展示钢材拉伸断裂的全过程；针对钢柱和钢梁的整体稳定性等抽象概念，通过建立受压构件和受弯构件的三维有限元模型，动态演示构件在受力过程中截面的应力应变状态和构件的破坏过程等。这不仅能吸引学生的注意力，帮助学生快速深入理解相关知识点，也能增加学生的学习热情；其次，运用雨课堂平台，进行课堂限时答题，即时检验学生的课堂学习效果，并针对正确率低的知识点重新讲解，以此提高教学效果；再次，通过角色互换、小组研讨及辩论等形式深入剖析相关工程案例，有助于学生加深对钢结构的认知，培养学生的沟通表达能力和批判性思维；（3）在雨课堂发布课后作业，针对每个学生的完成情况进行评分和评语反馈，通过发布带有录音的课件，对难题和相关知识点进行重点讲解；此外，开设师生讨论平台，进行公开互动，互动内容不限于课程内容，也包括相关的时事政策和职业素养等，以此帮助学生将所学知识内化于心。3.3基于 ASciT-OBE 理念，完善考核模式基于 ASciT 和 OBE 相融合的理念和上文所述的混合式教学方法的三个环节，对课程考核模式进行完善，将课程的考核评价标准分为课前、课中、课后和期末考试四个部分，如表 1 所示，课前部分占 5%，重点考核学生的学习态度和学习主动性；课中部分占 30%，重点考核学生的学习能力和学习积极性；课后部分占25%，重点考核学生对知识的掌握程度以及团队协作能力；期末考试占 40%，反应学生的综合学习效果。考核模式的多样化和阶段化能充分反应学生在各个教学环节的学习成效，进而基于教学评价采取针对性的教学方案完善对策。表 1 考核评价标准及权重考核环节评价项目评价细则权重课前预习情况包括是否在课前浏览相关课件和视频，以及是否对先修课程知识点进行复习5%课中出勤考核包括旷课、迟到、早退、病事假5%限时答题每堂课设置限时答题，按正确性评分5%讨论评价学习过程主动参与讨论的积极度5%随堂测验开展 2 次随堂测试，每堂测试 7.5%15%图 1 基于 ASciT-OBE 理念的课程教学目标和教学内容67建筑教育Architecture Education 2023NO.05考核环节评价项目评价细则权重课后常规性作业共 6 次作业，按作业的正确性评分，每次 2.5%15%拓展性作业3 人为一组，每组查阅文献制作一份PPT 并进行演讲，根据内容的完整性与新颖性、思路的清晰度、主讲语言表达的逻辑性等进行评价。10%期末考试见试卷答案评分标准40%3.4教学成效与反思基于 ASciT-OBE 理念的钢结构课程思政教学改革在探索实践中取得了成效，具体表现为以下三方面：（1）通过观察学生在上课过程中的反应，发现学生对钢结构课程的兴趣逐步提升，例如，在运用三维有限元模型动态展示焊接型钢截面在整个焊接过程中的温度和应力的变化时，学生提出了重复观看的需求，也有学生在课堂上对有限元模型的创建方法和关键参数的确定表达了疑问和好奇；（2）通过挖掘相关科研成果和创新型国际项目作为课程思政元素融入到教学中，不仅能让学生了解到学科专业的前沿内容，树立学生的爱国情怀，也能够充分起到科研和教学相互促进的作用；（3）通过对 2018 级和 2019 级两个班级学生的期末总评成绩的数据比较分析，发现在课堂中融入更多基于 ASciT-OBE 理念的课程思政元素和教学设计后，期末总评成绩在 70 分以上的学生占比从 36%提高到了 49%，由此可见，学生的综合学习效果得到了提升。与此同时，通过课间访谈和调研，发现钢结构课程教学仍然存在问题，例如，学生仍然缺乏在实践能力和应用技术能力方面的训练，因此还需要通过加强产教融合来提高课程教学的实践性。此外，未来产业的变革发展往往需要依靠不同学科之间的通力合作，因此还需要在教学中融入学科交叉融合的理念，以满足未来社会产业对人才的需求。4 结语在对本校 2018 级和 2019 级的土木工程本科生的钢结构基本原理教学中，把爱科技“ASciT”九大核心能力融入到课程的教学目标，并采用 OBE 理念对课程进行反向设计，将思政教育与专业教学自然融合，优化课程教学内容，创新课程教学模式和评价模式，改革教学方法，完善考核模式，取得了良好的教学成效。此项教学改革和实践仅仅是本校作为高水平地方应用型高校在培养高素质应用创新性人才过程中的一小步，在将来的教学中还需持续改进，我们将继续贯彻 ASciT-OBE 理念，综合运用多种教学策略，并且注入产教融合、跨学科交叉融合等多种理念，培养满足未来社会产业所需的卓越工程师。参考文献：1周绪红，王宇航.我国钢结构住宅产业化发展的现状、问题与对策 J.土木工程学报.2019（52）：1-7.2王元清，石永久，宏陈，等.现代轻钢结构建筑及其在我国的应用 J.建筑结构学报，2002（23）：2-8.3郑凯锋，冯霄暘，衡俊霖，等.钢桥2020年度研究进展J.土木与环境工程学报，2021（43）：53-69.4李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念 J.中国高等教育，2014（17）：7-10.5张锦盛.基于 OBE 教育理念的“反向式、一体化、项目驱动”的新工科人才培养研究 J.湖北开放职业学院学报，2020（33）：20-21.6王展光，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 J.重庆建筑，2022（21）：30-32.7郭士清，庄宇，颜兵兵，等.地方高校工程应用创新型人才培养途径探究 J.创新创业理论研究与实践，2022（3）：106-109.8中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要 EB/OL.2021-03-13.http:/ J.教育发展研究，2021（11）：53-58.10钟国辉.Q690 和 Q960 高性能钢材的研究进展和高效应用 EB/OL.2022-05-08.https:/www.polyu.edu.hk/cnerc-steel/images/news_events/previous_events/20220508-chi.pdf.责任编辑：刘艳萍