摘要：针对大跨及空间钢结构课程教学过程中学生学习兴趣不足以及工程能力不足的问题，本文从教学方法和考评体系两个层面入手，探讨了如何结合三维建模方式改进教学方法以及如何结合工程实际构建考评体系。研究表明，通过教学方法和考评体系的改革，可以有效提升学生对本门课程的学习兴趣并培养学生和工程能力。

关键词：大跨空间结构；钢结构；教学方法；考评体系

0 引言

大跨及空间钢结构课程是土木工程专业的一门专业课程，这门课程以介绍不同类型的大跨空间结构受力特点、分析方法为主要教学内容。由于该门课程对学生理论要求较高、难度较大[1]，因此部分学生学习该门课程的积极性不高[2]。除此以外，传统教学方法重理论、轻实践，这种方式不能有效地培养学生解决实际工程问题的能力，不利于学生工程能力的提升[3-4]。针对这一现象，笔者从教学方法和考评体系两个层面入手开展了系列研究，教学过程中引入了三维建模技术、3D打印技术并建立了多元化考评体系和学生互评机制。研究表明，这些教学改革措施对于学生工程能力的培养和提升具有积极作用，教学效果良好。

1 基于三维建模和3D打印技术的教学方法改革

不同于框架结构、排架结构等较为规则的结构体系，大跨空间结构形态各异、且各类杆件（刚性杆、拉索、撑杆）的布置方式也多种多样。因此，学生在学习过程中难以对不同形式的大跨空间结构建立三维概念，从而可能会影响其对大跨空间结构形式、构成的理解。

为了便于在大跨空间及钢结构课程中对不同大跨空间结构体系的讲解以及帮助同学们的理解，本门课程在教学过程中引入了三维建模技术。比如通过Solidworks和Sketchup软件建立了正高斯曲面（球面、椭球面等）、零高斯曲面（柱面）、负高斯曲面（马鞍面）和自由曲面的空间网壳结构模型，这些模型中还考虑了不同网格布置方式（球面网壳考虑了K6型、K8型，柱面网壳考虑了单斜杆型、联方型、三向网格型、交叉斜杆型等）。在此基础上，还结合3D打印技术对上述采用Solidworks和Sketchup软件三维建模的典型大跨空间结构打印相应的三维模型，得到其实体三维模型。通过虚拟三维模型和实体三维模型的结合，促进学生对各类大跨空间结构体系概念的建立并帮助其对后续内容的理解。

2 基于工程结合教学模式的教学方法改革

大跨及空间钢结构课程是一门实践性较强的专业课程，单纯的理论教学难以有效培养学生解决实际工程问题的能力，而高校教师目前又存在工程经验有限等局限。为此，该课程可以采用工程-理论相结合的教学模式进行。通过与本专业头部企业建立校企合作机制，引进企业专家为高校学生开展专题讲座，这一方面可以促进校企交流，另一方面也可以让学生明确如何利用理论知识去解决实际工程问题。此外，还可以通过校企合作带领学生走进企业、走进工程建设现场，通过实地考察、现场讲解等方式帮助学生了解大跨空间结构相应的工程问题和解决措施。笔者也对此进行了一些尝试，比如带领学生走进了重庆东站钢结构屋盖的施工吊装现场，通过工程建设现场教学的方式讲解大跨空间结构的施工工艺。

3 多元化考评体系的建立

对于大跨及空间钢结构等选修课而言，常用的考核方式多为写综述性论文的形式。这种方式考核形式较为单一，且难以真正检验学生对课程相关知识的掌握程度。为此笔者建立了包括项目作业、课程论文在内的多元化考评体系。项目作业是笔者结合具体的大跨空间结构工程，通过对实际工程的凝练和简化设计相应的项目作业。学生自由组合形成项目研究小组，各项目研究小组需要利用本门课程所学知识，采用ABAQUS或者ANSYS等通用有限元软件对项目作业进行分析计算，形成项目研究计算书和报告。这种多元化考评体系能够较为全面地反映学生的实际水平和综合素质，也可检验学生的工程能力和创新能力。

4 过程评价及学生互评

建立过程评价机制和学生互评机制。过程评价机制是指在考评过程中注重过程性评价，具体而言指的是对学生学习过程进行全面跟踪和评估，比如对每个学生分别建立学生课堂互动记录和课程表现表。通过过程性评价，可以及时发现学生在学习过程中存在的问题及不足，教师可以基于学生的过程表现改进教学方式或内容，以此提升教学效果。学生互评机制指的是不同项目研究小组对其他小组项目研究计算书和报告进行互相评价，学生互评结果占学生综合成绩的一定比例。学生互评可以让学生站在教师的角度看待问题，这种方式可以加深学生对大跨及空间钢结构课程的理解和掌握。

5. 思考与建议

虽然笔者基于上述内容对大跨及空间钢结构课程基于工程能力提升的教学模式进行了一些探索，也取得了一定的效果。但是笔者认为还可从学校层面进一步开展相关教学改革工作，具体包括：

（1）加强师资队伍建设及能力提升。教师是课程教学改革的关键，对于大跨空间结构课程亦如此。结合这门课程实践性强的特点，可以通过邀请专家讲座、鼓励教师参与相关科研及工程项目的方式，提高教师们的实践经验和创新能力。

（2）完善实践教学条件。工程实践是学好大跨空间结构的有力途径，学校可以进一步完善和加强相应的实践教学条件，包括结构创新工作室、校企合作实习基地建设等，为学生提供更多的动手操作条件。

参考文献

[1] Z.X. Wang， Y.Q. Wang， J. Sojeong， et al. Experimental investigation and parametric analysis on overall buckling behavior of large-section aluminum alloy columns under axial compression. Thin-Walled Structures. 2018，122： 585-596.

[2] 李鹏程，熊刚，郭莹. 虚拟建模和3D打印技术在大跨空间结构课程教学中的应用. 中国应急管理科学，2024（3）：48.

[3] 于志伟，卢晨，邹剑等. 大跨空间钢结构课程教学改革探讨——以广州大学为例. 高教学刊. 2016（14）： 132-133.

[4] 惠存， 海然， 边亚东. 基于案例教学的大跨空间结构课程教学模式改革与探索. 中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第17届（ISSF-2021）学术交流会暨教学研讨会. 中国，陕西西安，2021.08.14.

作者简介：李鹏程（1986-），男，汉族，重庆人，博士，副教授，研究方向为结构工程。

基金项目：重庆大学研究生教育教学改革研究一般项目，《大跨及空间钢结构》课程基于工程能力提升的教学模式研究，项目编号：cquyjg20344