1、案例教学在土木工程专业基础课中的应用打开文本图片集【摘 要】为了加强学生应用理论知识解决实际问题的能力，本文基于学生的具体特点及教学实际情况，研究了在土木工程专业基础课中加入案例教学的途径和方法。通过具体的教学实践，将经典的及最新的土木工程案例穿插于相应的理论学习中。研究表明，学生不仅掌握了相应的知识，还提高了工程分析的能力。【关键词】理论教学;案例教学;土木工程;专业基础课中图分类号：TU-4 文献标识码：A 文章编号：2095-2457（2019）20-0103-002DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.20.0480 前言为了加强学生灵活应用所学理论知识
2、解决实际问题的能力，培养学生对具体工程问题进行分析，变得势在必行。教育部早在 2001 年关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见中，明确提出了提高学生解决实际问题能力的培养要求。目前，国内一流大学已基本实现了这一目标。然而，由于师资力量弱，学生基础差等原因，一些院校在实际教学中还面临着不少困难，或者所采取的方式方法，对提升学生实际能力非常有限。而在土木工程专业绝大多数的实践性环节中，学生只是僵硬地照搬规范的要求，进行相应的设计工作，而不去考虑背后的科学依据，这不利于他们的全面教育。因此，如何結合实际，切实提高学生在实践中的理论应用水平，具有特殊重要的意义。案例教学围绕一个具体的案例
3、，应用相关的理论知识，进行分析解读，是一种先进的教学方法1-4。本文以土木工程专业基础课程为对象，提出一种不同于传统的案例教学方法。该方法易于为学生所接受，可较好地提高学生的学习兴趣，培养本科生理论应用能力。由于专业基础课授课较早，采用相应的案例教学后，对学生后续的专业课学习，也有很大的帮助。实践证明，该方法是切实可行的。1 土木工程专业基础课教学现状专业基础课是高等学校中设置的一种为专业课学习奠定必要基础的课程，它是学生掌握专业知识、技能而必修的重要课程。与纯专业课不同，专业基础课是有专业背景的基础课，理论性和通用性比较强。学习同一门专业基础课的学生，今后可能会在同一大专业的不同小方向学习（
4、如建工、桥梁、交通），也有可能在不同的专业学习（如土木和力学）。因此，专业基础课受众量大，是本科生在学习过程中从公共课到专业课的过渡。常见的土木工程专业基础课有结构力学、土力学、建筑抗震设计基础等，学分多在 25 分之间。土木工程专业基础课一般都是理论教学，以教师讲授为主。在讲授的过程中，形式相对固定，一般都是侧重于对理论知识的讲解，同时伴以一定量的习题，以使学生掌握相应的知识点。这种传统的教学方法，可以达到教学大纲所要求的效果，但对学生来说，未免单调，难以提起主动学习的兴趣。同时，有些力学类课程还有相当的难度，一旦学得不好，容易滋生畏难情绪，不利于后续课程的学习。2 案例教学的相关介绍本节介
5、绍作者开展案例教学的相关方法。为了让学生拓展知识面，同时又考虑到学生的实际能力，作者联系自身在英国 University of Birmingham 担任助教时的工作经历，并结合近年来在国内高校任教的实际情况，提出一种针对土木工程专业基础课的案例教学法。该方法包含以下几个方面：（1）引入历史上著名的工程案例;（2）引入最新发生的工程或地质事件;（3）引入科学史上的典故。以下逐一展开介绍。2.1 引入历史上著名的工程案例将历史上一些著名的土木工程案例拿到课堂上进行讲解、讨论。在讲授荷载与结构设计方法这门课的时候，其中有一节讲到风的脉动作用。这一部分涉及到空气动力学的内容，理论难度大，较为抽象，不
6、易理解。在讲解了基本理论之后，为了加深风的脉动作用对结构可能造成的危害，以美国著名的塔科马跨海大桥为例，给学生做了一次案例教学。1940 年 11 月 7 日华盛顿州的塔科马大桥在一次八级的海风中发生共振，桥体扭曲，最终倒塌。当时这一幕正好被一支摄影队拍摄下来，留下了珍贵的影像资料。在授课时，作者向学生展示了这些影像资料，进而引导学生应用所学的理论知识对该桥的倒塌进行定性判断。为了取得更好的效果，将学生分成若干个学习小组，并鼓励他们相互之间进行讨论。最后，沿用国际流行的方法，要求每个小组将分析过程整理好，全组一起上台，向全班同学作汇报展示。类似的案例还有渡桥电站冷却塔的倒塌等等。2.2 引入最
7、新发生的地质事件在授课中，密切关注相关的新闻报导，将有土木工程背景的案例拿到课堂进行讨论学习。美国阿拉斯加州位于太平洋火山地震带上，美洲板块和太平洋板块的交界处，是地震活跃区域。当地时间 2018 年 11 月 30 日上午 8：29，美国阿拉斯加州首府安克雷奇发生 7.2 级地震，地面道路因地震发生塌陷。当时作者正在讲授工程结构抗震设计原理，为了让学生提高认识水平，强化理论联系实际的能力，作者第一时间组织了案例学习。先是观看了当地监控摄像头拍摄到的事发时的震动画面，以及地震对基础设施造成破坏的图像资料;接着，鼓励学生自己查阅资料，找出相关的专业数据，如震级、震中距、震源深度等;最后，以这次地
8、震事件为例，向学生提出了一系列的专业问题，让大家思考讨论。在这一系列的问题中，又穿插了理论知识的应用，如：这是一次浅源、中源还是深源地震？（地震性质与震源深度的关系）为什么距离震中距相同的地点，破坏情况不一样？（烈度的概念）为什么会发生地面道路的塌陷？（土壤液化的危害）这种对实际生活中刚刚发生的事件的学习，提高了学生的学习热情和应用理论知识的能力。2.3 引入科学史上的典故结构力学是土木工程一门重要而有趣的专业基础课，不少学生觉得困难，渐渐失去了学习动力。为了提升学习热情，作者在这门课的教学过程中，适当地引入了一些力学史上的典故，以加深印象。比如“静定结构在荷载作用下的位移计算”这部分，在求解
9、位移的时候，先是介绍了积分法，学生实践之后，无不表示极其繁琐。其后介绍图乘法，使得计算大为简化。但现有的教科书，专注于科学方法的介绍，鲜有交代相关的发明背景。作者利用这个机会，向学生们介绍了图乘法是在 1925 年由 Vereshagin（韦列夏金）提出的，当时他是苏联莫斯科铁路运输学院的一名学生。学生听了这个典故之后，兴趣一下子提起来了。于是，进一步让学生查阅资料，找寻图乘法背后的故事。学生因为对图乘法印象深刻，对静定结构的位移计算及后续的力法分析，一直掌握得较好。3 案例教学效果分析上述案例教学方法在苏州科技大学土木工程学院土木 D1711 班、土木国际 1711班的荷载与结构设计方法以及
10、土木国际 1611 班的工程结构抗震设计原理课程中进行了实践，取得了良好的效果。根据调查问卷（土木 D1711、土木国际 1711、土木国际 1611 分别发放问卷 48、38、39 份，收回有效问卷 46、37、38 份）的反馈结果，通过开设案例教学，学生表示对该课程的兴趣提高了，原来觉得一般或没意思的人数所占百分比大为减少（图 1）。对实行案例教学课程的期末总评成绩进行分析发现，大多数学生都取得了比较好的成绩。除 D1711 有一位学生因旷考未通过外，未出现不及格现象。土木D1711 和土木国际 1711 相应课程的优良率分别达到了 56.3%和 60.5%。绝大多数学生表示认可这种案例教
11、学方式，觉得受益匪浅。4 结语本文作者结合自身在国外担任助教的工作经历，以及在国内高校工作的教学实际情况，从土木工程专业本科生的实际能力出发，提出了启发式、参与式的土木工程专业基础课案例教学法。这种方法灵活方便，能够根据正常的课堂教学进度穿插，以一种学生喜闻乐见的形式，在潜移默化中提高了学生应用理论知识分析解决实际问题的能力。结果表明，接受了该案例教学方法的学生在相应课程中取得了较好的成绩，且对所学课程更加感兴趣。可见，作者所提出的土木工程专业基础课程的案例教学是完全可行的。【参考文献】1李寿科，禹见达.案例教学与传统教学效果比较以土木工程专业为例J.新课程研究，2015，4：8-9.2张先忠，闫祥梅.土木工程专业案例教学应用及成效J.管理工程师，2015，20（1）：69-71.3孙龙漫.工程案例教学在土木工程专业的应用分析J.建筑技术开发，2017，44：114-115.4袁立群，崔诗才，赵庆双.新工科背景下土力学案例教学研究J.高等建筑教育，2019，28（2）：58-62.