文／宋永芳 浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 碩士研究生

倪鈺薦 浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 碩士研究生

引言

建筑結(jié)構(gòu)課程是建筑類專業(yè)的核心課程之一，涉及的學(xué)科范圍較廣，是一門具有強理論性和實踐性的綜合性課程。通過課程理論教學(xué)，學(xué)生可以掌握多種不同類型結(jié)構(gòu)的基本概念、構(gòu)件的計算方法和設(shè)計原則，學(xué)會識讀、分析及繪制不同類型的結(jié)構(gòu)施工圖；通過課程實踐教學(xué)，學(xué)生可以提升運用建筑結(jié)構(gòu)知識、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、標準圖集等知識處理建筑工程技術(shù)的分析和解決能力。PBL 教學(xué)模式對于培養(yǎng)建筑專業(yè)人才具有重要促進意義，在此模式的基礎(chǔ)上進行建筑結(jié)構(gòu)課程改革，可為其課堂教學(xué)注入新的活力，以適應(yīng)不斷發(fā)展的建筑行業(yè)需求。

1 PBL 模式概述

1.1 PBL 模式的內(nèi)涵

1 9 6 9 年，P B L（P r o b l e m-b a s e d Learning）教學(xué)模式首次被應(yīng)用到世界著名學(xué)府Mc Master University 的醫(yī)學(xué)培訓(xùn)方案中。作為一種以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式，它不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即由教師針對一個主題做理論講解，然后討論其在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。其主要步驟是通過設(shè)置真實性任務(wù)，以學(xué)生為中心，在教師的指導(dǎo)下，由小組共同參與針對某一任務(wù)進行研究與思考[1]。在PBL 教學(xué)過程中，學(xué)生主動去解決現(xiàn)實生活中遇到的問題，在此過程中掌握識別相關(guān)主題來學(xué)習(xí)解決問題。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，PBL 模式具有幫助學(xué)生提高批判性思維、溝通能力和團隊工作能力的優(yōu)勢[2]。PBL 模式最初應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)，后逐步轉(zhuǎn)向其他領(lǐng)域的教育，如食品學(xué)、工程實踐、建筑學(xué)、大學(xué)英語等，大多有一定的發(fā)展但并不成熟。

1.2 PBL 模式的輔助措施

學(xué)生通過PBL 模式掌握的知識是廣泛且深刻的，但對于一些傳統(tǒng)的基礎(chǔ)的學(xué)科知識來說，PBL 教學(xué)模式存在一定的弊端，因此需要一定的輔助措施來提高PBL 教學(xué)模式的效果。首先需要安排若干次傳統(tǒng)的知識講授，主要讓學(xué)生了解學(xué)科的基本概念與原理、核心知識及最新的發(fā)展情況。其次要加強基礎(chǔ)技能的培訓(xùn)與現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用。例如，在建筑結(jié)構(gòu)課程中，PBL 模式關(guān)注的問題一般是涉及基層工程單位的工程實際問題，這就要求學(xué)生需要掌握如建筑制圖基礎(chǔ)技能、計算機輔助設(shè)計技能等。最后還要開設(shè)不同類型的選修課，補充某些基礎(chǔ)學(xué)科知識或人文學(xué)科等知識。例如建筑作為藝術(shù)表達的一種形式，對構(gòu)圖、比例、尺度、色彩、質(zhì)感和空間感都有較高的要求。

2 建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前我國大部分院校在進行建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)時，仍然采用的是教師講解現(xiàn)有教材上的理論知識，在課程上進行案例分析后，學(xué)生課下完成一定的書面作業(yè)，在課程中后期進行較少學(xué)時的實踐教學(xué)，最后通過實習(xí)環(huán)節(jié)將知識運用于實踐。但在課程實際教學(xué)過程中這種方式的弊端已日益凸顯：

2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計存在弊端

大部分院校建筑結(jié)構(gòu)課程的教材使用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，簡單地將傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、建筑抗震等幾門課程拼湊在一起，割裂了知識的銜接性。以大多數(shù)院校采用的《大學(xué)教材：建筑結(jié)構(gòu)》為例，該教材共16 章節(jié)的內(nèi)容，基本涵蓋了所有的建筑結(jié)構(gòu)。同時課程教材中抽象的計算模型缺乏實際構(gòu)件的對比，與實際圖紙分離，尚未擺脫以培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計人才為目標的內(nèi)容框架。在學(xué)時安排上一般院校會在一個學(xué)期內(nèi)使用64 或72 左右的學(xué)時完成該課程的教授，由于課程內(nèi)容較多，難度較大，這一設(shè)計不利于保證教學(xué)效果。

2.2 教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新性

大部分院校建筑結(jié)構(gòu)課程一般由土木專業(yè)的老師來承擔(dān)，缺乏建筑專業(yè)實踐經(jīng)驗。在教學(xué)過程中未對課程進行合理分析與規(guī)劃，單一地使用講授法進行教學(xué)，使得原本晦澀難懂的課程更加索然無味，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降。而部分年輕教師在教學(xué)方法及專業(yè)表達方面存在不足，導(dǎo)致其在講解重點知識過程中不夠細致與深入，無法在已有工程案例的基礎(chǔ)上進行實踐應(yīng)用分析，使得學(xué)生在課后復(fù)習(xí)與運用過程中存在困難。

2.3 理論與實際運用脫節(jié)

盡管部分院校會安排部分實訓(xùn)課程，但大多流于形式或安排較為簡單的構(gòu)件設(shè)計，例如樓蓋或樓梯的基本構(gòu)件設(shè)計，而老師并未帶領(lǐng)學(xué)生深入?yún)⑴c并解決某一實際且較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問題。并且實踐教學(xué)一般放在理論教學(xué)結(jié)束過后，學(xué)生在學(xué)完所有的理論知識過后才進入到實踐工程中去了解。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時就能進入實際工程中去觀察體驗，與實際工作人員進行交流，一些抽象復(fù)雜的知識可能更利于學(xué)生吸收與消化，也有利于激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。

2.4 評價考核形式單一化

課程考核是檢驗學(xué)生理論知識和實踐技能掌握程度的一種手段，通過分析部分院校的建筑結(jié)構(gòu)課程標準可以發(fā)現(xiàn)其課程考核一般注重考察平時學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤率、試卷考核等三方面內(nèi)容，按照不同的比例對學(xué)生進行傳統(tǒng)的分數(shù)測評。因此，建筑結(jié)構(gòu)課程考核存在形式與內(nèi)容單一、評價主體與評價維度單一的問題，同時院校并未結(jié)合建筑行業(yè)的用人標準去分析評價學(xué)生，導(dǎo)致培養(yǎng)出的人才無法滿足企業(yè)需求。而試卷考核一般由授課教師出題采取卷面考試的形式，以學(xué)生的卷面成績作為考核依據(jù)，忽視對學(xué)生建筑結(jié)構(gòu)實際能力，缺乏行業(yè)企業(yè)人員及第三方機構(gòu)等多元主體評價，使其未能與崗位標準相對接，不利于學(xué)生快速進入勞動力市場，同時削弱了考核的激勵與導(dǎo)向功能。

3 PBL 模式在建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的應(yīng)用

針對建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，將PBL 教學(xué)模式引入其中，可以提前將學(xué)生社會化和角色化，使其掌握完成建筑項目的能力。其次PBL 模式培養(yǎng)出來的人才能夠在實際工作中快速融入項目，不需要像傳統(tǒng)教學(xué)一樣進行崗前培訓(xùn)，節(jié)約了人力物力。

3.1 加強課程前期指導(dǎo)

建筑結(jié)構(gòu)課程期讓學(xué)生了解建筑結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則與相關(guān)的課程概念，教師在理論傳授前布置相關(guān)任務(wù)，讓學(xué)生以問題為導(dǎo)向進行預(yù)習(xí)與聽課，使得每節(jié)課呈現(xiàn)較強的任務(wù)導(dǎo)向。教師還得為學(xué)生制定相關(guān)的“任務(wù)書”，明確可參考的圖集、案例等，提供任務(wù)完成思路，在任務(wù)書上還需提供其他參考資料、相關(guān)的CAD 圖紙、BIM 模型庫及相關(guān)的公眾號資源以拓展學(xué)生的專業(yè)知識領(lǐng)域。還可利用慕課資源、虛擬現(xiàn)實等現(xiàn)代化信息技術(shù)幫助學(xué)生為后續(xù)課程做好準備。

3.2 進行結(jié)構(gòu)“任務(wù)”劃分

建筑結(jié)構(gòu)教學(xué)模塊可根據(jù)其課程目標從建筑結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件、鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房、砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)等實施“單項任務(wù)”，而后從建筑結(jié)構(gòu)類型出發(fā)設(shè)置“專項任務(wù)”，最后結(jié)合實訓(xùn)任務(wù)進行完成建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制作，讓學(xué)生將建筑結(jié)構(gòu)的理論知識運用于實際工程的設(shè)計與制作中，進行實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)人才的培養(yǎng)，具體見圖1。

圖1 建筑結(jié)構(gòu)任務(wù)劃分分類示例（圖片來源：作者自繪）

3.3 合理分配小組任務(wù)

PBL 教學(xué)模式下的任務(wù)通常是由3 ～4 人共同合作完成，同一任務(wù)可由一個小組或多個小組完成。其中單項任務(wù)可根據(jù)其種類分別由不同的小組完成，或者由各小組主動挑選，最后各組進行各自成果交流，在交流過程中要注重教師的指導(dǎo)，面對較為復(fù)雜的任務(wù)時教師可幫助學(xué)生進行最后的成果總結(jié)，以幫助未參與到該任務(wù)的小組成員完成知識的內(nèi)化過程[3]。比如讓某一小組的學(xué)生完成整體式單向板肋形樓蓋設(shè)計，小組的學(xué)生需要完成樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置、板的設(shè)計、次梁設(shè)計及主梁設(shè)計等，進而完成設(shè)計圖紙（圖2）。由于單項任務(wù)分布范圍較廣，分布給不同的小組完成可以提高教學(xué)效率，并且提高各成員的合作學(xué)習(xí)能力。成果交流可以鍛煉學(xué)生的語言表達能力與組織能力。同一專題任務(wù)可布置給多個小組，由于一個專題涉及的范圍較廣，各小組可以觀察其他小組的研究成果以發(fā)現(xiàn)自己的不足之處。同時在成果交流過程中教師要引發(fā)學(xué)生的討論，重點關(guān)注其在實際過程中的運用。盡管任務(wù)由小組共同完成，但課堂作業(yè)以個人作業(yè)的方式提交，作為考核內(nèi)容的一部分，避免造成不公正的結(jié)果。

圖2 整體式單向板肋形樓蓋設(shè)計圖示例（圖片來源：作者自繪）

3.4 加強教學(xué)過程管理

在PBL 教學(xué)模式的基礎(chǔ)上完善教學(xué)過程，在以問題為導(dǎo)向的基礎(chǔ)上采用多樣化教學(xué)方法，如啟發(fā)式教學(xué)法、現(xiàn)場教學(xué)法、小組合作教學(xué)法。提高實踐教學(xué)學(xué)時比例，可通過數(shù)字手段模擬建筑環(huán)境或直接到實地進行學(xué)習(xí)?；蛟谀骋浑A段性的課程結(jié)束之后就帶其參觀相應(yīng)的建筑實物，進而了解各框架結(jié)構(gòu)。有條件的學(xué)校和教師可承接某一項目工程，讓學(xué)生參與項目建造的全過程及后續(xù)管理過程。

3.5 加強現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用

PBL 教學(xué)模式配合輔助措施可以保證更好的教學(xué)效果。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，教師一般只簡單地運用投影儀、多媒體等資源向?qū)W生呈現(xiàn)一些專業(yè)構(gòu)件的圖片，這使得一些立體圖形只有平面圖和剖面圖的展示。而建筑結(jié)構(gòu)課程作為核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，應(yīng)充分利用現(xiàn)代化技術(shù)手段建立網(wǎng)絡(luò)課程資源庫，為學(xué)生解決任務(wù)提供多方面的途徑。比如在介紹鋼筋混凝土構(gòu)件綜合設(shè)計及施工圖識讀時，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)生模擬真實的設(shè)計環(huán)境[4]。還可利用BIM、計算機輔助技術(shù)等進行建筑繪圖、模型、動畫等加強學(xué)生的立體認知，以保證更好的課程教學(xué)效果。

3.6 改革已有評價機制

實施PBL 教學(xué)模式的主要目的在于加強學(xué)生對問題及任務(wù)的理解，使得學(xué)生運用自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的方法去構(gòu)建自身的知識體系，并將其運用至實際工程操作中。因此在考核方式上要體現(xiàn)復(fù)合式、全程式及多元式。復(fù)合式是指增加課堂理論測驗與實際運用測試，將平時任務(wù)完成成績與期末成績、建筑結(jié)構(gòu)課程中的量化指標與非量化指標結(jié)合起來。全程式是指考核貫穿始終，除了定期的測驗外，日常表現(xiàn)、課堂作業(yè)、小組任務(wù)完成情況均納入考核范圍。多元式則是考核的內(nèi)容多元化，如基本的混凝土構(gòu)件設(shè)計能力、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖制作能力及相應(yīng)的理論知識。在評價主體上，可由教師、學(xué)生本人、小組成員及專業(yè)技術(shù)人員等承擔(dān)，教師通過學(xué)生的過程表現(xiàn)評估學(xué)生的實際掌握能力，學(xué)生個人對自己的學(xué)習(xí)過程進行評估，小組成員通過觀察任務(wù)解決過程中的具體表現(xiàn)進行評估，專業(yè)技術(shù)人員以學(xué)生最后的實際操作進行評估。這一機制可較大程度上體現(xiàn)學(xué)生知識的實際掌握與運用情況。

結(jié)語

學(xué)生通過系統(tǒng)地學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)課程，能夠獲得扎實的建筑理論知識，掌握不同類型構(gòu)件的設(shè)計方法，實現(xiàn)從理論學(xué)習(xí)到實際運用的過渡，提高了學(xué)生解決實際建筑結(jié)構(gòu)問題的能力。而PBL教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，以問題為導(dǎo)向，在小組合作的基礎(chǔ)上去解決問題，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)團隊合作與實際問題解決能力，有利于以操作性、實踐性為主的建筑應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。