基于工程实例库的《钢筋平法识图与算量》课程混合式教学改革实施路径研究

0 引言

工程实例库建设是目前高校工科类专业实施教学改革的一个重要途径。通过将工程实例融入专业课教学，能够让学生提前了解和熟悉专业知识在实际工程中的应用，实现理论与工程实践相结合，减少学校教育与社会需求脱节现象。同时，借助于现代化网络平台，实施线上教学方式，一方面学生可以利用线上资源，预习相关专业知识；另一方面，学生也可以随时复习巩固线下课堂讲授的专业知识，突破传统课堂对时间和地点的限制；最具优势是在线公开课程，可以让其他学校的学生学习同样的课程，进一步推动教育公平，是一种利国利民的改革方向。

1《钢筋平法识图与算量》课程目前教学存在的难点

目前该课程的课堂教学主要集中在理论讲授、案例分析、课堂练习等方法。而理论讲授主要集中在平法规则和标准节点的讲解。讲解的过程主要采用的是标准图集中的节点平面图，该种类型的图普遍存在以下主要问题：一是使用平面图表示立体构件。这种图在表达方面有一定专业性，需要有一定实践基础的专业人员，才能完全看懂；对于初学者来说，缺少识图经验，缺乏立体想象能力，不能完全理解平面图所表示的立体钢筋骨架的意义。二是标准节点平面图仅表达局部钢筋的标准施工要求，缺少对构件整个钢筋结构的剖析和相邻钢筋结构的衔接。学生作为初学者，对构件立体了解不充分，就会导致在学习的过程中理解困难，学习效率下降，进一步导致专业知识运用能力和解决专业问题的能力差。案例分析、课堂练习等方式也多采用实例图纸。实例图纸也是平面表达，对学生练习平法规则有益，但对于练习钢筋的标准节点构造和钢筋放样计算等方面存在一定的难度。学生因缺乏立体想象，无法准确完成钢筋放样和理论计算，导致无法达到理论联系实际，熟练掌握知识的学习目标。因此学生的学习仅仅停留在理论知识层面，导致理论与实际脱节，不能快速融入后续课程的学习和毕业后不能快速融入实际工作等现实问题。

虽然武汉理工大学、武汉城市职业学院等将互联网技术 +，AR技术等引入教材 [1]。但是教材仅仅展示立体三维图最终形状，解决了部分钢筋立体骨架无法想象的难题，但是无法展示形成过程，缺少动态教学的过程。而且也没有学生自主练习的过程，导致教学环节缺失，学生理解过程断层等现象。

2 工程真实案例在教学中的适用性分析

要想制定切实可行的教学方案，需要在充分分析课程特点、课程核心内容、课程培养目标和教学手段的基础上，合理插入真实案例，并充分考虑真实案例在教学过程中的适用性。最终形成一套可行性高、内容涵盖较齐全、培养目标明确、教学手段丰富的教学方案。

一般来说，真实案例已经过现实使用，优点显而易见，但对于教学来说，却存在很多不太适用的地方，要想解决真实案例教学的适用性，需要解决以下几个问题：

2.1 工程真实案例的复杂性

工程项目的真实案例是专业知识娴熟，具有实际工作经验的人员使用的，其表达的内容比较详细全面。而教学活动主要面向的是初学者。在学生基础知识掌握不够牢固的情况下，直接使用真实案例教学，学生就会有一头雾水，无从下手的感觉。因此，很多课程无法引入真实案例教学也是因为其复杂性，导致的对课程教学的不适用。如果想把真实案例引入课堂教学，必须花费大量精力，结合课程教学内容，对真实案例进行抽丝剥茧，化繁为简。

2.2 单个工程真实案例的局限性

工程中的真实案例仅为某个实际工程建设服务，具有很强的针对性，结构类型选择以经济简单为主。而教学的内容则是全面的，需要让学生掌握更多相关专业知识。这就导致了真实案例在教学应用方面有一定的局限性。单个真实案例，不可能用到教学所需的全部知识。因此，需要结合授课内容，有目的的精选多个真实案例应用于教学，案例之间可以相互补充，以解决单个真实案例的局限性问题。

2.3 工程真实案例数据的统一性

真实案例的设计图是为同一个项目服务的，所以设计过程中，对于某个部位已经标注过的数据，不会在其他部位重复标注，以达到项目基本数据统一。这对于有经验的工程技术人员来说，在做到工程某个位置时，可以轻而易举从图纸的具体位置提取自己需要的相关数据。但对于学生来说，就变得十分困难。首要原因是学生对图纸表达内容的不熟悉。其次，在平时教学过程中，一般是老师给已知条件，学生直接根据已知条件往下学习或做题，从来没有让学生自己寻找已知条件的情况。但是，在现实工作中，往往这些基本条件需要从业者自己去寻找，这也是造成教育和实际工作脱节的原因之一。

只要解决以上几个真实案例在教学中的适用性问题，就可以将真实案例合理融入日常教学工作中。

3 实例库案例与混合式教学结合原则

案例是为课程教学服务，因此，选择的案例必须能够对课程知识点形成佐证。要想选出来合适的案例，首先要详细分解课程的主要知识点，知道要教给学生什么内容。其次必须要案例进行精选。不是所有的案例都能适用于教学，也不是随便拿来一个案例都能使用。必须先要进行案例特点分析、难易程度分析、特色之处标记等，以应对不同知识点难度、深度和不同程度学生的教学。最后根据课程知识点和案例基本情况，在案例库中进行一一对应。常规知识点可以大量适用，特殊节点必须精确定位，以便于在教学过程中，节约时间。为解决单个案例的局限性，对案例分为基本案例、补充案例和备选案例。在教学过程中，知识点讲解以基本案例为主，补充案例主要用于基本案例缺失的知识点，备选案例主要用于不常见或者特殊的知识点，以求真实案例库的覆盖面能达到教学需求。

4 实例库案例与混合式教学结合实施路径

4.1 实施规划

结合该课程目前课堂教学的难点和真实案例在教学中的适用性分析，首先要对课程所授内容进行详细的分解。在此基础上，将能够满足大部分核心内容的案例，确定为基本案例，能够对基本案例核心内容形成互补的确定为补充案例。与课程内容相关，但用于不用章节的其他案例作为备选，形成较为完整的课程教学真实案例库。结合真实案例库和教学内容，重构以真实案例引领的课堂教学组织。再根据教学内容特点和组织，划分线上线下教学部分，完成混合式教学重构。最后使用真实案例数据，模拟实际工作思路，对课程进行综合能力考核。

因此，实施的总体思路为：课程分解知识点 -- 对应知识点精选案例 -- 使用真实案例重构课程教学内容和组织 -- 混合式教学组织重构 -- 使用真实案例考核。实例库案例与混合式教学结合实施规划如图1 所示。

4.2 课程知识点分解及特点分析

目前钢筋平法课程的知识点根据结构构件分基础、柱、梁、板、楼梯、剪力墙等六个章节。每个章节根据平法图集内容，又分平法规则、标准节点构造两个理论内容模块和一个案例计算模块。平法规则部分内容较为简单，学生容易理解。在标准节点构造部分，因学生缺乏立体想象力和对钢筋骨架节点位置的不熟悉，往往导致理解困难和运用困难。

4.3 精选工程真实案例组建课程真实案例库

针对以上课程知识特点，有目标的精选能够适用课程不同章节知识点的真实案例，建立真实案例库。以基础部分为例，一般一个项目只会选用一类基础形式，而课程中基础是三类。因此，至少需要选择三个不同类型基础的案例。对于同一个基础案例，平法规则表达类型和标准节点位置，也不能覆盖章节教学的全部内容。因此，每一种基础类型又需要选用多个真实案例。选用的真实案例要对课程章节知识点形成相互补充，并覆盖课程百分之九十以上的知识点。其他十分少见和特殊类型的知识点，可以通过假设条件或虚拟案例进行补充。因此，在分析课程知识的基础上精选的案例，才能做到有的放矢、适用恰当。

4.4 使用工程真实案例重构课程教学内容

真实案例库在建立的时候主要是依据课程知识点选择的真实案例。建立完成后，在教学使用的过程中，需要进一步将课程知识点和真实案例的相关内容详细对应。并根据真实案例在不同章节知识点支撑的重要性和覆盖面，将案例划分为基本案例、补充案例和备用案例。课程知识点的讲解、举例、练习、作业都在基本案例中和补充案例中选取，形成课程知识点围绕真实案例展开，课程知识点为解决真实案例服务的中心思想，无形中解决理论知识和工作实际割裂的现象，并能够培养学生综合识图能力。

以柱钢筋章节为例，重构课程教学内容。第一步，选取真实案例1 的普通类型柱钢筋标注进行详细讲解；使用真实案例 2 同类型柱钢筋标注进行课堂练习和真实案例 3 同类型柱钢筋标注布置作业；第二步，使用真实案例 1 中特殊类型柱钢筋标注进行详细讲解，使用真实案例 2 同类型柱钢筋标注进行课堂练习和真实案例 3 同类型柱钢筋标注布置作业。第三步，在完成所有标注学习后，将不同真实案例的注写方式进行相互改写，形成知识点的交叉学习和转换，夯实知识点的掌握。第四步，在标准节点的讲解过程中，围绕真实案例 1 的普通柱钢筋和特殊类型柱钢筋开展学习，从基础生根一直到顶部锚固。并选用真实案例 2 同类型柱钢筋进行练习和真实案例 3 同类型柱钢筋标注布置作业。第五步，在钢筋工程量计算模块，和第四步做法相同。总体来说，在柱章节围绕 2-3 个真实案例，重组课程授课内容，完成课程要求的平法制图规则、标准节点构造（包括普通节点、特殊节点）和钢筋计算三个模块知识点的学习。柱章节真实案例重构课程教学内容的流程示意如图2 所示：

4.5 混合式教学组织重构

为充分发挥现代化教学手段的优势，国家大力提倡建立线上课程和线上线下混合课程。一般来说，理论知识比重较大课程，适合建立在线课程；专业性较强，理解困难，学习应用场景需要实体物、实践、实验支撑的技术类课程，需要线下教师面对面讲解和实操。技术类课程往往还有精确度的要求，技术指标差之毫厘谬以千里，因此，需要教师实时了解学生对技术的掌握情况，线下授课就成了必要手段。

该课程知识框架可分平法制图规则模块、标准节点构造模块、钢筋工程量计算模块。平法制图规则模块是对标准制图的表达，规则明确，理论性较强，学生通过记忆和练习即可掌握，比较适合线上教学。标准节点构造模块，因其使用平面图表达立体构件，在学习的过程中存在较多难以理解部分，而且该部分知识在应用于实际工程时，还存在不同设计情况适用不同做法的现象，在教学的过程中，还需要借助于实物模型，便于学生理解。因此，该部分的教学需要以线下课程为主。钢筋工程量计算模块是制图规则模块和标准节点模块的综合应用，其特点和标准节点模块相类似，不同项目适用的节点做法需要单独判别，需要学生对前文知识掌握有较高的熟练度，学习难度较大。因此该部分也需要结合实例以线下授课为主。

综合以上分析，将该课程三个模块结合工程实例库的使用，将平法制图规则模块设置为线上课程为主，标准节点模块和钢筋工程量计算模块以线下课程为主。重组的线上 -- 线下混合式教学组织具体从以下三方面进行：

4.5.1 线上课程内容重构

线上学习部分以学生自学、自测为主。平法制图规则模块采用线上学习。要求学生在每章线下课程开始前完成线上学习和对应工程真实案例库项目的自测题。

4.5.2 线下课程内容重构

线下课程以检查线上学习成果、标准节点重难点讲解和答疑、部分主要内容实训、专业知识的实例运用和计算为主。

线下课程第一个阶段，使用工程真实案例库项目对学生线上学习成果进行实测，掌握学生线上部分的掌握情况。第二个阶段，针对学生难以理解的标准节点做法进行讲解和答疑，以理论讲解结合实训操作实现；完成工程真实案例库项目编制的线下部分章节小测。第三个阶段，对部分重点知识进行实训。可以精选工程真实案例库的实例节点设计实训内容和任务；第四阶段，使用工程真实案例库选定的构件，讲解和练习钢筋工程量计算，实现知识的巩固和提升。

4.5.3 课程混合式教学的高阶性任务

该课程高阶性任务主要设置在两个方面。一是使用工程真实案例库选定的构件，独立完成课后作业，培养学生利用专业知识独立分析实例图纸设计参数和判断节点选取的能力。二是前沿性课程内容。通过课外任务，让学生自行对比课程使用的 2016 版平法图集和最新的2022 版平法图集，找出各个构件规定的不同之处，以达到巩固课堂教学和拓展学习行业最新标准的目的。

综上分析，基于真实案例库的混合式教学组织重构示意图如图 3所示。

4.4 工程真实案例课程考核内容重构

该课程教学改革的中心思想是使用真实案例贯穿教学全过程，始于真实案例、终于真实案例。因此，在最后课程考核内容方面，也突破传统的选择、判断等题目类型，而是将一个工程实例的设计数据，全部融合在一张试卷中。一张试卷所有题目数据是同一个项目的，各构件之间数据需要相互引用，学生在做题的时候，就相当于一个人在完成一个项目图纸的识读和判断。要想知道已知条件，就需要自己去相关构件里找数据。找不到，就不会做，或者做错。明确考核了学生的对课程专业知识的综合掌握情况，以及发现问题和分析问题的能力。这样更加贴近于未来实际工作的情况，更大限度的让学生在教学和工作产生衔接。也体现了课程改革对学生综合能力的培养和考查的高阶性要求。

5 结论与展望

教学改革的目标是为了让课程教学内容更加便于学生掌握，更加贴近工作实际。本课程从工程真实案例库入手，使用真实案例贯穿课程教学过程始终，重构课程教学内容，重组课程考核内容。并结合线上线下混合式教学优势，重构教学组织。利用工程真实案例讲授、练习、作业、考核，完成了课程改革突出对学生综合能力的培养和考查。并通过课外任务，完成了对行业最新标准的了解的高阶性要求。

该课程改革还有许多不足之处，一是线上线下部分比例有待优化。仅仅制图规则模块使用线上课程，分配课时量相对课程内容来说比重较小，后期可将标准节点模块中的常规节点放入线上进行学习。二是课程考核形式较为传统，以试卷为主。可探索考核形式的多样化、动态化，例如答辩、工程实例库随机抽取等方式考核，让教师直观了解学生对知识的掌握情况和运用能力。

参考文献

[1] 徐珍 ， 章明 . 钢筋混凝土结构平法识读与钢筋算量 [M]. 武汉 ：武汉理工大学出版社，2017.

项 目 来 源： 郑 州 科 技 学 院 2024 年 校 级 教 学 改 革 项 目（2024JGYB21）；

作者简介：薛飞（1987-），男，郑州人，。