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時(shí)間：2023-06-28 10:03:03
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇工程問(wèn)題的概念范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
前言
當(dāng)前我國(guó)老年人居住建筑形式多樣：集中建設(shè)的老年人社區(qū)、普通社區(qū)配建的老年人住宅、老年人集中居住的公寓以及養(yǎng)老設(shè)施用地內(nèi)建設(shè)的居家型老年人公寓等。盡管當(dāng)前政府大力推廣相關(guān)養(yǎng)老政策，但由于目前老人居住建筑投資環(huán)境及運(yùn)營(yíng)盈利狀況不太理想，房地產(chǎn)開發(fā)商在開發(fā)老人建筑產(chǎn)業(yè)方面尚在初探階段；為配合政策及相關(guān)配套服務(wù)要求，利用普通公寓與老年人公寓使用功能的相似性，將普通公寓樓通過(guò)改造成老年人公寓樓來(lái)實(shí)現(xiàn)配套要求。
1 改造項(xiàng)目居住環(huán)境的選擇
老年人公寓的選址要考慮方便老年人出行的需要，應(yīng)選擇在交通便捷、方便可達(dá)的地段；臨近相關(guān)服務(wù)設(shè)施和公共綠地，以滿足老年人日常生活的需求。老年人對(duì)自然對(duì)陽(yáng)光、空氣有較高的要求，為有利于老年人的安全和體能的需要，生活基地盡可能日照充足、防止噪聲干擾、遠(yuǎn)離污染源。居住用房應(yīng)布置在采光通風(fēng)良好的地段，保證主要居室有良好的朝向，老人居住建筑的間距應(yīng)高于普通住宅，滿足冬至日日照不應(yīng)低于2小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。
2 主出入口的改造
出入口是老年人容易發(fā)生摔倒的重點(diǎn)區(qū)域，出入口地面裝修材料經(jīng)常是建筑內(nèi)裝材料的延續(xù)，如果處理不當(dāng)，在雨雪天氣時(shí)地面會(huì)特別濕滑，因此出入口地面防滑處理非常必要。首層安裝閉門器的疏散平開門對(duì)于開門力量有一定的要求，不僅會(huì)阻礙使用輪椅的殘疾老年人疏散，對(duì)于大量身體力量退化的老年人也存在開啟困難的問(wèn)題，閉門器的啟閉時(shí)間要考慮輪椅通行及老年人行動(dòng)遲緩的因素。因此疏散門在進(jìn)入的一側(cè)安裝電動(dòng)開門輔助裝置，以便老年人開門逃生；條件允許時(shí)設(shè)置自動(dòng)門，電動(dòng)開門輔助裝置可以幫助力量衰退的老年人；感應(yīng)開門裝置可以避免感知能力衰退的老年人發(fā)生與門的碰撞或者被夾傷的意外。
3 戶內(nèi)使用空間的改造
老年人公寓套型使用面積不宜小于35m2、27m2和22m2，套型內(nèi)至少包含臥室、起居室（廳）、衛(wèi)生間和電炊操作間等基本功能空間。根據(jù)老年人公寓功能配置，部分戶型可在配套服務(wù)用房中設(shè)置公共餐廳或公用廚房，當(dāng)老年人炊事操作困難時(shí)，可依賴公共餐廳供餐；部分獨(dú)立套型可設(shè)置沒(méi)有明火的電炊灶具，既保證安全性，又可滿足加工、加熱食物的要求。套內(nèi)各功能空間因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)構(gòu)造作法的不同，地面鋪裝材料的不同，形成較小高差，存在很大的安全隱患，高差超過(guò)0.015m對(duì)行動(dòng)不便和使用輪椅的老年人形成通行障礙。因此過(guò)道地面與各居室地面之間應(yīng)無(wú)高差；當(dāng)過(guò)道與廚房、衛(wèi)生間和陽(yáng)臺(tái)之間有高差時(shí)，應(yīng)盡量減少高差，并以斜坡過(guò)渡，避免因高差過(guò)大導(dǎo)致羈絆和輪椅無(wú)法自助通行等情況的發(fā)生。由于過(guò)道空間內(nèi)無(wú)可抓扶的支撐物，為方便老人夜間起夜時(shí)安全行走，在過(guò)道的主要位置設(shè)置連續(xù)扶手。
4 電梯及電梯廳的改造
考慮到老年人突發(fā)疾病的概率增高，為保證救助效率，提高適應(yīng)更多型號(hào)擔(dān)架的能力，配置可容納擔(dān)架電梯轎廂最小尺寸為1.60m×1.60m，開門凈寬不小于0.90m。由于老年人行動(dòng)較為緩慢及伴有視力衰退，為避免電梯關(guān)門時(shí)給老年人造成傷害，轎廂門應(yīng)安裝開關(guān)延時(shí)與關(guān)門保護(hù)裝置，轎廂應(yīng)配置音頻報(bào)站，用聲音通報(bào)電梯升降方向和到達(dá)樓層。安裝視頻監(jiān)控和對(duì)講機(jī)設(shè)備，保證在電梯發(fā)生故障或轎箱內(nèi)老年人發(fā)生意外事故時(shí)的應(yīng)急處置。候梯廳深度不應(yīng)小于1.80m，候梯廳四周墻面應(yīng)設(shè)置扶手。
5 疏散樓梯的改造
考慮到老年人使用拐杖和在其他人幫助下行走的情況，除日常通行外，樓梯要考慮急救疏散的功能；樓梯梯段間平臺(tái)的深度應(yīng)適當(dāng)增加至1.3m及以上。樓梯踏步踏面改造成寬度不小于0.30m、高度不大于0.15m；踏步面層應(yīng)防止老年人在上下樓梯時(shí)出現(xiàn)的跌倒與羈絆風(fēng)險(xiǎn)，踏面前緣不宜前凸。在踏步中設(shè)置防滑條、示警條時(shí)，防滑條和踏面應(yīng)保持在同一平面上，并采用不同顏色加以區(qū)別。樓梯應(yīng)設(shè)置扶手以方便老年人的通行并防止跌倒。由于老年人在使用樓梯扶手時(shí)的手臂用力方向不同，所以樓梯兩側(cè)應(yīng)設(shè)置連續(xù)扶手并應(yīng)與走廊扶手相連接，扶手端部下彎，以免鉤掛衣物，發(fā)生危險(xiǎn)。
6 走廊的改造
考慮到老年人公寓的公共走廊作為交通與疏散的重要通道，其凈寬必須滿足步行雙向、擔(dān)架、助行器與輪椅等設(shè)備單向通行的空間與視覺(jué)要求。為保證輪椅180°轉(zhuǎn)動(dòng)及輪椅和行人并行通過(guò)，走廊的凈寬在1.50m以上。在走廊中兩側(cè)墻面設(shè)置高0.85m～0.90m扶手，并能夠承載老年人全部支撐力；扶手端頭處向墻內(nèi)彎可避免鉤掛衣袖。走廊兩側(cè)墻面出現(xiàn)突出物時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施保持扶手的連貫并保證1.20m的通行凈寬。由于戶門直接開向走廊時(shí)會(huì)對(duì)公用走廊內(nèi)通行的人造成危險(xiǎn)，戶門前設(shè)置凹室以保證打開的門扇不在走廊突出。公共走廊地面使用耐磨、防滑的地面材料防跌倒。
7 設(shè)備改造
考慮到老年人反應(yīng)遲緩，運(yùn)動(dòng)能力退化、視力衰退、常伴有視覺(jué)衰退，在安全疏散時(shí)遇到的困難較大；因此老年人公寓要加強(qiáng)安全疏散設(shè)施的配置。設(shè)施重點(diǎn)部位包括：公用走廊、樓梯間、候梯廳和門廳等公共空間；均設(shè)置疏散導(dǎo)向標(biāo)志、應(yīng)急照明裝置、音頻預(yù)警等輔助逃生裝置以幫助老年人向最近的安全出口完成疏散。公共空間中的疏散門在進(jìn)入的一側(cè)安裝電動(dòng)開門輔助裝置，以便老年人開門逃生；電動(dòng)開門裝置與消防控制中心聯(lián)通，僅供應(yīng)急疏散時(shí)使用，以免造成日常管理的困難。安裝閉門器的疏散門有自動(dòng)閉門功能，為降低行動(dòng)和反應(yīng)遲緩的老年人被疏散門撞擊和夾傷的風(fēng)險(xiǎn)，在疏散門附近安裝應(yīng)急照明設(shè)施及呼叫裝置，便于及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的狀況并快速做出處置。
在老年人公寓中的主要活動(dòng)區(qū)域，特別是易發(fā)生危險(xiǎn)的位置設(shè)置報(bào)警裝置，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)老年人的各種突發(fā)事故并及時(shí)救助。套內(nèi)衛(wèi)生間及公共衛(wèi)生間是老年人發(fā)生滑倒或疾病的重點(diǎn)部位，要設(shè)置緊急缶求助。求助按鈕設(shè)在0.8～1.10m高度、有明顯標(biāo)注且采用按鈕和拉繩結(jié)合的方式；方便老年人在緊急情況下識(shí)別并使用，拉繩末端距地0.3m。戶門頭外設(shè)燈光報(bào)警燈，呼叫信號(hào)直接送至管理室；便于管理和救助人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故位置。
8 消防救援的選用
考慮到老年人反應(yīng)遲緩，行動(dòng)緩慢，消防緊急疏散是最困難的問(wèn)題。避難袋、緩降器、避難滑梯、縮放式滑道均不適合老年人緊急疏散使用。室外疏散救援艙由平時(shí)折疊存放在屋頂?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)逃生救援艙和外墻安裝得齒軌兩部分組成?；馂?zāi)時(shí)由專業(yè)人員用安裝在屋頂上的絞車將展開后的逃生救援艙引入建筑外墻安裝的滑軌，逃生救援艙可以同時(shí)與多個(gè)樓層走道的窗口對(duì)接，將建筑內(nèi)的被困人員送到地面，在上升時(shí)又可以將消防隊(duì)員等應(yīng)急救援人員送到建筑內(nèi)。室外救援艙比縮放式滑道和緩降器復(fù)雜，一次性投資大，需要由受過(guò)專門訓(xùn)練的人員使用和控制，而且需要定期維護(hù)保養(yǎng)和檢修，作為動(dòng)力的屋頂絞車必須由可靠的動(dòng)力保障。由于可以每次往返可以運(yùn)送多人，適合疏散乘坐輪椅和行動(dòng)不便的老年人緊急疏散時(shí)使用。
9 結(jié)束語(yǔ)
總而言之，一切的宗旨都是要以人為本，老年人公寓改造必須站在老年人的角度出發(fā)，打造方便、舒適、人性化的居住環(huán)境；將普通公寓樓通過(guò)切實(shí)改造來(lái)實(shí)現(xiàn)公共配套要求，在符合適用、安全、衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保要求的同時(shí)，滿足老年人生理和心理方面的特殊需求。
在這篇文章中，我們希望：
?闡明STEM教育的主要目的
?通過(guò)3個(gè)維度（實(shí)踐、跨學(xué)科概念、學(xué)科核心概念）討論這些學(xué)科的本質(zhì)。
本文將聚焦在STEM中的科學(xué)（S）、技術(shù)（T）及工程（E）。當(dāng)然，數(shù)學(xué)（M）的重要性不言而喻，無(wú)論將它作為單一學(xué)科還是STEM的組成部分，我們并不會(huì)刻意地去貶低數(shù)學(xué)的重要性。相反。我們堅(jiān)信數(shù)學(xué)是青少年高質(zhì)量教育的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)在科學(xué)、技術(shù)及工程中的應(yīng)用使得它們能夠更好地結(jié)合在一起。數(shù)學(xué)知識(shí)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力更是在我們探究，以及解決關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程問(wèn)題的過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用。
科學(xué)從本質(zhì)上說(shuō)是探究?？茖W(xué)探究是科學(xué)所有分支學(xué)科的核心特征，因?yàn)檫@是科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生和被證實(shí)的途徑。對(duì)于科學(xué)家們來(lái)說(shuō)它是黃金標(biāo)準(zhǔn)，使得科學(xué)家們明白了他們是如何掌握科學(xué)知識(shí)的，以及可以證明科學(xué)家們所掌握知識(shí)的證據(jù)。因此，科學(xué)探究是為了建立知識(shí)和理論而產(chǎn)生的一種科學(xué)的策略。用《美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（National ScienceEducation Standards，USA，1996）的話說(shuō)，科學(xué)探究是“科學(xué)家學(xué)習(xí)自然世界、基于工作得到證據(jù)，提出解釋及理論的眾多途徑”。
工程和技術(shù)聚焦在改變自然和人造世界，旨在解決問(wèn)題或滿足人類的需求。通過(guò)工程和技術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)造解決問(wèn)題的方案。科學(xué)探究是科學(xué)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)過(guò)程是工程和技術(shù)的基礎(chǔ)。正如科學(xué)探究使科學(xué)領(lǐng)域蒸蒸日上，工程及技術(shù)中解決問(wèn)題的方案也通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程得以延伸和發(fā)展。
但是，在現(xiàn)實(shí)世界中，科學(xué)、工程、技術(shù)的主要方面并沒(méi)有相互脫離?？茖W(xué)知識(shí)的產(chǎn)生表明了問(wèn)題或許可以通過(guò)工程和技術(shù)得到解答。相似的是，工程和技術(shù)解決問(wèn)題的過(guò)程同樣影響著科學(xué)知識(shí)的發(fā)展，甚至有時(shí)產(chǎn)生了新的科學(xué)知識(shí)。就青少年而言，我們需要讓他們理解這些學(xué)科之間的基本差異。同樣重要的是還要幫助他們認(rèn)知這些學(xué)科之間的緊密關(guān)系。
STEM學(xué)科的維度
我們使用美國(guó)《K-12科學(xué)教育框架》（AFramework for K-12 Science Education；Practices，Crosscutting Concepts，and CoreIdeas，2012）中所述的實(shí)踐（Practices）、跨學(xué)科概念（Crosscutting Concepts）及學(xué)科核心概念（Core Ideas）比較這3個(gè)學(xué)科的內(nèi)容。在每一個(gè)學(xué)科中，這些維度都緊密聯(lián)系在一起，每一個(gè)維度的缺失都將影響整個(gè)學(xué)科。也就是說(shuō)，為了讓學(xué)習(xí)活動(dòng)能夠真實(shí)，3個(gè)維度的內(nèi)容都必須清楚明白地體現(xiàn)在活動(dòng)設(shè)計(jì)中。
實(shí)踐――與成功的科學(xué)、工程，技術(shù)相關(guān)聯(lián)的實(shí)踐或能力
用“實(shí)踐”一詞代替“探究能力”，是因?yàn)樵诳茖W(xué)探究和解決問(wèn)題中會(huì)同時(shí)用到知識(shí)和技能。而用“探究能力”一詞會(huì)讓人感覺(jué)這排除了解決問(wèn)題。其實(shí)“實(shí)踐”超越了“能力”，它包含著討論、爭(zhēng)論、評(píng)論和科學(xué)模型的建造等，它將有關(guān)專業(yè)人士是如何將實(shí)踐應(yīng)用到工作中的綜合觀點(diǎn)呈現(xiàn)在了眼前。
幾十年來(lái)，科學(xué)教學(xué)經(jīng)歷了強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究能力與學(xué)習(xí)科學(xué)事實(shí)之間的緊張期。過(guò)于強(qiáng)調(diào)對(duì)事實(shí)的認(rèn)知會(huì)使得學(xué)生們認(rèn)為科學(xué)與其他學(xué)科只不過(guò)是一些孤立的信息、做實(shí)驗(yàn)或解決問(wèn)題的簡(jiǎn)單步驟而已。這將是對(duì)任何學(xué)科的極大誤解。因此，關(guān)鍵是要讓學(xué)生們實(shí)踐那些專業(yè)人士在這些學(xué)科中所應(yīng)用的，這樣做是為了讓他們能夠明白學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念。
表1列舉了STEM中的實(shí)踐。需要強(qiáng)調(diào)的是在現(xiàn)實(shí)生活中這些實(shí)踐不會(huì)呈現(xiàn)線性規(guī)律。例如，盡管基于證據(jù)的論證被單獨(dú)列出，實(shí)際上論證卻滲透在每一個(gè)實(shí)踐中。在實(shí)際的科學(xué)問(wèn)題上或是在一個(gè)能導(dǎo)致深入理解的現(xiàn)象中都會(huì)有論證的出現(xiàn)；在工程和技術(shù)中，對(duì)于要解決的問(wèn)題需要論證，在解釋、設(shè)計(jì)過(guò)程或得出解決方案時(shí)也會(huì)有論證的出現(xiàn)；在標(biāo)準(zhǔn)與限制下，討論哪種解釋最符合證據(jù)，或者哪種設(shè)計(jì)能得到最好的解決方案也是論證?？偟膩?lái)說(shuō)，實(shí)踐應(yīng)聚焦于它所用的不同情境。
事實(shí)上，這張表中最突出的是科學(xué)、工程和技術(shù)的實(shí)踐非常相似。我們都知道科學(xué)家們使用這些實(shí)踐的目的與工程師、技術(shù)專家并不相同。但是，在科學(xué)、工程和技術(shù)中，在實(shí)踐層面高度的共通性不僅有用，且說(shuō)明了這些學(xué)科交叉的可能性。其實(shí)，在科學(xué)、工程、技術(shù)中差異還是存在的，如科學(xué)上的“提出問(wèn)題”在工程和技術(shù)中被“定義問(wèn)題”所代替；同樣，科學(xué)中的“構(gòu)建解釋”在工程和技術(shù)中變成了“設(shè)計(jì)解決方法”。
?提出問(wèn)題vs.定義問(wèn)題
如果我們認(rèn)為根據(jù)現(xiàn)象提出問(wèn)題是一個(gè)科學(xué)活動(dòng)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，那么定義和澄清問(wèn)題便是工程、技術(shù)和一些數(shù)學(xué)實(shí)例中很重要的因素。
好奇心，或者認(rèn)識(shí)、理解，并用科學(xué)問(wèn)題解釋現(xiàn)象的欲望常?？梢约ぐl(fā)科學(xué)。對(duì)于科學(xué)的好奇心顯示了科學(xué)問(wèn)題的架構(gòu)。比如說(shuō)，學(xué)生會(huì)想知道“月亮離地球多遠(yuǎn)”或者“車從一個(gè)地方到另一個(gè)地方需要多久”，“什么導(dǎo)致了月食”，“如果每天都用濃鹽水澆灌植物，它們會(huì)怎樣”……所有這些都是科學(xué)問(wèn)題并且都可以用科學(xué)的方法回答。
工程則集中在問(wèn)題的闡明與定義上。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品和過(guò)程的工程設(shè)計(jì)解決問(wèn)題并滿足社會(huì)的需求。工程師通過(guò)定義問(wèn)題，得到在一定條件限制之內(nèi)成功地解決方法的標(biāo)準(zhǔn)。同樣地，技術(shù)最初的焦點(diǎn)也是在識(shí)別和定義問(wèn)題，以此符合人們的需求和技術(shù)的專業(yè)性。
當(dāng)然，上述討論不應(yīng)該與表中其他實(shí)踐所產(chǎn)生的問(wèn)題所混淆。比如在分析和解釋數(shù)據(jù)的實(shí)踐中會(huì)產(chǎn)生諸如“是否科學(xué)探究活動(dòng)會(huì)回答最初的問(wèn)題”，“是否是基于證據(jù)提出的解釋”，當(dāng)然也可能是由工程和技術(shù)設(shè)計(jì)的解決方案中不同方法的可行性問(wèn)題。因此，對(duì)于所有的STEM學(xué)科，都會(huì)遇到與數(shù)據(jù)收集、解釋數(shù)據(jù)相關(guān)的問(wèn)題。還有些問(wèn)題是關(guān)于信息的交流是否可以達(dá)到預(yù)期的精準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)。其中有一些問(wèn)題可以導(dǎo)致回答一個(gè)科學(xué)問(wèn)題的多種方式，或是不同等級(jí)的問(wèn)題解決方案。有時(shí)，這種問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致那些產(chǎn)生原始設(shè)計(jì)和科學(xué)問(wèn)題的模型發(fā)生改變。根據(jù)這些問(wèn)題的答案，有可能做出放棄之前提出的實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)方案的決定。
?建立解釋vs.設(shè)計(jì)解決方法
對(duì)于科學(xué)，一個(gè)很重要的目的是在測(cè)試和證據(jù)支持下建立科學(xué)的解釋，以幫助我們理解周圍的世界。這樣做，科學(xué)家們發(fā)展出建立在大量重要的知識(shí)、測(cè)試和數(shù)據(jù)之上的科學(xué)理論。他們用理論或是模型解釋現(xiàn)象，預(yù)測(cè)現(xiàn)象，提升并修改他們之前的知識(shí)和對(duì)這些現(xiàn)象的理解?？茖W(xué)的解釋在觀察、數(shù)據(jù)和科學(xué)理論間建立有邏輯的連接。例如：一個(gè)有名的科學(xué)理論是“微生物理論”。在這個(gè)學(xué)說(shuō)中，傳染性疾病是由病人身上叫做細(xì)菌的微小生物導(dǎo)致的，不同的細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生不同的疾病。如果細(xì)菌從一個(gè)生病的人傳播到一個(gè)健康的人身上，它們就可以在這個(gè)健康的人的體內(nèi)傳播。人們可以通過(guò)消滅這些細(xì)菌或者減少它們導(dǎo)致疾病的活動(dòng)得以康復(fù)。很多支持這一理論的證據(jù)從成千上萬(wàn)個(gè)病例中累積起來(lái)。因此某一個(gè)人的病癥可以被判斷為有傳染性或是沒(méi)有，并能被判斷為是由某一種特定的細(xì)菌導(dǎo)致的，從而可以依據(jù)理論和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)確定治療方法。通過(guò)在證據(jù)基礎(chǔ)上建立理論或者理論模型的過(guò)程，科學(xué)家們?cè)鲩L(zhǎng)了對(duì)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和理解。
但是工程和技術(shù)的目的是為了創(chuàng)造一種設(shè)計(jì)并解決問(wèn)題，從而滿足人類的需求。就像科學(xué)中理論的建立一樣，工程設(shè)計(jì)是一個(gè)具有系統(tǒng)性和生命力的思考過(guò)程。具體的活動(dòng)包括在工程設(shè)計(jì)之中，然而即便工程師應(yīng)用了科學(xué)知識(shí)，工程設(shè)計(jì)的過(guò)程卻與科學(xué)探究完全不一樣。在定義問(wèn)題后，他們不得不去考慮必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。例如在建橋過(guò)程中.他們需要考慮橋的組成部分、控制裝置、預(yù)期的長(zhǎng)度與高度、最大的承載量等。除此之外，他們必須考慮限制條件，如可獲得的資源、完成的時(shí)間和環(huán)境條件。不論是“好”，或僅僅是“還可以”，他們需要在限制條件和解決方案的質(zhì)量間作出基于權(quán)衡的重要決策。在所有的決策中，工程師們需要應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)和數(shù)學(xué)的知識(shí)。對(duì)于所有的目的而言，技術(shù)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)是一樣的。但是，我們意識(shí)到技術(shù)是由經(jīng)驗(yàn)、磨煉與學(xué)習(xí)所導(dǎo)致的，而并非科學(xué)。在這些情況下，它比設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)工藝。
跨學(xué)科概念
有一些概念在所有的STEM學(xué)科中都會(huì)出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)在其他的學(xué)科中，這就是跨學(xué)科概念。它們產(chǎn)生干闡明各學(xué)科核心概念的現(xiàn)象或者問(wèn)題的過(guò)程中。它們有助于理解觀察和在數(shù)學(xué)思維、問(wèn)題解決方案中建立理論?？鐚W(xué)科概念不是存在于真空中，因此，這些跨學(xué)科概念不應(yīng)該在孤立的調(diào)查或問(wèn)題解決情境中學(xué)習(xí)，尤其是它們與學(xué)科核心概念的發(fā)展密切相關(guān)。
不論是科學(xué)家、工程師、技術(shù)專家，還是數(shù)學(xué)家，這些跨學(xué)科概念在看待世界上各種現(xiàn)象時(shí)可作為有力且全面的框架。因?yàn)樗鼈兂搅瞬煌琒TEM學(xué)科之間的邊際，它們也被稱為統(tǒng)一的概念。我們將它們列在表2中，并提供簡(jiǎn)潔的說(shuō)明。
學(xué)科核心概念
學(xué)科核心概念即是幾個(gè)學(xué)科的核心主題。如物質(zhì)科學(xué)中，有很多概念與物質(zhì)特征、力、運(yùn)動(dòng)有關(guān)；在生命科學(xué)中有關(guān)的則有生物體的生長(zhǎng)與發(fā)展、與環(huán)境的相互依存和適應(yīng)等。與其相似的是，在地球與空間科學(xué)中，有一些概念例如地球、太陽(yáng)系、天氣和氣候。工程與技術(shù)中的核心概念涉及定義問(wèn)題并設(shè)定問(wèn)題的邊界、提出問(wèn)題的解決方案，以及了解科學(xué)、工程、技術(shù)三者之間相互依靠的關(guān)系。
當(dāng)然，與其在基礎(chǔ)的科學(xué)、工程、技術(shù)中討論學(xué)科核心概念，倒不如用4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明什么是學(xué)科核心概念。這個(gè)思想來(lái)自于《K-12科學(xué)教育框架》，它告訴我們學(xué)科核心概念應(yīng)該是：
?在橫跨科學(xué)、工程、技術(shù)等多學(xué)科時(shí)具有廣泛的重要性，或者是在單一學(xué)科中扮演重要的組織作用
通過(guò)這些核心概念，學(xué)生們學(xué)習(xí)了科學(xué)知識(shí)和對(duì)自然事件的解釋，例如空氣、水、礦物、生物、煤燃料、油燃料等，學(xué)習(xí)了關(guān)于可再生資源和不可再生資源的消耗。在工程設(shè)計(jì)中，明白了他們所用的自然和人造事物的性質(zhì)，以及如何去使用它們。他們考慮了產(chǎn)品和生產(chǎn)產(chǎn)品過(guò)程中的環(huán)境影響。例如，建造橋和生產(chǎn)食物產(chǎn)品的方式對(duì)于資源的分配和獲取的影響。
?提供理解或調(diào)研復(fù)雜觀點(diǎn)和解決問(wèn)題的核心工具
對(duì)例如材料、能量、燃料的自然資源的學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)更復(fù)雜知識(shí)的基礎(chǔ)，如對(duì)于物質(zhì)本質(zhì)的理解（原子的運(yùn)動(dòng)與排列解釋了不同材料的性質(zhì)）；能量可以以電、化學(xué)、磁及力等形式存在；自然資源的獲取影響著工程和技術(shù)的產(chǎn)品，人類住處與自然資源的分配和適宜的天氣條件密切相關(guān)等。
?與學(xué)生們的興趣和生活經(jīng)驗(yàn)息息相關(guān)，或者是可以聯(lián)系到需要用科學(xué)技術(shù)認(rèn)知思考的社會(huì)和個(gè)人的觀點(diǎn)
這是選擇學(xué)科核心概念的重要一條，因?yàn)檫@些將與學(xué)生的生活息息相關(guān)。如學(xué)生學(xué)習(xí)生活中可接觸到的事物的性質(zhì)，以及可以改變事物性質(zhì)的情況，學(xué)習(xí)能量的類型和能量的影響，并聯(lián)系他們的人生經(jīng)歷；學(xué)習(xí)有生命的事物是靠什么生存并生長(zhǎng)的；學(xué)習(xí)人類是怎么利用原材料制造產(chǎn)品和設(shè)施的，例如食物、玩具、橋、樓房、自行車。以及各種工程和技術(shù)的其他產(chǎn)品；他們還會(huì)學(xué)習(xí)自然資源的短缺是如何影響他們生活的，比如沒(méi)有規(guī)律的雨水、礦物和糧食作物。
?在逐步提升知識(shí)深度和復(fù)雜度的多種等級(jí)中，要做到可教且可學(xué)
一、重視學(xué)習(xí)模型的創(chuàng)設(shè)
《框架》提出了跨學(xué)科概念，約瑟夫?科瑞柴科（Josepb Krajcik）認(rèn)為，美國(guó)先前的科學(xué)教育都是由一些零散的科學(xué)事實(shí)所構(gòu)成。學(xué)生在接受了這些科學(xué)事實(shí)后，并不能很好地應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，這是由于缺少對(duì)眾多事實(shí)間聯(lián)系的關(guān)注。我國(guó)的小學(xué)科學(xué)教育，課改后教師的教育觀念得到了一定的改變，但還是處于淺層次的探究學(xué)習(xí)，局限于某個(gè)學(xué)科內(nèi)某些具體問(wèn)題的探究過(guò)程。跨學(xué)科概念，就是要尋找出零散于各學(xué)科的相似之處，從各個(gè)學(xué)科問(wèn)}的解決過(guò)程中，形成一個(gè)學(xué)生能夠接受的解決問(wèn)題的模型，為更高層次的學(xué)習(xí)建立一個(gè)框架，便于后續(xù)學(xué)習(xí)能在此框架內(nèi)進(jìn)行演繹、推理。
二、扎實(shí)開展科技實(shí)踐活動(dòng)
工程、技術(shù)和科學(xué)的融合，是STEM教育背景下《框架》的顯著特點(diǎn)，也是我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育變革的重點(diǎn)?？茖W(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程為工程和技術(shù)提供理論基礎(chǔ)，在工程和技術(shù)過(guò)程中又能提出新的科學(xué)問(wèn)題，科學(xué)問(wèn)題的解決同樣也離不開工程和技術(shù)的支持。
我國(guó)現(xiàn)有的小學(xué)科學(xué)教材，已經(jīng)有很多把工程、技術(shù)和科學(xué)三者融合的課例，在教材的編寫上也很具合理性。教科版每個(gè)單元的最后一課，大多是實(shí)踐課。六年級(jí)上冊(cè)《形狀和結(jié)構(gòu)》單元，安排了8個(gè)教學(xué)內(nèi)容，前面七課是科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)。為第八課造“橋”做理論準(zhǔn)備，同時(shí)在前面的學(xué)習(xí)中除了科學(xué)知識(shí)的積累，還幫助學(xué)生形成一定的技術(shù)，如做框架時(shí)皮筋的扣結(jié)方式。造“橋”就是一項(xiàng)工程，需要學(xué)生充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技術(shù)，方能搭建一座堅(jiān)固的“橋梁”。但是科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，技術(shù)的形成，工程的實(shí)施都需要時(shí)間作保障。特別是工程的實(shí)施，以造“橋”為例，按照教材編排的兩個(gè)板塊“用紙?jiān)臁畼颉紤]哪些問(wèn)題”和“介紹評(píng)價(jià)我們的‘橋’”，一課時(shí)顯然是不夠的。教科版六年級(jí)上冊(cè)四個(gè)單元32課，以一個(gè)學(xué)期20周來(lái)計(jì)算，每周2節(jié)科學(xué)課，共40節(jié)，考慮到假期和其他因素。難以保證教學(xué)活動(dòng)保質(zhì)保量開展。所以，科技實(shí)踐活動(dòng)的切實(shí)開展需要時(shí)間保障，讓學(xué)生以工程的方式，充分運(yùn)用知識(shí)與技術(shù)，不斷改進(jìn)工程質(zhì)量，以達(dá)到工程、技術(shù)和科學(xué)融合的目的。
首先從廣度上看，物理學(xué)涉及了力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)等，而工程力學(xué)只涉及了物理學(xué)的力學(xué)部分；物理學(xué)是一門為學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課（如《電工電子學(xué)》《工程力學(xué)》等）打基礎(chǔ)的學(xué)科，而工程力學(xué)是為學(xué)習(xí)專業(yè)課（《礦山壓力與控制》《井巷工程》等）打基礎(chǔ)的學(xué)科。所以對(duì)于高職院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，難度要求降低了，專業(yè)要求提高了。教師在授課時(shí)，要幫助學(xué)生克服畏難情緒（特別是對(duì)“文科”學(xué)生而言），明確告訴學(xué)生，在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中也許用到工程力學(xué)中的一個(gè)“點(diǎn)”，但我們現(xiàn)在就要學(xué)好一個(gè)“面”。從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為今后學(xué)習(xí)打下良好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。
第二，從宏觀上看，工程力學(xué)與物理學(xué)有很多相通的地方，從微觀上看又有很多不同的地方。例如，在靜力學(xué)中，從物理學(xué)角度出發(fā)，為了研究問(wèn)題的方便，在許多情況下可以將物體看成質(zhì)點(diǎn)，只有在研究物體的轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)才將物體看成剛體，而在工程力學(xué)中卻不能忽略物體的大小和形狀，只能將物體看成剛體；在物理學(xué)中，即使將物體看成剛體也無(wú)需考慮物體的形變，而在工程力學(xué)中，我們必須考慮物體的承載能力（即強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性），從而必然要研究物體的形變，此時(shí)要將“剛體”假設(shè)成“變形固體”。
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）24-0214-02
工程力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，同時(shí)又與工程實(shí)際聯(lián)系密切，機(jī)械類專業(yè)的許多課程都以工程力學(xué)為基礎(chǔ)。工程力學(xué)課程中的內(nèi)容，包括理論力學(xué)和材料力學(xué)兩門課程中除專題部分以外的主要內(nèi)容。由于此門課程屬于經(jīng)典力學(xué)，它所講的理論比較基本，似乎很容易懂，但一做練習(xí)題，卻不知從何下手，雖然苦思冥想，絞盡腦汁，但很多題目還是做不出來(lái)。所以，學(xué)過(guò)工程力學(xué)的人都有一個(gè)共同的感覺(jué)，就是“理論易懂，題難做”。因而得出工程力學(xué)難學(xué)的結(jié)論。那么，怎么樣解決這一難題，才能學(xué)好工程力學(xué)？我認(rèn)為應(yīng)該從以下幾方面來(lái)考慮。
一、明確學(xué)習(xí)工程力學(xué)的意義
工程力學(xué)是高職院校工科專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)課后接觸到的第一門技術(shù)基礎(chǔ)課，它是學(xué)生從基礎(chǔ)課到專業(yè)課的橋梁，起著承上啟下的作用，這是因?yàn)樗窃S多后續(xù)課程的基礎(chǔ)。比如，不同專業(yè)以后將要開設(shè)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、鋼結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、金屬切削原理、金屬塑形成型原理、擠壓模具技術(shù)的理論與實(shí)踐、沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等專業(yè)課程都要用到工程力學(xué)中的知識(shí)。工程力學(xué)中的大量理論與工程實(shí)際密切相關(guān)，可以直接用于工程解決實(shí)際問(wèn)題，工程力學(xué)中的力學(xué)模型、練習(xí)題，基本上都是由工程實(shí)際中的各種構(gòu)筑物或構(gòu)件、零部件簡(jiǎn)化抽象而得的，例如：房屋的橫梁、車間的吊車梁、道路上的橋梁等都可以抽象成簡(jiǎn)支梁，房屋的雨篷、陽(yáng)臺(tái)、電線桿等都抽象成懸臂梁，屋架等都抽象成桁架，等等。工程力學(xué)的知識(shí)可以直接用于工程實(shí)際問(wèn)題中的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算等。由于工程力學(xué)是許多專業(yè)課程的基礎(chǔ)，因此，它在培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)能力方面起著重要的作用。通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)、提高學(xué)生的邏輯思維（包括推理、分析、判斷等）能力，抽象化能力（包括將簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題抽象成力學(xué)模型、進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)描述、運(yùn)用力學(xué)理論求解），實(shí)驗(yàn)觀察、動(dòng)手能力，自學(xué)能力，表達(dá)能力（包括文字和圖像）以及數(shù)字計(jì)算能力。所以，作為高職院機(jī)械類各專業(yè)的學(xué)生，有必要學(xué)好工程力學(xué)課程。
二、正確理解并掌握“三基”內(nèi)容
所謂“三基”，是指工程力學(xué)中的基本概念、基本理論、基本方法。眾所周知，建造房屋必須筑好堅(jiān)固的地基，構(gòu)筑知識(shí)結(jié)構(gòu)，同樣要打好基礎(chǔ)，要學(xué)好某門課程，首先也要掌握其最基本的知識(shí)，以后才談得上拓寬和靈活使用，學(xué)習(xí)工程力學(xué)也不例外。
首先，工程力學(xué)的基本概念比較多，例如力的概念，約束的概念，力矩的概念等，僅“點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)”一章中就涉及到兩個(gè)點(diǎn)（動(dòng)點(diǎn)、牽連點(diǎn)）、兩個(gè)系、三種運(yùn)動(dòng)、三種速度、四種加速度等概念；如果不正確理解每一章中的概念，則在分析問(wèn)題和具體計(jì)算中必定出錯(cuò)。所以必須正確理解基本概念。
其次，是基本理論的理解。工程力學(xué)的公理、定理很多，如：二力平衡公理，力的平行四邊形公理，作用與反作用公理，三力平衡匯交定理，合力矩定理，胡克定律，等等，這些我們必須熟記，同時(shí)對(duì)其內(nèi)涵、要素、適用條件等要反復(fù)理解，做到真正掌握，這樣我們?cè)诜治隽W(xué)問(wèn)題時(shí)不至于無(wú)從下手。要學(xué)好這些基本理論，如果只靠死記硬背是很難掌握的，也難以記住，最好的辦法是理解其實(shí)質(zhì)含義，融會(huì)貫通，找出各章基本理論之間的共性與個(gè)性。比如：點(diǎn)的均變速運(yùn)動(dòng)與剛體的勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩章中的公式較多，難以記憶，但只要認(rèn)真分析一下，便能看出它們之間有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即：加速度與角加速度、速度與角速度、路程與轉(zhuǎn)角一一對(duì)應(yīng)；又如：構(gòu)件各種基本變形時(shí)的強(qiáng)度、剛度計(jì)算公式雖然很多，但也有對(duì)應(yīng)的規(guī)律：不論四種基本變形中的哪種變化，都有：應(yīng)力=內(nèi)力/截面幾何性質(zhì)量，軸向拉（壓）與扭轉(zhuǎn)兩章中的：相對(duì)變形=內(nèi)力/抗變形剛度，絕對(duì)變形量=內(nèi)力×長(zhǎng)度/抗變形剛度，當(dāng)然，不同變形時(shí)的內(nèi)力、截面的幾何性質(zhì)量、抗變形剛度都不同，這就是其個(gè)性，只要記住了各章的個(gè)性及其之間的共性，則所有理論公式就都記住了，這樣可以解決公式多、難記憶的苦難。
再就是基本方法的掌握。衡量工程力學(xué)學(xué)得好與否的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就是看其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和破題能力是否較強(qiáng)。如果不熟練掌握工程力學(xué)的基本方法，滿足于聽(tīng)得懂或抱有“抓考題、應(yīng)付考試”的想法，則必定學(xué)不好，見(jiàn)到題目無(wú)從下手，決不可能取得好成績(jī)。原因在于工程力學(xué)中問(wèn)題都對(duì)應(yīng)于工程實(shí)際中的實(shí)物，而工程實(shí)際中的實(shí)物又是千姿百態(tài)的，并且對(duì)于同一個(gè)實(shí)物，若側(cè)重考慮的因素不同，則又可以抽象成不同的力學(xué)問(wèn)題，所以工程力學(xué)中的題目可以變化多樣、舉不勝舉，抓到考題的概率是極微小的。因此，要想學(xué)好工程力學(xué)除了正確理解基本概念和基本理論以外，一是要適當(dāng)作預(yù)習(xí)，為聽(tīng)課做準(zhǔn)備；二是要保證課堂聽(tīng)課的效果，作好課堂筆記，值得注意的是，同學(xué)們?cè)诼?tīng)課、記筆記時(shí)，應(yīng)該注意老師講課的重點(diǎn)，記住分析問(wèn)題的思路和求解的方法，而不是抄老師的板書；三是課后復(fù)習(xí)，歸納總結(jié)，找出并掌握其中的一些規(guī)律。如：求解靜力學(xué)問(wèn)題的方法，主要是“四步”，即取分離體、畫受力圖、列平衡方程（有摩擦?xí)r加列摩擦補(bǔ)充方程）、解方程；又如：求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的方法也是“四步”，只是將靜力學(xué)中的“列平衡方程”改為“列動(dòng)力學(xué)方程及運(yùn)動(dòng)學(xué)補(bǔ)充方程”；再如：解決材料力學(xué)中主要問(wèn)題的基本方法是：求內(nèi)力―內(nèi)力圖―進(jìn)行強(qiáng)度（剛度）計(jì)算，求內(nèi)力的方法――截面法（截、去、代、平），不論受力、變形怎樣復(fù)雜，都可以用截面法求得內(nèi)力、找出危險(xiǎn)截面、從而方便地進(jìn)行強(qiáng)度（或剛度）計(jì)算。
三、要勤用腦、多動(dòng)手
工程力學(xué)的特點(diǎn)之一是習(xí)題多，并且有一定的計(jì)算量，在《工程力學(xué)課程教學(xué)基本要求》中對(duì)課后作業(yè)的“最少習(xí)題數(shù)”作了明確規(guī)定，只有通過(guò)一定數(shù)量習(xí)題的練習(xí)，才能達(dá)到最基本的要求。此外，工程力學(xué)之所以“理論易懂，題難做”，也是因?yàn)槠浠A(chǔ)知識(shí)看起來(lái)簡(jiǎn)單，用起來(lái)卻變化多端，神通無(wú)窮。它能解決多少問(wèn)題，就看各人掌握的程度和創(chuàng)新能力了。怎樣才能掌握和創(chuàng)新？像工程力學(xué)這門課程，不能只讀書本，而必須多做題，通過(guò)做題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決自己學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題；幫助理解、消化、鞏固基本概念、基本理論；熟練掌握、靈活運(yùn)用基本方法；訓(xùn)練、提高自己的思維能力、表達(dá)能力及數(shù)字計(jì)算能力；這樣才能有所創(chuàng)新。
在做習(xí)題時(shí)應(yīng)該注意：切莫急于對(duì)答案，否則，將事半功倍。一般來(lái)說(shuō)，做題時(shí)，首先要認(rèn)真審題，分析此題是屬于哪種類型、需要用到哪些理論、有幾種解題方法；然后選用比較簡(jiǎn)單或者自己掌握得比較好的方法去求解，最后用其他方法進(jìn)行驗(yàn)算。例如：平面一般力系的平衡問(wèn)題，可以列三個(gè)獨(dú)立的平衡方程，而平衡方程又有三種形式，分別是一矩式、二矩式和三矩式；求作梁的內(nèi)力圖時(shí)，可以用基本方法、簡(jiǎn)便法或疊加法三種方法；求解平面運(yùn)動(dòng)剛體上任一點(diǎn)的速度時(shí)，可以用基本法、瞬心法或速度投影定理法三種不同的方法。
不論用哪種方法，最后結(jié)果是唯一的。為了檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果正確與否，可以用其他方法核算。
可見(jiàn)，在做題時(shí)，一定要認(rèn)真分析，合理選用方法，才能迅速準(zhǔn)確地破解得答案。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，除了完成課堂布置的必做題以外，還應(yīng)該爭(zhēng)取多做題，通過(guò)不同類型習(xí)題的練習(xí)，才能使自己對(duì)這門課程做到“見(jiàn)多識(shí)廣，熟能生巧，舉一反三”，以致達(dá)到“正確理解，熟練掌握，靈活運(yùn)用”之目的。
四、注意理論聯(lián)系實(shí)際
工程力學(xué)是人類長(zhǎng)期認(rèn)識(shí)自然和改造自然的結(jié)晶。力學(xué)的基本規(guī)律，是人們通過(guò)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐和大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)綜合、分析和歸納總結(jié)出來(lái)的。生產(chǎn)的需要促進(jìn)了力學(xué)的發(fā)展，同時(shí)，力學(xué)理論又反過(guò)來(lái)推動(dòng)生產(chǎn)不斷發(fā)展。所以，學(xué)習(xí)工程力學(xué)必須注意理論聯(lián)系實(shí)際，在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，認(rèn)真觀察，勤于思考，將感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)，并將理論應(yīng)用到實(shí)踐中去加以檢驗(yàn)。如：我們用板手?jǐn)Q緊螺母時(shí)，用大板手省力，而用小板手很費(fèi)勁，這用力矩理論很容易解釋。又如一直徑不同的鋼桿，兩端受外力作用而拉伸，當(dāng)力增大到一定值時(shí)，由經(jīng)驗(yàn)可知，斷裂必發(fā)生在直徑較小的一段上，這驗(yàn)證了衡量構(gòu)件強(qiáng)度的物理量是應(yīng)力。
五、注意力學(xué)實(shí)驗(yàn)
工程力學(xué)中許多理論是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，如材料拉伸壓縮的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)。我們做實(shí)驗(yàn)時(shí)要認(rèn)真觀察，記錄數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果要仔細(xì)研究，用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證力學(xué)理論的正確性，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)習(xí)工程力學(xué)的信心。
六、結(jié)語(yǔ)
二、工程類教學(xué)的特點(diǎn)
工程類課程具有其固有的特點(diǎn)。部分工程類課程抽象性強(qiáng)，如“工程電磁場(chǎng)”，因?yàn)閳?chǎng)是抽象看不見(jiàn)的，在中學(xué)介紹電場(chǎng)時(shí)只是口述場(chǎng)是如何分布的。在高校這門課程當(dāng)中，由于理論更加深，所以抽象思維要求更高。例如，介紹場(chǎng)的概念時(shí)多舉例，速度場(chǎng)可以看路上奔跑的汽車，高度場(chǎng)可以在平常出去爬山，每個(gè)人所處的海拔高度，等等。在這類課程里，多媒體演示和計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)較為重要。部分工程類課程有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，如“電機(jī)學(xué)”、“電力系統(tǒng)自動(dòng)化裝置”、“發(fā)電廠電氣主接線”等。在這類課程中必須和實(shí)際工程項(xiàng)目多結(jié)合，有條件的情況下，帶學(xué)生實(shí)地看看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，看看設(shè)備的工作情況，了解實(shí)際企業(yè)的電氣接線圖是如何設(shè)計(jì)的。只需要初步認(rèn)識(shí)，就能對(duì)理論的理解深刻很多。還有部分工程類課程具有理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，如“電力系統(tǒng)分析”，對(duì)于這類課程基本上一條線。需要教師在教學(xué)上由淺入深，一步一步引導(dǎo)，讓學(xué)生每節(jié)課都感覺(jué)有所得，才能提高學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)然，很多工程類課程兼顧幾方面的特點(diǎn)。
三、結(jié)合課程特點(diǎn)設(shè)立問(wèn)題為引導(dǎo)
在問(wèn)題的設(shè)計(jì)中，應(yīng)具有針對(duì)性，問(wèn)題情境應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，抓住基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)，緊扣教材的中心及重點(diǎn)、難點(diǎn)。教師應(yīng)該通過(guò)這一系列的問(wèn)題作答、體悟，把這節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)逐步引入。同時(shí)，提出的問(wèn)題難度要適中。問(wèn)題太易，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生厭倦和輕視心理；太難，學(xué)生會(huì)望而生畏。而且問(wèn)題要具有層次性，在創(chuàng)設(shè)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)科學(xué)的、有梯度的、有層次的問(wèn)題鏈，考慮好問(wèn)題的銜接和過(guò)渡，用組合、鋪墊或設(shè)臺(tái)階等方法提高問(wèn)題的整體效益，形成體系。另外，問(wèn)題盡量能貼近現(xiàn)實(shí)或帶點(diǎn)趣味性，就更能吸引學(xué)生的注意，調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒。例如，在“高電壓技術(shù)”課程中，就需要密切聯(lián)系實(shí)踐。介紹電暈放電時(shí)，需要考慮電暈放電的一些工程應(yīng)用，如煙囪里靜電除塵的問(wèn)題。又如，在介紹串聯(lián)電感和并聯(lián)電容內(nèi)容中，在相同情況下所需電容比電感線圈的成本低得多，這就是在實(shí)際工程應(yīng)用中要考慮的問(wèn)題，根據(jù)書本一般只講授電氣性能的好壞，根本不考慮實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)施時(shí)的經(jīng)濟(jì)成本。這些都可以在問(wèn)題的設(shè)立和學(xué)生的討論中引導(dǎo)。再如，在“工程電磁場(chǎng)”課程中一個(gè)十分基礎(chǔ)且重要的知識(shí)點(diǎn)就是電場(chǎng)中的高斯通量定理，如公式E•dS=qε0。學(xué)生看起來(lái)是一個(gè)很簡(jiǎn)單的公式，但是要講清楚不容易，要求學(xué)生會(huì)用它來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題更難。那么在講解的時(shí)候可以分成若干小問(wèn)題：閉合曲面積分怎么作？作多大？電場(chǎng)強(qiáng)度所求點(diǎn)在哪？方向是什么？等式右邊的電荷量哪個(gè)地方的電荷量？為什么一個(gè)積分最后可以化為簡(jiǎn)單計(jì)算？等等。學(xué)生如果把這些問(wèn)題都解決了，那么高斯通量定理也就掌握了。問(wèn)題的設(shè)立要兼顧課程特點(diǎn)。對(duì)于主線知識(shí)點(diǎn)十分清晰的課程，如某些課程教材可能一大章都是圍繞一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，以大問(wèn)題為主，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展。問(wèn)題了解清楚了，就基本掌握這一大章了。對(duì)于知識(shí)點(diǎn)、概念比較雜散的課程，應(yīng)該采用問(wèn)題集合。學(xué)生了解了一個(gè)問(wèn)題集合則掌握了一章，再通過(guò)問(wèn)題集合里的小問(wèn)題掌握雜散的重要概念。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)中思路會(huì)非常清晰，相當(dāng)于知識(shí)點(diǎn)歸類整理。教學(xué)時(shí)間和教師地位的把握。教師就好比一臺(tái)晚會(huì)的主持人，在充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性的基礎(chǔ)上，把握課堂的節(jié)奏和時(shí)間。在以上兩點(diǎn)研究?jī)?nèi)容中，一些課程的學(xué)時(shí)數(shù)并不多，那么教學(xué)內(nèi)容對(duì)于問(wèn)題的合適設(shè)立是教師首先需要靠充分備課來(lái)完成的。教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)是組織者、引導(dǎo)者、參與者，而不是旁觀者，需要掌握何時(shí)何種情況下進(jìn)入下一個(gè)流程、下一個(gè)問(wèn)題、下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。在教學(xué)內(nèi)容的講授上應(yīng)該尊重學(xué)生情感，正確地引導(dǎo)，而不是一味地要求學(xué)生的答案必須和教材完全一致。多媒體手段在探究式學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。一方面多媒體可輔助教師進(jìn)行問(wèn)題案例的顯示，節(jié)省板書時(shí)間，方便合理地控制授課時(shí)間；另一方面，多媒體輔助顯示授課流程，幫助教師掌握每一步教學(xué)環(huán)節(jié)的進(jìn)展情況。當(dāng)然，多媒體顯示的流動(dòng)速度性和同步性需要進(jìn)行進(jìn)一步的教學(xué)研究。這樣才能既讓學(xué)生覺(jué)得每一節(jié)課內(nèi)容充實(shí)，又不覺(jué)得進(jìn)度太快，難以接受?，F(xiàn)代大學(xué)生對(duì)于很多理論性的課堂教學(xué)缺乏興趣，被動(dòng)學(xué)習(xí)。工程教育理論性強(qiáng)，而且抽象，和工程項(xiàng)目等聯(lián)系緊密，純粹地講授無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。通過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)形成的問(wèn)題的求解和探索，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。通過(guò)問(wèn)題的銜接還可建立緊湊的教學(xué)環(huán)節(jié)。工程教育的目的是培養(yǎng)未來(lái)的工程師，在高校中，不僅要傳授學(xué)生知識(shí)，而且要培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，其中最重要的就是獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)課堂中問(wèn)題的求解過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的自主研究、獨(dú)立思考的能力。
摘 要：“建筑抗震設(shè)計(jì)”是一門理論性、實(shí)踐性、綜合性都很強(qiáng)的課程，震害分析在教學(xué)過(guò)程中處于核心地位，是培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的重要手段。文章結(jié)合石河子大學(xué)“建筑抗震設(shè)計(jì)”課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，介紹了基于震害分析的建筑抗震設(shè)計(jì)教學(xué)方法的基本思路，并以在混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用為例，具體分析以震害分析為核心的教學(xué)方法在概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算，以及抗震構(gòu)造措施等方面的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：建筑抗震設(shè)計(jì)；震害分析；教學(xué)思路；教學(xué)實(shí)踐
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-4107（2015）09-0009-02
收稿日期：2014-12-28
作者簡(jiǎn)介：袁康（1982—），男，重慶合川人，石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院土木工程系主任，博士，副教授，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)工程研究。
基金項(xiàng)目：石河子大學(xué)一類課程“建筑抗震設(shè)計(jì)”
新疆地處亞歐大陸腹地，受南印度洋板塊與歐亞板塊碰撞作用以及來(lái)自北西伯利亞板塊的擠壓，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，是我國(guó)主要的內(nèi)陸地震活動(dòng)區(qū)域，也是國(guó)務(wù)院確定的地震重點(diǎn)監(jiān)視防御區(qū)之一。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，新疆境內(nèi)發(fā)生6級(jí)以上地震100多次，平均每年一次以上，全區(qū)抗震設(shè)防烈度在6度以上的區(qū)域占全區(qū)總面積的80%以上，其中7度以上高烈度區(qū)域面積占60%以上，面臨嚴(yán)峻的抗震形勢(shì)[1]。因此，新疆地處地震高發(fā)區(qū)和高烈度區(qū)的抗震形勢(shì)對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄖO(shè)計(jì)、施工等技術(shù)人員提出了更高要求。因而，建筑抗震設(shè)計(jì)在當(dāng)?shù)乇究平虒W(xué)中的重要性更加突出。
隨著近年來(lái)全球地震進(jìn)入活躍期，強(qiáng)震頻發(fā)，大量的工程震害為學(xué)生學(xué)習(xí)抗震知識(shí)和技能提供了生動(dòng)的教學(xué)素材，尤其是汶川、玉樹等一系列大震災(zāi)害引起了大家的重視，對(duì)典型震害的分析成為了促使相關(guān)抗震設(shè)計(jì)、構(gòu)造施工技術(shù)進(jìn)步的重要因素，如汶川地震后，我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB2010 0011-2010）就進(jìn)行了相應(yīng)的修編[2]。因此，開展基于震害分析的“建筑抗震設(shè)計(jì)”教學(xué)方法改革也是石河子大學(xué)建筑抗震設(shè)計(jì)課程組一直探索的目標(biāo)，在多年課程建設(shè)過(guò)程中，取得了較好的教學(xué)效果。本文將在分析“建筑抗震設(shè)計(jì)”課程的特點(diǎn)，剖析存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，闡述基于震害分析的研究型教學(xué)思路，并以在混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的實(shí)踐應(yīng)用為例，具體分析以震害分析為核心的教學(xué)方法在概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算，以及抗震構(gòu)造措施等方面的應(yīng)用，以供參考。
一、“建筑抗震設(shè)計(jì)”課程特點(diǎn)及現(xiàn)狀
“建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”課程在石河子大學(xué)開課學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，包括理論教學(xué)40學(xué)時(shí)和試驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)，是建筑工程專業(yè)必修課程之一，同時(shí)也是一門涉及學(xué)科較廣、綜合性較強(qiáng)的課程，經(jīng)過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，是建筑工程專業(yè)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中重要的組成部分。
（一）涉及知識(shí)面廣，對(duì)學(xué)生理論基礎(chǔ)知識(shí)要求高
該課程主要涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料、結(jié)構(gòu)等方面的知識(shí)，其先修課主要有工程數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑材料、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、砌體結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)等，尤其是“單自由度和多自由度彈性體系地震反應(yīng)分析”章節(jié)與結(jié)構(gòu)力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)部分聯(lián)系密切，是典型的“老師難教、學(xué)生難學(xué)”的章節(jié)。
（二）課程與規(guī)范聯(lián)系緊密，條文規(guī)定多
該課程內(nèi)容一般包括場(chǎng)地、地震作用計(jì)算、各種結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，以及隔震減震技術(shù)等章節(jié)，其設(shè)置與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的編排思路大致相同，可以說(shuō)是規(guī)范的說(shuō)明書。因此，教材中有大量的規(guī)范條文規(guī)定告訴學(xué)生應(yīng)該如何去進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，如何讓學(xué)生印象深刻地去理解各種條文規(guī)定背后的含義是關(guān)鍵。
（三）實(shí)踐教學(xué)缺失
該課程的另一特點(diǎn)是實(shí)踐性極強(qiáng)，抗震設(shè)計(jì)事關(guān)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，從學(xué)生階段就培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐意識(shí)至關(guān)重要，而目前多數(shù)高校在抗震的實(shí)踐教學(xué)方面存在缺失現(xiàn)象，其原因主要是抗震的試驗(yàn)手段主要有擬靜力試驗(yàn)和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)兩種，均需要較長(zhǎng)的試驗(yàn)準(zhǔn)備周期和較高的經(jīng)費(fèi)投入。
綜上，由于“建筑抗震設(shè)計(jì)”課程教學(xué)存在的上述問(wèn)題，要“化繁為簡(jiǎn)、通俗易懂”地講解這門看似枯燥、卻對(duì)工程技術(shù)人員又十分重要的課程，需要借助地震災(zāi)害這個(gè)天然的試驗(yàn)場(chǎng)。工程震害分析與試驗(yàn)研究、理論分析是抗震技術(shù)發(fā)展的基本手段[3]，在地震災(zāi)害頻發(fā)的今天，震害分析已經(jīng)成為了抗震技術(shù)驗(yàn)證的最佳場(chǎng)所，如四川雅安蘆山地震中，凡是按照新的抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的建筑均實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的抗震目標(biāo)，沒(méi)有出現(xiàn)房屋倒塌的現(xiàn)象。因此，在抗震教學(xué)環(huán)節(jié)中，專業(yè)教師更應(yīng)當(dāng)以震害分析為核心，來(lái)引導(dǎo)學(xué)生研究、學(xué)習(xí)工程震害，使學(xué)生能夠有血有肉地理解書本知識(shí)。
二、基于震害分析的研究性教學(xué)思路
從各版“建筑抗震設(shè)計(jì)”教材不難發(fā)現(xiàn)，其在具體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中均是基于震害分析—概念設(shè)計(jì)—抗震計(jì)算—抗震構(gòu)造的基本思路，可見(jiàn)震害分析是學(xué)習(xí)本課程的入手點(diǎn)，每種結(jié)構(gòu)形式的震害現(xiàn)象對(duì)于后續(xù)的內(nèi)容都具有強(qiáng)烈的指導(dǎo)意義。教學(xué)過(guò)程中尤其應(yīng)當(dāng)重視“分析”二字，在重視提高學(xué)生工程素質(zhì)的當(dāng)下，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生去理解每種震害發(fā)生的原因，設(shè)計(jì)、施工中如何去避免，從而使學(xué)生更加輕松地理解后續(xù)概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算、抗震構(gòu)造中大量的定量條文規(guī)定。
基于震害分析的研究型教學(xué)思路，即是在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中始終緊扣震害分析這一前提，注重發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性去分析解決問(wèn)題，在震害分析章節(jié)將震害現(xiàn)象歸類為概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算、抗震構(gòu)造不符合規(guī)范要求的幾種情況，設(shè)置研究問(wèn)題，并告訴學(xué)生將在后續(xù)學(xué)習(xí)中逐步解決；在講解到具體涉及前面設(shè)置問(wèn)題的內(nèi)容時(shí)，再帶著學(xué)生一起解決問(wèn)題。
三、基于震害分析的研究性教學(xué)實(shí)踐
本文以混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)教學(xué)為例，闡述基于震害分析的研究型教學(xué)實(shí)踐過(guò)程，具體教學(xué)思路如圖1所示。
（一）基于震害分析的問(wèn)題設(shè)置
混凝土框架結(jié)構(gòu)是建筑工程領(lǐng)域最為常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)體系，尤其是在公共建筑當(dāng)中。在歷次地震中框架結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了較好的抗震性能，但也有一些共性的震害現(xiàn)象得到了體現(xiàn)，因此，在講述本章內(nèi)容時(shí)，有必要將一些常見(jiàn)的震害現(xiàn)象集中梳理，設(shè)置研究問(wèn)題（如下），在后續(xù)學(xué)習(xí)中不斷解決。
1.框架結(jié)構(gòu)中某一層集中倒塌現(xiàn)象。
2.建筑平面中角部破壞嚴(yán)重。
3.樓梯間框架柱剪切破壞。
4.鄰近房屋碰撞破壞。
（二）基于震害分析的概念設(shè)計(jì)
中國(guó)的抗震設(shè)防采用“三水準(zhǔn)設(shè)防、兩階段設(shè)計(jì)”[4]，其具體實(shí)施主要通過(guò)概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算和構(gòu)造措施三個(gè)方面，其中概念設(shè)計(jì)是對(duì)結(jié)構(gòu)體型、結(jié)構(gòu)體系、剛度分布、構(gòu)件延性的總體把握，是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的最為重要問(wèn)題。但由于學(xué)生對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)未通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的綜合實(shí)踐鍛煉，尚停留在碎片化的階段，無(wú)法站在全局的高度來(lái)看待概念設(shè)計(jì)的重要性。此外，長(zhǎng)久以來(lái)的應(yīng)試教育模式培養(yǎng)出來(lái)學(xué)生更喜歡依靠計(jì)算解決問(wèn)題的特性，認(rèn)為只要進(jìn)行了抗震計(jì)算就能夠保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，對(duì)概念設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)不足。因此，有必要從一開始就將各條概念設(shè)計(jì)規(guī)定與相應(yīng)的震害對(duì)應(yīng)起來(lái)，并逐條解決，基本主線為：概念設(shè)計(jì)條文—對(duì)應(yīng)工程問(wèn)題—工程震害現(xiàn)象—解決途徑，即通過(guò)工程實(shí)例中發(fā)生的震害現(xiàn)象，追溯其在設(shè)計(jì)階段不符合抗震概念設(shè)計(jì)的情況，引導(dǎo)學(xué)生探尋相關(guān)解決途徑。
（三）基于震害分析的抗震計(jì)算
結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算包括地震作用計(jì)算，地震力分配、內(nèi)力組合及調(diào)整、截面承載力抗震設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，其中內(nèi)力調(diào)整是此部分內(nèi)容的核心問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)合理破壞模式的關(guān)鍵所在，主要包括了“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的內(nèi)力調(diào)整思路[5]，以及底層柱、角柱的內(nèi)力放大。在講述這些關(guān)鍵問(wèn)題的時(shí)候可回到歷次震害中發(fā)現(xiàn)的震害問(wèn)題，引出震害分析中設(shè)置的問(wèn)題：大量的結(jié)構(gòu)并未實(shí)現(xiàn)梁端出鉸的合理破壞模式，而是某一層柱集中倒塌的情況；以及底層柱和角柱的破壞往往更為嚴(yán)重的現(xiàn)象。帶領(lǐng)學(xué)生以工程師的角度去從設(shè)計(jì)、施工角度查找出現(xiàn)上述問(wèn)題的原因，理解按照合理破壞模式要求的內(nèi)力放大調(diào)整方法。以汶川地震為例，當(dāng)出現(xiàn)遠(yuǎn)超設(shè)防烈度的地震作用時(shí)，幾乎沒(méi)有一棟建筑實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)柱弱梁的破壞形式，是值得工程人員深省的，因此，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB2010 0011-2010）在內(nèi)力調(diào)整系數(shù)上進(jìn)一步放大。
（四）基于震害分析的抗震構(gòu)造措施
抗震構(gòu)造措施，是根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)原則，不需要計(jì)算而對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)部分必須采取的各種細(xì)部要求，主要包括對(duì)梁、柱截面尺寸的限制，鋼筋直徑、間距的限值等等，此部分內(nèi)容與震害分析中的構(gòu)件層面破壞密切相關(guān)，講解中若采用完全“順向講授式”教學(xué)，學(xué)生很難記住相關(guān)的條文規(guī)定。教學(xué)中應(yīng)結(jié)合震害分析，采用“反向研討式”教學(xué)，即思考若不按條文規(guī)定會(huì)出現(xiàn)什么震害問(wèn)題。例如，在講授節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍率的要求時(shí)，可聯(lián)系震害中典型節(jié)點(diǎn)破壞的現(xiàn)象——由于節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋不足或間距過(guò)大，柱縱筋壓曲外鼓，引導(dǎo)學(xué)生明白節(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)維持大震不倒的重要性，以及箍筋體積配箍率可確保節(jié)點(diǎn)延性的意義。
“建筑抗震設(shè)計(jì)”是一門理論性、實(shí)踐性、綜合性都很強(qiáng)的課程，涉及大量的規(guī)范條文，如何生動(dòng)地讓學(xué)生理解相關(guān)條文背后的依據(jù)是關(guān)鍵，而大量的規(guī)范條文修編都是以無(wú)數(shù)次強(qiáng)震為代價(jià)。因此，震害分析在教學(xué)過(guò)程中處于核心地位，是培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的重要手段，課程組在教學(xué)改革過(guò)程中的成效表明，不斷穿插震害分析不但可以提高學(xué)生的專業(yè)興趣，更使學(xué)生在理論知識(shí)綜合應(yīng)用、工程質(zhì)量意識(shí)等方面得到了鍛煉，在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中更加得心應(yīng)手。
參考文獻(xiàn)：
[1]張勇.新疆農(nóng)村抗震民居房屋結(jié)構(gòu)類型及應(yīng)用[J].震災(zāi)防御技術(shù)，2006，（4）.
一、本門課的特點(diǎn)及學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀
本課程是應(yīng)化專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的工程技術(shù)基礎(chǔ)課程，是運(yùn)用物理、物理化學(xué)的基本原理來(lái)研究和分析化工生產(chǎn)中的動(dòng)量傳遞、熱量傳遞及質(zhì)量傳遞的原理，以及“三傳”原理在各單元操作中的應(yīng)用。課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用工程觀點(diǎn)和基本方法分析解決生產(chǎn)過(guò)程中單元操作的問(wèn)題，如操作中的物料衡算、能量衡算、過(guò)程速率、平衡關(guān)系以及典型設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型。內(nèi)容涉及了流體的輸送、傳熱、蒸餾、吸收、以及反應(yīng)工程等方面。課程強(qiáng)調(diào)工程概念、定量計(jì)算、實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)能力的綜合培養(yǎng)訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，化學(xué)工程基礎(chǔ)還為后續(xù)的專業(yè)課程打下基礎(chǔ)?；瘜W(xué)工程基礎(chǔ)所學(xué)知識(shí)可直接應(yīng)用于生產(chǎn)中，而且普遍應(yīng)用。因此，學(xué)好本課程可為將來(lái)做工程技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)?！痘瘜W(xué)工程基礎(chǔ)》是我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)在大三下學(xué)期開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，共計(jì)32學(xué)時(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程前僅有的工程概念也是去岳陽(yáng)化工廠短期實(shí)習(xí)參觀，可以說(shuō)幾乎沒(méi)有工廠的實(shí)際概念，同時(shí)該課程內(nèi)容涉及多門學(xué)科，交叉性強(qiáng)，公式圖表多，其內(nèi)容多而雜，完全不同于學(xué)生以前所學(xué)課程。學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)普遍感到這門課程概念多、物理量多、公式多、方法多，而且計(jì)算繁雜，尤其是對(duì)課程中半理論半經(jīng)驗(yàn)公式和準(zhǔn)數(shù)、準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式感到頭痛，特別是面對(duì)大量的工程概念和工程計(jì)算，往往會(huì)感到無(wú)從著手，不知用哪個(gè)公式去計(jì)算適宜。因此在學(xué)習(xí)過(guò)程中困難較大，不易學(xué)透。另外本課程還要緊密聯(lián)系工程實(shí)際，教學(xué)難度很大。因此，《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課的教學(xué)改革顯得尤為重要。
二、教學(xué)改革的措施
1.運(yùn)用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，加強(qiáng)課堂教學(xué)效果。由于《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程內(nèi)容多、原理復(fù)雜，不容易理解，公式多而繁雜，要在32個(gè)學(xué)時(shí)里將其講透并且學(xué)生能理解，就必須在教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行改革，運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，利用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，使得單位學(xué)時(shí)的信息量大大增加。利用多媒體可以對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精煉和整合，同時(shí)也可以對(duì)教學(xué)中遇到的圖表和圖形、曲線等通過(guò)多媒體直接展示出來(lái)，特別是課程中涉及的化工設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各單元操作和生產(chǎn)過(guò)程等用多媒體課件將圖象和聲音于一體來(lái)展示，使原本枯燥的內(nèi)容變的生動(dòng)、有趣，使學(xué)生對(duì)單元操作、工藝過(guò)程的現(xiàn)象有更深入的了解，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。例如，在講述流體的流動(dòng)時(shí)用flash動(dòng)態(tài)表示流體流動(dòng)的兩個(gè)流動(dòng)形態(tài)：層流和湍流，引導(dǎo)學(xué)生觀察液體流動(dòng)時(shí)的層流和湍流現(xiàn)象，區(qū)分兩種不同流態(tài)的特征，搞清兩種流態(tài)產(chǎn)生的條件，再分析圓管流態(tài)轉(zhuǎn)化的規(guī)律，然后引出表征流體流動(dòng)參數(shù)——無(wú)量綱數(shù)雷諾數(shù)，加深了對(duì)雷諾數(shù)的理解。又例如傳質(zhì)與精餾的計(jì)算一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，學(xué)生不知如何根據(jù)已知參數(shù)去選定適宜的公式計(jì)算，同時(shí)對(duì)該工藝過(guò)程一無(wú)所知，因此，在這部分，我們以氨氣的制備為例，用flash動(dòng)態(tài)表示氨氣從吸收到解吸的過(guò)程，中間經(jīng)歷的設(shè)備及工藝過(guò)程，使學(xué)生既熟悉化工生產(chǎn)中重要的吸收—解吸的工藝流程，了解填料塔的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也掌握了吸收—解吸過(guò)程的操作和調(diào)節(jié)方法，對(duì)計(jì)算吸收和解吸時(shí)涉及的氣相傳質(zhì)系數(shù)和液相傳質(zhì)系數(shù)（或單元操作高度）及其與液體噴淋密度的關(guān)系有更深入的了解，大大增強(qiáng)了學(xué)生的理解能力，取得了很好的教學(xué)效果。在運(yùn)用多媒體教學(xué)的同時(shí)，還要不同的課程內(nèi)容采取不同的教學(xué)模式。對(duì)那些必須掌握的內(nèi)容，采用“板書+多媒體”教學(xué)方式，重點(diǎn)向?qū)W生講解，使得課堂教學(xué)形象、直觀、生動(dòng)、活潑，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高課堂效率。
2.各種教學(xué)方法并重，增強(qiáng)學(xué)生的綜合理解能力。由于課時(shí)少，學(xué)時(shí)集中，基本在10周內(nèi)完成教學(xué)和考試任務(wù)，而教學(xué)內(nèi)容多而雜，為使學(xué)生順利地學(xué)好本課程，我們從以下幾個(gè)方面對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了改革：①采用啟發(fā)式、互動(dòng)式和對(duì)比式的教學(xué)方法。教師在每次上課前都要認(rèn)真?zhèn)湔n，確定每次課的重點(diǎn)，在上課前先給學(xué)生提出1～2個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題邊聽(tīng)邊思考，教師講授時(shí)采用啟發(fā)式、互動(dòng)式、對(duì)比式等教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維活動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在下課前由老師或?qū)W生回答課前提出的問(wèn)題，對(duì)有新意，有獨(dú)特視角的回答，給予肯定和鼓勵(lì)。采用回答問(wèn)題的方法，不僅激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，而且使學(xué)生能有效的掌握課堂上所講授的內(nèi)容，提高學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力。②適宜的習(xí)題練習(xí)。教材在每章的后面都有對(duì)應(yīng)的習(xí)題進(jìn)行練習(xí)，這些習(xí)題都是著者精心選擇的習(xí)題，具針對(duì)性，要求學(xué)生必須做完課后的習(xí)題。大量的習(xí)題練習(xí)也是學(xué)好本課程的重要部分，通過(guò)做練習(xí)題，不斷的練習(xí)，加深記憶。教師認(rèn)真批改每個(gè)學(xué)生的作業(yè)，并因此對(duì)學(xué)生作業(yè)中出現(xiàn)的共性問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，以習(xí)題課的形式進(jìn)行講解。③加強(qiáng)習(xí)題課的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的綜合理解能力。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生上課時(shí)聽(tīng)的明白，也能當(dāng)場(chǎng)回答問(wèn)題，但是，一旦課后遇到問(wèn)題就無(wú)從下手，不知用什么理論或公式去解釋和回答，所以，在教學(xué)中安排一定量的習(xí)題課是十分必要的，習(xí)題課也是理論教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在每章教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，我們都通過(guò)習(xí)題課的形式使學(xué)生加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本規(guī)律的理解，解題過(guò)程成為學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的一個(gè)重要途徑。習(xí)題課由三部分構(gòu)成：選擇題、問(wèn)答題、計(jì)算題。習(xí)題課的選題要有代表性、啟發(fā)性，以使學(xué)生在解題過(guò)程中深刻理解基本概念、掌握方法、尋找所學(xué)知識(shí)應(yīng)用的結(jié)合點(diǎn)。每章選有代表性的選擇題5～10個(gè)、問(wèn)答題2～4個(gè)，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)回答，根據(jù)學(xué)生的回答情況進(jìn)行講解，讓學(xué)生知道對(duì)和錯(cuò)的理由，再根據(jù)學(xué)生課外作業(yè)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，有針對(duì)性地講解1～2個(gè)計(jì)算題。通過(guò)習(xí)題課使學(xué)生加深對(duì)概念和公式的理解，更加踏實(shí)、牢固、全面地掌握所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生特別喜歡上習(xí)題課，這樣便于檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，受到學(xué)生的好評(píng)。
三、培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，掌握多種工程研究方法
化工工程基礎(chǔ)作為綜合性的工程技術(shù)課，是從自然科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課向工程科學(xué)的專業(yè)課過(guò)渡的入門課程，對(duì)學(xué)生建立工程技術(shù)意識(shí)具有重要作用。但由于學(xué)時(shí)的限制，教學(xué)上還是存在著“重過(guò)程、輕設(shè)備”問(wèn)題，為此，在教學(xué)中通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，逐步深入，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。
Reform and practice on course of building structure design facing engineering ability training
Liu Jianping, Jia Zhirong, Shi Jun
Shandong university of technology, Zibo, 255049, China
Abstract: College students' engineering capacity cultivation of higher engineering education is the important part. Articles combining CDIO engineering education concept, to building structure design course students' engineering capabilities in the process of teaching and improving students' creativity as a starting point, from reforming course system, optimization of teaching contents, improving teaching methods, strengthening practice teaching, attention to teacher training for project explores ways and means of building structure design course construction.
Key words: engineering capacity; training; teaching reform; course
重視學(xué)生工程能力的培養(yǎng)已成為世界各國(guó)高等工程教育的共識(shí)和趨勢(shì)。CDIO是國(guó)際上先進(jìn)的教育教學(xué)理念，也是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[1]。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的學(xué)科交叉、滲透與綜合，現(xiàn)代工程的社會(huì)性、復(fù)雜性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)更加突出。土木行業(yè)的發(fā)展對(duì)人才的素質(zhì)和創(chuàng)造能力提出了越來(lái)越高的要求。在這樣的環(huán)境下，如何以工程能力培養(yǎng)為主線，進(jìn)行教學(xué)改革，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，重視學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神，是值得我們深入研究的課題[2]。
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)建筑工程方向的專業(yè)課，是混凝土結(jié)構(gòu)基本原理的后續(xù)課程，在土木工程本科培養(yǎng)計(jì)劃中有著舉足輕重的地位。該課程內(nèi)容包括緒論、梁板結(jié)構(gòu)、單層廠房結(jié)構(gòu)、多層框架結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)等五部分，內(nèi)容豐富，理論性、實(shí)踐性和綜合性強(qiáng)，從改革課程體系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、重視教師工程能力的培養(yǎng)，尤其是注重學(xué)生工程能力的培養(yǎng)等方面探索了房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程建設(shè)的途徑和方法。
1 面向工程實(shí)際，改革課程體系
基于CDIO培養(yǎng)大綱要求，以強(qiáng)化學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，按照房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程知識(shí)的內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)，將房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)分為結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新結(jié)構(gòu)新技術(shù)四大模塊，對(duì)其知識(shí)模塊進(jìn)行優(yōu)化組合。將土木工程傳統(tǒng)知識(shí)與最新技術(shù)進(jìn)展相結(jié)合，將專業(yè)知識(shí)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，將書本知識(shí)與教師的科研成果相結(jié)合，將基本概念與工程案例教學(xué)相結(jié)合。同時(shí)，對(duì)課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和課外實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)，按“分階段、遞進(jìn)式”模式進(jìn)行了研究和改革，形成了“多模塊、多類型協(xié)同發(fā)展”的課程體系。
2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)工程意識(shí)
CDIO教育模式重視培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，因此知識(shí)的連貫性、承接性和互補(bǔ)性變得非常重要，在教學(xué)中要緊貼工程實(shí)際，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，適時(shí)、適量地補(bǔ)充新技術(shù)、新方法、新規(guī)范、新標(biāo)準(zhǔn)等，充分體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的適應(yīng)性和時(shí)效性。
2.1 整合教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)
在教學(xué)中以“結(jié)構(gòu)布置―計(jì)算簡(jiǎn)圖―截面設(shè)計(jì)―構(gòu)造處理―施工圖繪制”為主線，避免重復(fù)，重講概念、講思路、講動(dòng)向，剔除或減少與力學(xué)、高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等課程內(nèi)容重復(fù)或相近的成分。如框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算方法(分層法、反彎點(diǎn)法、D值法)、肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)連續(xù)梁按彈性理論的內(nèi)力計(jì)算方法、單層廠房排架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算方法，其基本的計(jì)算方法在結(jié)構(gòu)力學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)，再將理想狀態(tài)下的力學(xué)方法引入具體的結(jié)構(gòu)中來(lái)，需要一個(gè)過(guò)渡和熟練應(yīng)用的訓(xùn)練。因此，將此內(nèi)容安排在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中，只講計(jì)算要點(diǎn)，過(guò)程不重復(fù)，遇到建筑抗震設(shè)計(jì)、高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等此類問(wèn)題，就可略去不講。
2.2 教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)行規(guī)范相結(jié)合，注重知識(shí)的融會(huì)貫通
作為一個(gè)土木工程師，必須掌握國(guó)家的有關(guān)規(guī)范、規(guī)程。本課程的教學(xué)涉及了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范等，學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的基本原理有助于理解這些規(guī)范。因此，教學(xué)中既要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行重點(diǎn)講解，又要介紹規(guī)范條文，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)規(guī)范條文在理解的基礎(chǔ)上靈活運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生正確運(yùn)用規(guī)范的能力。
2.3 加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)內(nèi)容，注重學(xué)生概念設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)
結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)不是某種具體方法[3]，它貫穿在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，包括結(jié)構(gòu)方案的選定和布置、荷載傳遞路徑的設(shè)置、關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)的判斷和加強(qiáng)以及承載力和結(jié)構(gòu)剛度沿高度的均勻分布等，它是結(jié)構(gòu)工程師的基本功。一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析、構(gòu)造措施三部分內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂。因此，教學(xué)中應(yīng)重視概念設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生從整體上把握結(jié)構(gòu)布置和細(xì)部構(gòu)造的關(guān)系。
2.4 增設(shè)新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)模塊，拓寬學(xué)生的工程視野
從CDIO的角度上改造房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容和體系設(shè)置，除了要大力加強(qiáng)課程間的橫向聯(lián)系和交叉綜合外，還要考慮根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的工程應(yīng)用背景，增設(shè)新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)教學(xué)模塊作為該課程的延續(xù)和深入，如增加了現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋、混凝土疊合箱網(wǎng)梁樓蓋、新時(shí)代下的辦公建筑、商業(yè)建筑、多功能綜合建筑的概念設(shè)計(jì)等新技術(shù)專題，并給出相應(yīng)典型實(shí)例，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又拓寬學(xué)生的工程視野。
3 改進(jìn)教學(xué)方法，培養(yǎng)工程思維能力
3.1 基于工程實(shí)際的案例教學(xué)
在教學(xué)中將大量的工程圖紙、圖片和資料引入課堂，在教學(xué)中增加工程因素、工程內(nèi)容，使理論知識(shí)具體化、實(shí)體化，培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和工程思維方式。同時(shí)，介紹國(guó)內(nèi)外典型的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例，開展課堂討論，引導(dǎo)學(xué)生積極參與，主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過(guò)多方案比較解決問(wèn)題，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、交流能力和創(chuàng)新能力。
3.2 基于項(xiàng)目的“做中學(xué)”教學(xué)方法
在課程教學(xué)過(guò)程中，全面探索基于項(xiàng)目的教學(xué)方法，采取以問(wèn)題為導(dǎo)向，以大作業(yè)、課程論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告等為載體的探索式學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)生從工程全局出發(fā)，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)和工具解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力、協(xié)作能力和探索未知的能力。
3.3 基于問(wèn)題的啟發(fā)式、討論式和講評(píng)式教學(xué)
積極實(shí)踐啟發(fā)式、討論式和講評(píng)式的教學(xué)方法，注重發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，按照“提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、結(jié)論和討論”的思路，組織課堂教學(xué)[4]。
4 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)化工程能力培養(yǎng)
4.1 將CAD/CAE軟件引入實(shí)踐教學(xué)中，提高學(xué)生計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用能力
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的重要階段，在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，開展專項(xiàng)訓(xùn)練和引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)基本理論和基本技能，使學(xué)生受到結(jié)構(gòu)工程師所必需的綜合訓(xùn)練，如查資料、結(jié)構(gòu)方案布置、結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)施工圖繪制等，并將PKPM，天正建筑CAD，ANSYS等CAD/CAE軟件引入課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、課外科技活動(dòng)中，提高學(xué)生工程素質(zhì)和計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用能力。
4.2 搭建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽平臺(tái)，提升學(xué)生工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神
積極引導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科前沿講座和學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，不斷開闊視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)活力；鼓勵(lì)學(xué)生積極參加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生創(chuàng)新立項(xiàng)等第二課堂活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、科學(xué)思維、合作精神、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。
4.3 通過(guò)參與教師的科研項(xiàng)目，提高學(xué)生研究問(wèn)題的能力
學(xué)生參與教師科研項(xiàng)目，是我們培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)的另一有效途徑。通過(guò)把在課內(nèi)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中表現(xiàn)出研究興趣和潛質(zhì)的學(xué)生組織起來(lái)，有針對(duì)性地指導(dǎo)他們參與教師科研課題的研究，進(jìn)一步培養(yǎng)他們研究問(wèn)題的能力，提高他們的創(chuàng)新意識(shí)。
5 重視教師工程能力的培養(yǎng)
教師工程素質(zhì)的高低是工程教育成敗的關(guān)鍵因素之一。課程組每個(gè)青年教師都制定了相應(yīng)的培養(yǎng)計(jì)劃，實(shí)行指導(dǎo)教師責(zé)任制，青年教師通過(guò)組織、指導(dǎo)學(xué)生的設(shè)計(jì)競(jìng)賽、課外科研及其他實(shí)踐性環(huán)節(jié)，使自身的知識(shí)面得以擴(kuò)大，并提高了工程實(shí)踐能力；積極鼓勵(lì)專業(yè)教師取得相關(guān)的執(zhí)業(yè)資格證書，在理論知識(shí)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，檢驗(yàn)教師工程實(shí)踐能力是否達(dá)標(biāo)；鼓勵(lì)教師到國(guó)內(nèi)相關(guān)行(企)業(yè)參加工程實(shí)踐、科技開發(fā)或兼職，在搞好技術(shù)服務(wù)的同時(shí)使得自身的工程實(shí)踐能力得到提高。
6 基于注冊(cè)考試制度的試題改革
土木工程行業(yè)已實(shí)行注冊(cè)師執(zhí)業(yè)制度，結(jié)合國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)考試大綱要求[5]，本課程考試中，試題題型、覆蓋率接近注冊(cè)工程師考試試題，且大幅度增加連鎖計(jì)算題、綜合概念題的比例。比如混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，涉及計(jì)算簡(jiǎn)圖、內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力調(diào)整、內(nèi)力組合、正截面承載力計(jì)算、斜截面承載力計(jì)算、鋼筋直徑、間距、根數(shù)等構(gòu)造要求的確定等方面，每個(gè)題目涉及內(nèi)容廣泛，需要綜合知識(shí)和技能，注重對(duì)學(xué)生綜合能力的考察。
7 結(jié)束語(yǔ)
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程在土木工程專業(yè)本科生工程能力的培養(yǎng)中起著至關(guān)重要的作用，通過(guò)以上各種途徑的教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在理論知識(shí)、綜合應(yīng)用、工程能力等方面得到了很好的訓(xùn)練，提高了教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 郝智秀,季林紅,馮涓.基于CDIO的低年級(jí)學(xué)生工程能力培養(yǎng)探索―機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)案例[J].高等工程教育研究,2009,5:36-40.
[2] 吳鳴,熊光晶.以工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的橋梁工程教學(xué)改革[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,4:83-86.
目前本科教學(xué)存在問(wèn)題
本科教育的最終目的是培養(yǎng)合格的專業(yè)技術(shù)人才，學(xué)生不但要掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，還應(yīng)具備研究工程問(wèn)題的思路和用所學(xué)理論分析電力系統(tǒng)工程問(wèn)題的能力。以往本科教學(xué)課程內(nèi)容注重專業(yè)知識(shí)傳授，強(qiáng)調(diào)理論的嚴(yán)謹(jǐn)性，忽視了工程問(wèn)題的物理本原，學(xué)生學(xué)完課程后，尚且可以完成驗(yàn)證解法的書本作業(yè)，但難以綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決電力系統(tǒng)工程中的實(shí)際問(wèn)題；教學(xué)方法上，重視理論分析過(guò)程，忽視各專業(yè)課知識(shí)之間的聯(lián)系及在電力系統(tǒng)工程中的作用，學(xué)生難以形成一個(gè)完整連貫的理論知識(shí)體系；教學(xué)組織上，缺乏實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)環(huán)境，忽視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，面對(duì)書本講工程，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)難度大。
仿真系統(tǒng)對(duì)電氣專業(yè)本科教學(xué)的有利方面
1.幫助學(xué)生充分理解相關(guān)概念傳統(tǒng)本科教學(xué)只注重理論模型的分析與求解，忽視了工程問(wèn)題的物理本原，學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)過(guò)程中，更多的只是應(yīng)用相應(yīng)數(shù)學(xué)方法對(duì)模型進(jìn)行求解，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)一些現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行基本概念（如多運(yùn)行方式調(diào)頻調(diào)峰等）不能完全理解。借助多級(jí)電網(wǎng)-變電站仿真系統(tǒng)，學(xué)生可以在教師指導(dǎo)下設(shè)置電網(wǎng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并在仿真電網(wǎng)中加入各種事件，學(xué)生能在設(shè)備層面、變電站層面以及電網(wǎng)層面分別觀察電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，有利于學(xué)生對(duì)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特性建立直觀感性的認(rèn)識(shí)。2.提高學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力以往本科教學(xué)中教師主要對(duì)既有模型的求解方法進(jìn)行講解，只注重解題方法而忽視工程問(wèn)題，利用多級(jí)電網(wǎng)-變電站仿真系統(tǒng)，學(xué)生可以從電力系統(tǒng)運(yùn)行中遇到的問(wèn)題開始，強(qiáng)調(diào)從工程問(wèn)題中構(gòu)建模型的方法及模型應(yīng)用的限制條件，對(duì)分析結(jié)果還應(yīng)進(jìn)一步探討其工程意義，形成指導(dǎo)工程的一般性概念和結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生研究工程問(wèn)題的思路和用所學(xué)理論分析電力系統(tǒng)工程問(wèn)題的能力。3.建立完整的電力系統(tǒng)理論知識(shí)體系結(jié)合仿真電網(wǎng)，將某個(gè)運(yùn)行問(wèn)題伴隨教學(xué)全過(guò)程逐次展開，替代以往分散的課程設(shè)計(jì)，以提高學(xué)生對(duì)工程問(wèn)題整體性的認(rèn)識(shí)。學(xué)生學(xué)到的知識(shí)立即就會(huì)被運(yùn)用到設(shè)計(jì)中。通過(guò)課程學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)鍛煉，學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)的分析方法及其應(yīng)用有了更深刻的理解，對(duì)工程問(wèn)題局部與整體的關(guān)系有了更全面的把握。4.加強(qiáng)各專業(yè)課之間的聯(lián)系在專業(yè)課授課過(guò)程中，教師更多的是從特定角度分析電力系統(tǒng)某一領(lǐng)域的現(xiàn)象和問(wèn)題，各專業(yè)課之間聯(lián)系松散，導(dǎo)致學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏目的性。而利用仿真系統(tǒng)，可以根據(jù)不同的問(wèn)題設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行方式，鍛煉學(xué)生在實(shí)際電網(wǎng)復(fù)雜的工程環(huán)境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并制訂相應(yīng)的解決問(wèn)題的方案。在解決問(wèn)題過(guò)程中會(huì)涉及不同的專業(yè)課知識(shí)，學(xué)生以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題為主線，可以充分融合各專業(yè)課知識(shí)。5.重要的實(shí)習(xí)平臺(tái)在多級(jí)電網(wǎng)-變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中，學(xué)生可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和運(yùn)行操作建立直觀的感性認(rèn)識(shí)，并且學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式及學(xué)習(xí)時(shí)間可以根據(jù)要求方便靈活地進(jìn)行調(diào)整，相比于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)也更為經(jīng)濟(jì)，已成為實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分。
0引言
《華盛頓協(xié)議》是國(guó)際上最具權(quán)威性和影響力的工程教育互認(rèn)協(xié)議之一。我國(guó)于2013年加入華盛頓協(xié)議，成為其預(yù)備成員，2016年成為第18個(gè)正式成員。工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)產(chǎn)出和學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)導(dǎo)向，通過(guò)質(zhì)量監(jiān)控和反饋機(jī)制持續(xù)地對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，促使教育質(zhì)量的改善和提高[1-2]。我們遵循工程教育的理念，制定可量化的考核方式，通過(guò)“評(píng)價(jià)—反饋—改進(jìn)”的循環(huán)過(guò)程，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。我們以離散數(shù)學(xué)課程的工程教育實(shí)踐為切入點(diǎn)，對(duì)課程教學(xué)模式做了改變和嘗試，提出了課程達(dá)成度計(jì)算模型。在教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）和翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)合，引入與離散數(shù)學(xué)知識(shí)相關(guān)的工程問(wèn)題和實(shí)例，著重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。在教學(xué)階段，逐項(xiàng)收集各種教學(xué)信息，對(duì)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和研究，持續(xù)改進(jìn)和提高教學(xué)方式。
1課程達(dá)成度與指標(biāo)點(diǎn)
對(duì)于軟件工程專業(yè)，工程教育的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)軟件工程領(lǐng)域高層次的軟件研發(fā)、管理和技術(shù)服務(wù)人才。在工程教育的實(shí)施過(guò)程中，不斷積累學(xué)習(xí)和教學(xué)數(shù)據(jù)，借助數(shù)字化技術(shù)計(jì)算學(xué)習(xí)成果的達(dá)成度[1]。在教學(xué)體系上，采用自頂向下的方法，建立層次化的達(dá)成度評(píng)價(jià)模型：第一級(jí)為課程達(dá)成度，第二級(jí)為畢業(yè)要求達(dá)成度，第三級(jí)為培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度。下一級(jí)的達(dá)成度支撐上一級(jí)的目標(biāo)，以此建立培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求和課程之間的數(shù)字化對(duì)應(yīng)關(guān)系。宏觀上，達(dá)成度的評(píng)價(jià)最終分解為對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的全程跟蹤和持續(xù)性評(píng)估。軟件工程專業(yè)整個(gè)培養(yǎng)體系劃分為9條培養(yǎng)目標(biāo)（PO）和12條畢業(yè)要求（GR），每項(xiàng)畢業(yè)要求再細(xì)化為多個(gè)指標(biāo)點(diǎn)。在微觀上，課程的達(dá)成度支撐了對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)。首先以畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)確定課程的教學(xué)目標(biāo)（CO）；然后，教師根據(jù)對(duì)教學(xué)目標(biāo)的分解確定每個(gè)課程目標(biāo)的權(quán)重（W），課程目標(biāo)權(quán)重反映了該課程教學(xué)和達(dá)成度評(píng)價(jià)的側(cè)重點(diǎn)。課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度基于所選取的考核評(píng)價(jià)方式（平時(shí)作業(yè)、期中考試、期末考試等）來(lái)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算公式如下：C=∑（COi×Wi），COi=∑（Tij×wij）（i=1,2,…,n;j=1,2,…,m）式中：C為某門課程的達(dá)成度計(jì)算值；COi為某門課程第i個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成度計(jì)算值。Wi為某門課程第i個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度的計(jì)算權(quán)重系數(shù)；Tij為某門課程第i個(gè)課程目標(biāo)在第j種考核方式中的達(dá)成度計(jì)算值；wij為第i個(gè)課程目標(biāo)在第j種考核方式中的權(quán)重系數(shù)。離散數(shù)學(xué)作為軟件工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論課，其支撐的畢業(yè)要求包括：（1）GR1.4：掌握專業(yè)知識(shí)，能選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型描述復(fù)雜軟件工程問(wèn)題，能對(duì)模型進(jìn)行推理和求解。（2）GR12.2：掌握自主學(xué)習(xí)的方法，了解拓展知識(shí)和能力的途徑。根據(jù)畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)設(shè)置4項(xiàng)課程目標(biāo)和3個(gè)教學(xué)模塊（CM），主要包括：CO1掌握離散數(shù)學(xué)的基本思想和概念；CO2培養(yǎng)嚴(yán)格的邏輯推理能力；CO3訓(xùn)練抽象思維能力；CO4培養(yǎng)處理離散信息及工程應(yīng)用的能力；CM1集合與關(guān)系、CM2數(shù)理邏輯和CM3圖論。課程目標(biāo)、教學(xué)模塊和考試考核點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。在期末考試后，采集每個(gè)學(xué)生每道題目的得分成績(jī)，選定考核點(diǎn)，依據(jù)題目的預(yù)期值（即每道題目的分?jǐn)?shù)）和達(dá)到值（即每道題目的實(shí)際得分）計(jì)算課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度：COn=∑(COn考核點(diǎn)預(yù)期值/COn考核點(diǎn)達(dá)到值)，n=1,2,3,4；課程達(dá)成度=CO1×0.4+CO2×0.2+CO3×0.2+CO4×0.2由以上達(dá)成度計(jì)算可以看出，離散數(shù)學(xué)支持多個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成。課程目標(biāo)的達(dá)成情況就是該課程預(yù)期要達(dá)到的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)也是本門課程對(duì)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。
2教學(xué)信息采集工程教育專業(yè)認(rèn)證要求
通過(guò)采集和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果來(lái)證明學(xué)生能力的達(dá)成度。所有這些達(dá)成度的證據(jù)都建立在各種記錄數(shù)據(jù)和文檔的基礎(chǔ)上。除了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如考試成績(jī)和考勤記錄），工程教育中更強(qiáng)調(diào)通過(guò)實(shí)際的工程訓(xùn)練來(lái)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。這就需要通過(guò)多種方式來(lái)收集每一個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的微觀表現(xiàn)，如課堂、作業(yè)、郵件、實(shí)習(xí)等，以此來(lái)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，建立持續(xù)改進(jìn)的達(dá)成度評(píng)價(jià)體系。課堂上，教師采用移動(dòng)教學(xué)方式，根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果，選取題庫(kù)中相應(yīng)難度的題目，將題目發(fā)給每個(gè)學(xué)生（如手機(jī)、平板），學(xué)生的解答則通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)反饋到教學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。課后以郵件和網(wǎng)上答題的方式來(lái)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。課后的作業(yè)和綜合性練習(xí)主要是證明題目和主觀性題目，以評(píng)分表分析法建立量規(guī)[3]。量規(guī)為主觀性題目或其他表現(xiàn)（比如證明的步驟、細(xì)節(jié)、表達(dá)等）確定量化標(biāo)準(zhǔn)，從優(yōu)到差詳細(xì)規(guī)定評(píng)級(jí)指標(biāo)。同時(shí)，采取老師評(píng)分、同學(xué)互評(píng)、助教評(píng)分的方式進(jìn)行綜合性學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，填寫學(xué)習(xí)評(píng)分表。重點(diǎn)獲取學(xué)生的答題情況（非結(jié)構(gòu)化信息），包括：每題選擇了什么選項(xiàng)，花了多少時(shí)間，是否修改過(guò)選項(xiàng)，做題的順序有沒(méi)有跳躍等，全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和狀態(tài)。在課程內(nèi)容方面，對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行梳理，將課程知識(shí)按照知識(shí)點(diǎn)模塊進(jìn)行數(shù)字化，并且將多門相關(guān)課程聯(lián)系在一起，建立面向問(wèn)題的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。例如，將圖論與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的樹和圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)和比較；把等價(jià)類的概念與軟件測(cè)試方法相結(jié)合來(lái)分析軟件開發(fā)問(wèn)題?；趯?shí)際軟件項(xiàng)目構(gòu)建對(duì)應(yīng)于課程內(nèi)容的知識(shí)圖譜和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)引入工程領(lǐng)域的離散問(wèn)題，分析問(wèn)題中出現(xiàn)的各種實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)、工程化數(shù)據(jù)和研究性數(shù)據(jù)，將其分類存儲(chǔ)于問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)和練習(xí)題庫(kù)，為考核評(píng)估提供支持。
3課程教學(xué)改革
在工程教育的指導(dǎo)思想下，離散數(shù)學(xué)課程除了向?qū)W生描述理論知識(shí)“是什么”和“為什么”以外，更注重讓學(xué)生學(xué)會(huì)“如何運(yùn)用”理論知識(shí)，以解決在軟件開發(fā)中出現(xiàn)的各類問(wèn)題。改進(jìn)已有的教學(xué)方式，一方面，在課程內(nèi)容上打破原有專業(yè)課程的講授模式，結(jié)合實(shí)際工程問(wèn)題，按照CDIO工程教育理念開展課程建設(shè)[4]。另一方面，采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式[5]，通過(guò)錄制SPOC[6]和實(shí)施翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生參與離散工程問(wèn)題的分析、研究和解決方案設(shè)計(jì)。
3.1翻轉(zhuǎn)課堂翻轉(zhuǎn)課堂是一種“以學(xué)生為中心”的新的教學(xué)模式[7]。它關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)，能更好地實(shí)現(xiàn)工程教育的能力和素質(zhì)培養(yǎng)。實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂，首先建立離散數(shù)學(xué)課程的知識(shí)圖譜，以思維導(dǎo)圖的方式構(gòu)建整體的知識(shí)框架；然后，逐步細(xì)化每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，對(duì)概念性知識(shí)（如集合、關(guān)系的概念）和過(guò)程性知識(shí)（如邏輯的推理、關(guān)系性質(zhì)的判斷與證明）進(jìn)行梳理，按照不同的教學(xué)方式進(jìn)行組織和關(guān)聯(lián)。概念性知識(shí)劃分為5個(gè)難度級(jí)別：A簡(jiǎn)單、B適度、C較難、D困難、E綜合。對(duì)于簡(jiǎn)單和適度的概念按知識(shí)點(diǎn)劃分單元模塊，制作8~10分鐘的教學(xué)視頻。例如，將集合論的發(fā)展歷史、集合的基本概念等內(nèi)容以時(shí)間線（storyline）的方式展示給學(xué)生。在制作SPOC視頻時(shí)，不僅講解知識(shí)，還突出理論知識(shí)的文化觀念和內(nèi)涵。而對(duì)于難度較高的內(nèi)容，如析取范式、合取范式等，則安排在課堂上進(jìn)行講解。對(duì)于過(guò)程性知識(shí)，例如，布置給學(xué)生的課后作業(yè)：“證明某個(gè)關(guān)系R是集合A上的一個(gè)等價(jià)關(guān)系”，將批改作業(yè)的過(guò)程和演示證明的步驟錄制為視頻。在視頻中，逐項(xiàng)講解解題的思路（如何使用等價(jià)關(guān)系的定義進(jìn)行證明）、學(xué)生解題中出現(xiàn)的各種問(wèn)題（如對(duì)稱和傳遞關(guān)系的理解偏差，不恰當(dāng)使用等）以及需要注意的關(guān)鍵地方（如自反性、對(duì)稱性、傳遞性都需要證明，證明才完整）等解決問(wèn)題的思考過(guò)程和經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)SPOC實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)式教學(xué)，讓學(xué)生能從任務(wù)的求解指導(dǎo)中學(xué)會(huì)如何應(yīng)用所學(xué)到的知識(shí)。采用問(wèn)題引入、分析求解、過(guò)程探討、理論構(gòu)建的步驟完成SPOC視頻制作。
以命題邏輯的講授為例，視頻以斷案推理的例子（如神探夏洛克）開始，吸引學(xué)生的注意力，將現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題與命題、邏輯、推理等知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，把問(wèn)題進(jìn)行拆解分析，逐步歸納總結(jié)出概念和知識(shí)點(diǎn)，納入學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，讓他們更加積極主動(dòng)地投入到自主學(xué)習(xí)中。在課前，要求學(xué)生根據(jù)前次課布置的學(xué)習(xí)任務(wù)觀看微視頻，通過(guò)自主學(xué)習(xí)和思考，理解基本概念，完成一定有針對(duì)性的小測(cè)驗(yàn)。在課堂上，采用如下多種教學(xué)方式：（1）引導(dǎo)式教學(xué)。如在講解主析取范式和主合取范式時(shí)，讓學(xué)生思考“如何找到主合取（或主析?。┑臉O大項(xiàng)和極小項(xiàng)”，提示學(xué)生考慮采用建立樹結(jié)構(gòu)的方式來(lái)求解。（2）體驗(yàn)式教學(xué)。給出真實(shí)的任務(wù)情境，讓學(xué)生協(xié)同完成某一項(xiàng)任務(wù)；或現(xiàn)場(chǎng)對(duì)某些有爭(zhēng)議的問(wèn)題進(jìn)行研討，并且相互展示學(xué)習(xí)成果，實(shí)現(xiàn)同伴互評(píng)。例如，讓學(xué)生編寫一段程序，要求對(duì)函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行檢查，由此把命題邏輯與程序檢查中的斷言相對(duì)應(yīng)進(jìn)行講解；把等價(jià)類的劃分與面向?qū)ο笾蓄惖母拍钸M(jìn)行類比介紹。（3）互動(dòng)式教學(xué)。如課前以墨經(jīng)中的“有之則必然，無(wú)之則未必不然，是為大故”和“無(wú)之則必不然，有之則未必然，是為小故”，引出充分必要條件的知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生完成對(duì)命題聯(lián)結(jié)詞知識(shí)點(diǎn)的復(fù)述，命題公式的化簡(jiǎn)等練習(xí)；期間，老師回答學(xué)生提出的問(wèn)題，對(duì)每位學(xué)生進(jìn)行個(gè)性指導(dǎo)，并參與討論。通過(guò)引導(dǎo)和檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)進(jìn)度。對(duì)于工程素質(zhì)和能力的培養(yǎng)，一方面，將課程的知識(shí)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)到軟件開發(fā)的各個(gè)階段，如將數(shù)理邏輯對(duì)應(yīng)編程實(shí)現(xiàn)、將集合和關(guān)系對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造、將樹和圖對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，把理論知識(shí)運(yùn)用到軟件開發(fā)實(shí)踐中；另一方面，根據(jù)學(xué)生的個(gè)體學(xué)習(xí)需求，加入具有一定難度的工程任務(wù)和開放性課題，讓學(xué)生可以根據(jù)自身情況進(jìn)行自由選取，如結(jié)合圖論最短路徑的知識(shí)點(diǎn)，將2016年華為軟件精英挑戰(zhàn)賽中的問(wèn)題“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)?尋路”引入教學(xué)討論，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與類似的具有研究性質(zhì)的挑戰(zhàn)。
3.2教學(xué)數(shù)據(jù)分析工程教育關(guān)注學(xué)生完成學(xué)習(xí)的過(guò)程，因此對(duì)教學(xué)活動(dòng)中的各類數(shù)據(jù)，如教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容（知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)）、常規(guī)練習(xí)、挑戰(zhàn)性練習(xí)等，進(jìn)行量化，并建立彼此之間的聯(lián)系。采用成績(jī)分析法[8]，細(xì)分教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)模塊，按照支撐畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算均值、方差、信度、效度等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，在評(píng)價(jià)每個(gè)指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的基礎(chǔ)上，獲得課程掌握情況的評(píng)價(jià)結(jié)果[9]。利用學(xué)生學(xué)習(xí)的行為檔案創(chuàng)建自適應(yīng)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。利用學(xué)生“如何”學(xué)習(xí)的信息，依據(jù)教學(xué)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，為學(xué)生量身定制適合學(xué)生的個(gè)性化練習(xí)。通過(guò)分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)創(chuàng)建一系列難度逐漸增加且互相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，例如，從集合到關(guān)系、從關(guān)系到特殊關(guān)系、從特殊關(guān)系到樹結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生圍繞一個(gè)共同的知識(shí)點(diǎn)來(lái)求解問(wèn)題，從中分析學(xué)生的學(xué)習(xí)模式。同時(shí)，老師根據(jù)自己的教學(xué)需要來(lái)調(diào)整教學(xué)任務(wù)，例如，給課堂練習(xí)和作業(yè)規(guī)定完成的時(shí)間，讓移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在“自動(dòng)計(jì)時(shí)”的情況下，考察學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程；而在學(xué)生做錯(cuò)題目需要幫助時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)給出提示并確定問(wèn)題出錯(cuò)的位置。系統(tǒng)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，包括在哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)上遇到了問(wèn)題、哪些習(xí)題完成花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)等。老師對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立相關(guān)的教學(xué)模型為學(xué)生推薦更為合適的學(xué)習(xí)路徑。確保教學(xué)數(shù)據(jù)的正確性、可用性是進(jìn)行教學(xué)數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵。制定教學(xué)數(shù)據(jù)檢測(cè)體系和軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)以保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，盡可能減少對(duì)數(shù)據(jù)分析和挖掘帶來(lái)的不利影響。首先制定各種數(shù)據(jù)的錄入和維護(hù)規(guī)范，最大限度地自動(dòng)錄入各種結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括考試成績(jī)的每項(xiàng)評(píng)分、主觀評(píng)價(jià)打分等。其次，制定數(shù)據(jù)檢測(cè)規(guī)則并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)配置策略，對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和定期檢查以發(fā)現(xiàn)并處理有問(wèn)題的數(shù)據(jù)。最后，建立可靠的教學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估體系，通過(guò)各種評(píng)估方法，如基于異常值的評(píng)估方法、邏輯性評(píng)估方法等，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的改進(jìn)效果進(jìn)行評(píng)估，為數(shù)據(jù)質(zhì)量改進(jìn)提供策略。此外，還需要實(shí)現(xiàn)缺失數(shù)據(jù)的完善、篩選等數(shù)據(jù)處理工作，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、去重復(fù)化，最后形成規(guī)范化的格式。
4結(jié)語(yǔ)
工程教育以培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力，評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果或產(chǎn)出作為核心標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)院對(duì)軟件工程專業(yè)全面開展工程教育，建立全覆蓋的工程培養(yǎng)體系和量化的培養(yǎng)目標(biāo)，并通過(guò)了2016年11月的評(píng)估。筆者在此基礎(chǔ)上，針對(duì)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，改進(jìn)了離散數(shù)學(xué)課程的教學(xué)模式，按照工程問(wèn)題重新劃分教學(xué)知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)，設(shè)定了課程的達(dá)成度計(jì)算模型。在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合SPOC課和翻轉(zhuǎn)課堂，收集和規(guī)范各方面的信息和數(shù)據(jù)；建立教學(xué)數(shù)據(jù)分析庫(kù)，逐步開展學(xué)生學(xué)習(xí)路徑、習(xí)題考評(píng)模式、錯(cuò)誤答題模式等問(wèn)題的研究，以此作為學(xué)習(xí)問(wèn)題診斷、教學(xué)干預(yù)和教學(xué)決策的重要參照。
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