時間：2023-06-28 10:03:03
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前言
當前我國老年人居住建筑形式多樣：集中建設的老年人社區、普通社區配建的老年人住宅、老年人集中居住的公寓以及養老設施用地內建設的居家型老年人公寓等。盡管當前政府大力推廣相關養老政策，但由于目前老人居住建筑投資環境及運營盈利狀況不太理想，房地產開發商在開發老人建筑產業方面尚在初探階段；為配合政策及相關配套服務要求，利用普通公寓與老年人公寓使用功能的相似性，將普通公寓樓通過改造成老年人公寓樓來實現配套要求。
1 改造項目居住環境的選擇
老年人公寓的選址要考慮方便老年人出行的需要，應選擇在交通便捷、方便可達的地段；臨近相關服務設施和公共綠地，以滿足老年人日常生活的需求。老年人對自然對陽光、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、遠離污染源。居住用房應布置在采光通風良好的地段，保證主要居室有良好的朝向，老人居住建筑的間距應高于普通住宅，滿足冬至日日照不應低于2小時的標準。
2 主出入口的改造
出入口是老年人容易發生摔倒的重點區域，出入口地面裝修材料經常是建筑內裝材料的延續，如果處理不當，在雨雪天氣時地面會特別濕滑，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于開門力量有一定的要求，不僅會阻礙使用輪椅的殘疾老年人疏散，對于大量身體力量退化的老年人也存在開啟困難的問題，閉門器的啟閉時間要考慮輪椅通行及老年人行動遲緩的因素。因此疏散門在進入的一側安裝電動開門輔助裝置，以便老年人開門逃生；條件允許時設置自動門，電動開門輔助裝置可以幫助力量衰退的老年人；感應開門裝置可以避免感知能力衰退的老年人發生與門的碰撞或者被夾傷的意外。
3 戶內使用空間的改造
老年人公寓套型使用面積不宜小于35m2、27m2和22m2，套型內至少包含臥室、起居室（廳）、衛生間和電炊操作間等基本功能空間。根據老年人公寓功能配置，部分戶型可在配套服務用房中設置公共餐廳或公用廚房，當老年人炊事操作困難時，可依賴公共餐廳供餐；部分獨立套型可設置沒有明火的電炊灶具，既保證安全性，又可滿足加工、加熱食物的要求。套內各功能空間因為結構構造作法的不同，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0.015m對行動不便和使用輪椅的老年人形成通行障礙。因此過道地面與各居室地面之間應無高差；當過道與廚房、衛生間和陽臺之間有高差時，應盡量減少高差，并以斜坡過渡，避免因高差過大導致羈絆和輪椅無法自助通行等情況的發生。由于過道空間內無可抓扶的支撐物，為方便老人夜間起夜時安全行走，在過道的主要位置設置連續扶手。
4 電梯及電梯廳的改造
考慮到老年人突發疾病的概率增高，為保證救助效率，提高適應更多型號擔架的能力，配置可容納擔架電梯轎廂最小尺寸為1.60m×1.60m，開門凈寬不小于0.90m。由于老年人行動較為緩慢及伴有視力衰退，為避免電梯關門時給老年人造成傷害，轎廂門應安裝開關延時與關門保護裝置，轎廂應配置音頻報站，用聲音通報電梯升降方向和到達樓層。安裝視頻監控和對講機設備，保證在電梯發生故障或轎箱內老年人發生意外事故時的應急處置。候梯廳深度不應小于1.80m，候梯廳四周墻面應設置扶手。
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；樓梯梯段間平臺的深度應適當增加至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；踏步面層應防止老年人在上下樓梯時出現的跌倒與羈絆風險，踏面前緣不宜前凸。在踏步中設置防滑條、示警條時，防滑條和踏面應保持在同一平面上，并采用不同顏色加以區別。樓梯應設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的手臂用力方向不同，所以樓梯兩側應設置連續扶手并應與走廊扶手相連接，扶手端部下彎，以免鉤掛衣物，發生危險。
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、擔架、助行器與輪椅等設備單向通行的空間與視覺要求。為保證輪椅180°轉動及輪椅和行人并行通過，走廊的凈寬在1.50m以上。在走廊中兩側墻面設置高0.85m～0.90m扶手，并能夠承載老年人全部支撐力；扶手端頭處向墻內彎可避免鉤掛衣袖。走廊兩側墻面出現突出物時，應采取相應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會對公用走廊內通行的人造成危險，戶門前設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 設備改造
考慮到老年人反應遲緩，運動能力退化、視力衰退、常伴有視覺衰退，在安全疏散時遇到的困難較大；因此老年人公寓要加強安全疏散設施的配置。設施重點部位包括：公用走廊、樓梯間、候梯廳和門廳等公共空間；均設置疏散導向標志、應急照明裝置、音頻預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入的一側安裝電動開門輔助裝置，以便老年人開門逃生；電動開門裝置與消防控制中心聯通，僅供應急疏散時使用，以免造成日常管理的困難。安裝閉門器的疏散門有自動閉門功能，為降低行動和反應遲緩的老年人被疏散門撞擊和夾傷的風險，在疏散門附近安裝應急照明設施及呼叫裝置，便于及時了解現場發生的狀況并快速做出處置。
在老年人公寓中的主要活動區域，特別是易發生危險的位置設置報警裝置，便于及時發現老年人的各種突發事故并及時救助。套內衛生間及公共衛生間是老年人發生滑倒或疾病的重點部位，要設置緊急缶求助。求助按鈕設在0.8～1.10m高度、有明顯標注且采用按鈕和拉繩結合的方式；方便老年人在緊急情況下識別并使用，拉繩末端距地0.3m。戶門頭外設燈光報警燈，呼叫信號直接送至管理室；便于管理和救助人員及時發現事故位置。
8 消防救援的選用
考慮到老年人反應遲緩，行動緩慢，消防緊急疏散是最困難的問題。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折疊存放在屋頂的一個或多個逃生救援艙和外墻安裝得齒軌兩部分組成?；馂臅r由專業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與多個樓層走道的窗口對接，將建筑內的被困人員送到地面，在上升時又可以將消防隊員等應急救援人員送到建筑內。室外救援艙比縮放式滑道和緩降器復雜，一次性投資大，需要由受過專門訓練的人員使用和控制，而且需要定期維護保養和檢修，作為動力的屋頂絞車必須由可靠的動力保障。由于可以每次往返可以運送多人，適合疏散乘坐輪椅和行動不便的老年人緊急疏散時使用。
9 結束語
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，打造方便、舒適、人性化的居住環境；將普通公寓樓通過切實改造來實現公共配套要求，在符合適用、安全、衛生、經濟、環保要求的同時，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3個維度（實踐、跨學科概念、學科核心概念）討論這些學科的本質。
本文將聚焦在STEM中的科學（S）、技術（T）及工程（E）。當然，數學（M）的重要性不言而喻，無論將它作為單一學科還是STEM的組成部分，我們并不會刻意地去貶低數學的重要性。相反。我們堅信數學是青少年高質量教育的基礎。數學在科學、技術及工程中的應用使得它們能夠更好地結合在一起。數學知識與應用數學的能力更是在我們探究，以及解決關于科學、技術、工程問題的過程中起到了關鍵作用。
科學從本質上說是探究?？茖W探究是科學所有分支學科的核心特征，因為這是科學知識產生和被證實的途徑。對于科學家們來說它是黃金標準，使得科學家們明白了他們是如何掌握科學知識的，以及可以證明科學家們所掌握知識的證據。因此，科學探究是為了建立知識和理論而產生的一種科學的策略。用《美國國家科學教育標準》（National ScienceEducation Standards，USA，1996）的話說，科學探究是“科學家學習自然世界、基于工作得到證據，提出解釋及理論的眾多途徑”。
工程和技術聚焦在改變自然和人造世界，旨在解決問題或滿足人類的需求。通過工程和技術設計創造解決問題的方案?？茖W探究是科學的基礎，設計過程是工程和技術的基礎。正如科學探究使科學領域蒸蒸日上，工程及技術中解決問題的方案也通過設計過程得以延伸和發展。
但是，在現實世界中，科學、工程、技術的主要方面并沒有相互脫離?？茖W知識的產生表明了問題或許可以通過工程和技術得到解答。相似的是，工程和技術解決問題的過程同樣影響著科學知識的發展，甚至有時產生了新的科學知識。就青少年而言，我們需要讓他們理解這些學科之間的基本差異。同樣重要的是還要幫助他們認知這些學科之間的緊密關系。
STEM學科的維度
我們使用美國《K-12科學教育框架》（AFramework for K-12 Science Education；Practices，Crosscutting Concepts，and CoreIdeas，2012）中所述的實踐（Practices）、跨學科概念（Crosscutting Concepts）及學科核心概念（Core Ideas）比較這3個學科的內容。在每一個學科中，這些維度都緊密聯系在一起，每一個維度的缺失都將影響整個學科。也就是說，為了讓學習活動能夠真實，3個維度的內容都必須清楚明白地體現在活動設計中。
實踐――與成功的科學、工程，技術相關聯的實踐或能力
用“實踐”一詞代替“探究能力”，是因為在科學探究和解決問題中會同時用到知識和技能。而用“探究能力”一詞會讓人感覺這排除了解決問題。其實“實踐”超越了“能力”，它包含著討論、爭論、評論和科學模型的建造等，它將有關專業人士是如何將實踐應用到工作中的綜合觀點呈現在了眼前。
幾十年來，科學教學經歷了強調科學探究能力與學習科學事實之間的緊張期。過于強調對事實的認知會使得學生們認為科學與其他學科只不過是一些孤立的信息、做實驗或解決問題的簡單步驟而已。這將是對任何學科的極大誤解。因此，關鍵是要讓學生們實踐那些專業人士在這些學科中所應用的，這樣做是為了讓他們能夠明白學科核心概念和跨學科概念。
表1列舉了STEM中的實踐。需要強調的是在現實生活中這些實踐不會呈現線性規律。例如，盡管基于證據的論證被單獨列出，實際上論證卻滲透在每一個實踐中。在實際的科學問題上或是在一個能導致深入理解的現象中都會有論證的出現；在工程和技術中，對于要解決的問題需要論證，在解釋、設計過程或得出解決方案時也會有論證的出現；在標準與限制下，討論哪種解釋最符合證據，或者哪種設計能得到最好的解決方案也是論證?？偟膩碚f，實踐應聚焦于它所用的不同情境。
事實上，這張表中最突出的是科學、工程和技術的實踐非常相似。我們都知道科學家們使用這些實踐的目的與工程師、技術專家并不相同。但是，在科學、工程和技術中，在實踐層面高度的共通性不僅有用，且說明了這些學科交叉的可能性。其實，在科學、工程、技術中差異還是存在的，如科學上的“提出問題”在工程和技術中被“定義問題”所代替；同樣，科學中的“構建解釋”在工程和技術中變成了“設計解決方法”。
?提出問題vs.定義問題
如果我們認為根據現象提出問題是一個科學活動的“發動機”，那么定義和澄清問題便是工程、技術和一些數學實例中很重要的因素。
好奇心，或者認識、理解，并用科學問題解釋現象的欲望常常可以激發科學。對于科學的好奇心顯示了科學問題的架構。比如說，學生會想知道“月亮離地球多遠”或者“車從一個地方到另一個地方需要多久”，“什么導致了月食”，“如果每天都用濃鹽水澆灌植物，它們會怎樣”……所有這些都是科學問題并且都可以用科學的方法回答。
工程則集中在問題的闡明與定義上。通過對產品和過程的工程設計解決問題并滿足社會的需求。工程師通過定義問題，得到在一定條件限制之內成功地解決方法的標準。同樣地，技術最初的焦點也是在識別和定義問題，以此符合人們的需求和技術的專業性。
當然，上述討論不應該與表中其他實踐所產生的問題所混淆。比如在分析和解釋數據的實踐中會產生諸如“是否科學探究活動會回答最初的問題”，“是否是基于證據提出的解釋”，當然也可能是由工程和技術設計的解決方案中不同方法的可行性問題。因此，對于所有的STEM學科，都會遇到與數據收集、解釋數據相關的問題。還有些問題是關于信息的交流是否可以達到預期的精準和標準。其中有一些問題可以導致回答一個科學問題的多種方式，或是不同等級的問題解決方案。有時，這種問題會導致那些產生原始設計和科學問題的模型發生改變。根據這些問題的答案，有可能做出放棄之前提出的實驗或設計方案的決定。
?建立解釋vs.設計解決方法
對于科學，一個很重要的目的是在測試和證據支持下建立科學的解釋，以幫助我們理解周圍的世界。這樣做，科學家們發展出建立在大量重要的知識、測試和數據之上的科學理論。他們用理論或是模型解釋現象，預測現象，提升并修改他們之前的知識和對這些現象的理解。科學的解釋在觀察、數據和科學理論間建立有邏輯的連接。例如：一個有名的科學理論是“微生物理論”。在這個學說中，傳染性疾病是由病人身上叫做細菌的微小生物導致的，不同的細菌會產生不同的疾病。如果細菌從一個生病的人傳播到一個健康的人身上，它們就可以在這個健康的人的體內傳播。人們可以通過消滅這些細菌或者減少它們導致疾病的活動得以康復。很多支持這一理論的證據從成千上萬個病例中累積起來。因此某一個人的病癥可以被判斷為有傳染性或是沒有，并能被判斷為是由某一種特定的細菌導致的，從而可以依據理論和數據的基礎確定治療方法。通過在證據基礎上建立理論或者理論模型的過程，科學家們增長了對現象的認識和理解。
但是工程和技術的目的是為了創造一種設計并解決問題，從而滿足人類的需求。就像科學中理論的建立一樣，工程設計是一個具有系統性和生命力的思考過程。具體的活動包括在工程設計之中，然而即便工程師應用了科學知識，工程設計的過程卻與科學探究完全不一樣。在定義問題后，他們不得不去考慮必須達到的標準或設計的特點。例如在建橋過程中.他們需要考慮橋的組成部分、控制裝置、預期的長度與高度、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、完成的時間和環境條件。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量間作出基于權衡的重要決策。在所有的決策中，工程師們需要應用科學、技術和數學的知識。對于所有的目的而言，技術設計和工程設計是一樣的。但是，我們意識到技術是由經驗、磨煉與學習所導致的，而并非科學。在這些情況下，它比設計更強調工藝。
跨學科概念
有一些概念在所有的STEM學科中都會出現，甚至出現在其他的學科中，這就是跨學科概念。它們產生干闡明各學科核心概念的現象或者問題的過程中。它們有助于理解觀察和在數學思維、問題解決方案中建立理論?？鐚W科概念不是存在于真空中，因此，這些跨學科概念不應該在孤立的調查或問題解決情境中學習，尤其是它們與學科核心概念的發展密切相關。
不論是科學家、工程師、技術專家，還是數學家，這些跨學科概念在看待世界上各種現象時可作為有力且全面的框架。因為它們超越了不同STEM學科之間的邊際，它們也被稱為統一的概念。我們將它們列在表2中，并提供簡潔的說明。
學科核心概念
學科核心概念即是幾個學科的核心主題。如物質科學中，有很多概念與物質特征、力、運動有關；在生命科學中有關的則有生物體的生長與發展、與環境的相互依存和適應等。與其相似的是，在地球與空間科學中，有一些概念例如地球、太陽系、天氣和氣候。工程與技術中的核心概念涉及定義問題并設定問題的邊界、提出問題的解決方案，以及了解科學、工程、技術三者之間相互依靠的關系。
當然，與其在基礎的科學、工程、技術中討論學科核心概念，倒不如用4個標準說明什么是學科核心概念。這個思想來自于《K-12科學教育框架》，它告訴我們學科核心概念應該是：
?在橫跨科學、工程、技術等多學科時具有廣泛的重要性，或者是在單一學科中扮演重要的組織作用
通過這些核心概念，學生們學習了科學知識和對自然事件的解釋，例如空氣、水、礦物、生物、煤燃料、油燃料等，學習了關于可再生資源和不可再生資源的消耗。在工程設計中，明白了他們所用的自然和人造事物的性質，以及如何去使用它們。他們考慮了產品和生產產品過程中的環境影響。例如，建造橋和生產食物產品的方式對于資源的分配和獲取的影響。
?提供理解或調研復雜觀點和解決問題的核心工具
對例如材料、能量、燃料的自然資源的學習是學習更復雜知識的基礎，如對于物質本質的理解（原子的運動與排列解釋了不同材料的性質）；能量可以以電、化學、磁及力等形式存在；自然資源的獲取影響著工程和技術的產品，人類住處與自然資源的分配和適宜的天氣條件密切相關等。
?與學生們的興趣和生活經驗息息相關，或者是可以聯系到需要用科學技術認知思考的社會和個人的觀點
這是選擇學科核心概念的重要一條，因為這些將與學生的生活息息相關。如學生學習生活中可接觸到的事物的性質，以及可以改變事物性質的情況，學習能量的類型和能量的影響，并聯系他們的人生經歷；學習有生命的事物是靠什么生存并生長的；學習人類是怎么利用原材料制造產品和設施的，例如食物、玩具、橋、樓房、自行車。以及各種工程和技術的其他產品；他們還會學習自然資源的短缺是如何影響他們生活的，比如沒有規律的雨水、礦物和糧食作物。
?在逐步提升知識深度和復雜度的多種等級中，要做到可教且可學
一、重視學習模型的創設
《框架》提出了跨學科概念，約瑟夫?科瑞柴科（Josepb Krajcik）認為，美國先前的科學教育都是由一些零散的科學事實所構成。學生在接受了這些科學事實后，并不能很好地應用于解決實際問題，這是由于缺少對眾多事實間聯系的關注。我國的小學科學教育，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習，局限于某個學科內某些具體問題的探究過程?？鐚W科概念，就是要尋找出零散于各學科的相似之處，從各個學科問}的解決過程中，形成一個學生能夠接受的解決問題的模型，為更高層次的學習建立一個框架，便于后續學習能在此框架內進行演繹、推理。
二、扎實開展科技實踐活動
工程、技術和科學的融合，是STEM教育背景下《框架》的顯著特點，也是我國小學科學教育變革的重點?？茖W的學習過程為工程和技術提供理論基礎，在工程和技術過程中又能提出新的科學問題，科學問題的解決同樣也離不開工程和技術的支持。
我國現有的小學科學教材，已經有很多把工程、技術和科學三者融合的課例，在教材的編寫上也很具合理性。教科版每個單元的最后一課，大多是實踐課。六年級上冊《形狀和結構》單元，安排了8個教學內容，前面七課是科學知識的學習。為第八課造“橋”做理論準備，同時在前面的學習中除了科學知識的積累，還幫助學生形成一定的技術，如做框架時皮筋的扣結方式。造“橋”就是一項工程，需要學生充分運用所學知識與技術，方能搭建一座堅固的“橋梁”。但是科學知識的學習，技術的形成，工程的實施都需要時間作保障。特別是工程的實施，以造“橋”為例，按照教材編排的兩個板塊“用紙造‘橋’要考慮哪些問題”和“介紹評價我們的‘橋’”，一課時顯然是不夠的。教科版六年級上冊四個單元32課，以一個學期20周來計算，每周2節科學課，共40節，考慮到假期和其他因素。難以保證教學活動保質保量開展。所以，科技實踐活動的切實開展需要時間保障，讓學生以工程的方式，充分運用知識與技術，不斷改進工程質量，以達到工程、技術和科學融合的目的。
首先從廣度上看，物理學涉及了力學、電學、熱學、光學、原子物理學等，而工程力學只涉及了物理學的力學部分；物理學是一門為學習專業基礎課（如《電工電子學》《工程力學》等）打基礎的學科，而工程力學是為學習專業課（《礦山壓力與控制》《井巷工程》等）打基礎的學科。所以對于高職院校的學生來說，難度要求降低了，專業要求提高了。教師在授課時，要幫助學生克服畏難情緒（特別是對“文科”學生而言），明確告訴學生，在專業課的學習中也許用到工程力學中的一個“點”，但我們現在就要學好一個“面”。從而調動學生的學習積極性，激發學生的學習熱情，為今后學習打下良好的學習基礎。
第二，從宏觀上看，工程力學與物理學有很多相通的地方，從微觀上看又有很多不同的地方。例如，在靜力學中，從物理學角度出發，為了研究問題的方便，在許多情況下可以將物體看成質點，只有在研究物體的轉動問題時才將物體看成剛體，而在工程力學中卻不能忽略物體的大小和形狀，只能將物體看成剛體；在物理學中，即使將物體看成剛體也無需考慮物體的形變，而在工程力學中，我們必須考慮物體的承載能力（即強度、剛度、穩定性），從而必然要研究物體的形變，此時要將“剛體”假設成“變形固體”。
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）24-0214-02
工程力學是一門理論性較強的技術基礎課，同時又與工程實際聯系密切，機械類專業的許多課程都以工程力學為基礎。工程力學課程中的內容，包括理論力學和材料力學兩門課程中除專題部分以外的主要內容。由于此門課程屬于經典力學，它所講的理論比較基本，似乎很容易懂，但一做練習題，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。所以，學過工程力學的人都有一個共同的感覺，就是“理論易懂，題難做”。因而得出工程力學難學的結論。那么，怎么樣解決這一難題，才能學好工程力學？我認為應該從以下幾方面來考慮。
一、明確學習工程力學的意義
工程力學是高職院校工科專業一門重要的技術基礎課。是學生學習數學、物理基礎課后接觸到的第一門技術基礎課，它是學生從基礎課到專業課的橋梁，起著承上啟下的作用，這是因為它是許多后續課程的基礎。比如，不同專業以后將要開設的機械設計基礎、鋼結構、結構力學、金屬切削原理、金屬塑形成型原理、擠壓模具技術的理論與實踐、沖壓模具設計與制造技術等專業課程都要用到工程力學中的知識。工程力學中的大量理論與工程實際密切相關，可以直接用于工程解決實際問題，工程力學中的力學模型、練習題，基本上都是由工程實際中的各種構筑物或構件、零部件簡化抽象而得的，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支梁，房屋的雨篷、陽臺、電線桿等都抽象成懸臂梁，屋架等都抽象成桁架，等等。工程力學的知識可以直接用于工程實際問題中的強度、剛度、穩定性計算等。由于工程力學是許多專業課程的基礎，因此，它在培養學生的工程技術能力方面起著重要的作用。通過這門課程的學習，可以培養、提高學生的邏輯思維（包括推理、分析、判斷等）能力，抽象化能力（包括將簡單的實際問題抽象成力學模型、進行適當的數學描述、運用力學理論求解），實驗觀察、動手能力，自學能力，表達能力（包括文字和圖像）以及數字計算能力。所以，作為高職院機械類各專業的學生，有必要學好工程力學課程。
二、正確理解并掌握“三基”內容
所謂“三基”，是指工程力學中的基本概念、基本理論、基本方法。眾所周知，建造房屋必須筑好堅固的地基，構筑知識結構，同樣要打好基礎，要學好某門課程，首先也要掌握其最基本的知識，以后才談得上拓寬和靈活使用，學習工程力學也不例外。
首先，工程力學的基本概念比較多，例如力的概念，約束的概念，力矩的概念等，僅“點的合成運動”一章中就涉及到兩個點（動點、牽連點）、兩個系、三種運動、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，則在分析問題和具體計算中必定出錯。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，同時對其內涵、要素、適用條件等要反復理解，做到真正掌握，這樣我們在分析力學問題時不至于無從下手。要學好這些基本理論，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質含義，融會貫通，找出各章基本理論之間的共性與個性。比如：點的均變速運動與剛體的勻變速轉動，這兩章中的公式較多，難以記憶，但只要認真分析一下，便能看出它們之間有著一一對應的關系，即：加速度與角加速度、速度與角速度、路程與轉角一一對應；又如：構件各種基本變形時的強度、剛度計算公式雖然很多，但也有對應的規律：不論四種基本變形中的哪種變化，都有：應力=內力/截面幾何性質量，軸向拉（壓）與扭轉兩章中的：相對變形=內力/抗變形剛度，絕對變形量=內力×長度/抗變形剛度，當然，不同變形時的內力、截面的幾何性質量、抗變形剛度都不同，這就是其個性，只要記住了各章的個性及其之間的共性，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。衡量工程力學學得好與否的一個標準，就是看其分析問題、解決問題的能力和破題能力是否較強。如果不熟練掌握工程力學的基本方法，滿足于聽得懂或抱有“抓考題、應付考試”的想法，則必定學不好，見到題目無從下手，決不可能取得好成績。原因在于工程力學中問題都對應于工程實際中的實物，而工程實際中的實物又是千姿百態的，并且對于同一個實物，若側重考慮的因素不同，則又可以抽象成不同的力學問題，所以工程力學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，要想學好工程力學除了正確理解基本概念和基本理論以外，一是要適當作預習，為聽課做準備；二是要保證課堂聽課的效果，作好課堂筆記，值得注意的是，同學們在聽課、記筆記時，應該注意老師講課的重點，記住分析問題的思路和求解的方法，而不是抄老師的板書；三是課后復習，歸納總結，找出并掌握其中的一些規律。如：求解靜力學問題的方法，主要是“四步”，即取分離體、畫受力圖、列平衡方程（有摩擦時加列摩擦補充方程）、解方程；又如：求解動力學問題的方法也是“四步”，只是將靜力學中的“列平衡方程”改為“列動力學方程及運動學補充方程”；再如：解決材料力學中主要問題的基本方法是：求內力―內力圖―進行強度（剛度）計算，求內力的方法――截面法（截、去、代、平），不論受力、變形怎樣復雜，都可以用截面法求得內力、找出危險截面、從而方便地進行強度（或剛度）計算。
三、要勤用腦、多動手
工程力學的特點之一是習題多，并且有一定的計算量，在《工程力學課程教學基本要求》中對課后作業的“最少習題數”作了明確規定，只有通過一定數量習題的練習，才能達到最基本的要求。此外，工程力學之所以“理論易懂，題難做”，也是因為其基礎知識看起來簡單，用起來卻變化多端，神通無窮。它能解決多少問題，就看各人掌握的程度和創新能力了。怎樣才能掌握和創新？像工程力學這門課程，不能只讀書本，而必須多做題，通過做題，及時發現并解決自己學習中存在的問題；幫助理解、消化、鞏固基本概念、基本理論；熟練掌握、靈活運用基本方法；訓練、提高自己的思維能力、表達能力及數字計算能力；這樣才能有所創新。
在做習題時應該注意：切莫急于對答案，否則，將事半功倍。一般來說，做題時，首先要認真審題，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，最后用其他方法進行驗算。例如：平面一般力系的平衡問題，可以列三個獨立的平衡方程，而平衡方程又有三種形式，分別是一矩式、二矩式和三矩式；求作梁的內力圖時，可以用基本方法、簡便法或疊加法三種方法；求解平面運動剛體上任一點的速度時，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，最后結果是唯一的。為了檢驗計算結果正確與否，可以用其他方法核算。
可見，在做題時，一定要認真分析，合理選用方法，才能迅速準確地破解得答案。在學習過程中，除了完成課堂布置的必做題以外，還應該爭取多做題，通過不同類型習題的練習，才能使自己對這門課程做到“見多識廣，熟能生巧，舉一反三”，以致達到“正確理解，熟練掌握，靈活運用”之目的。
四、注意理論聯系實際
工程力學是人類長期認識自然和改造自然的結晶。力學的基本規律，是人們通過長期生產實踐和大量科學實驗，經過綜合、分析和歸納總結出來的。生產的需要促進了力學的發展，同時，力學理論又反過來推動生產不斷發展。所以，學習工程力學必須注意理論聯系實際，在生活和生產實踐中，認真觀察，勤于思考，將感性認識上升為理性認識，并將理論應用到實踐中去加以檢驗。如：我們用板手擰緊螺母時，用大板手省力，而用小板手很費勁，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，當力增大到一定值時，由經驗可知，斷裂必發生在直徑較小的一段上，這驗證了衡量構件強度的物理量是應力。
五、注意力學實驗
工程力學中許多理論是建立在實驗基礎上的，如材料拉伸壓縮的力學性能實驗。我們做實驗時要認真觀察，記錄數據，對實驗結果要仔細研究，用實驗來驗證力學理論的正確性，同時增強學習工程力學的信心。
六、結語
二、工程類教學的特點
工程類課程具有其固有的特點。部分工程類課程抽象性強，如“工程電磁場”，因為場是抽象看不見的，在中學介紹電場時只是口述場是如何分布的。在高校這門課程當中，由于理論更加深，所以抽象思維要求更高。例如，介紹場的概念時多舉例，速度場可以看路上奔跑的汽車，高度場可以在平常出去爬山，每個人所處的海拔高度，等等。在這類課程里，多媒體演示和計算機仿真教學較為重要。部分工程類課程有實踐性強的特點，如“電機學”、“電力系統自動化裝置”、“發電廠電氣主接線”等。在這類課程中必須和實際工程項目多結合，有條件的情況下，帶學生實地看看現場設備，看看設備的工作情況，了解實際企業的電氣接線圖是如何設計的。只需要初步認識，就能對理論的理解深刻很多。還有部分工程類課程具有理論性強的特點，如“電力系統分析”，對于這類課程基本上一條線。需要教師在教學上由淺入深，一步一步引導，讓學生每節課都感覺有所得，才能提高學習興趣。當然，很多工程類課程兼顧幾方面的特點。
三、結合課程特點設立問題為引導
在問題的設計中，應具有針對性，問題情境應根據教學內容，抓住基本概念和基礎知識，緊扣教材的中心及重點、難點。教師應該通過這一系列的問題作答、體悟，把這節課的重點、難點逐步引入。同時，提出的問題難度要適中。問題太易，學生會產生厭倦和輕視心理；太難，學生會望而生畏。而且問題要具有層次性，在創設問題時，應盡可能設計科學的、有梯度的、有層次的問題鏈，考慮好問題的銜接和過渡，用組合、鋪墊或設臺階等方法提高問題的整體效益，形成體系。另外，問題盡量能貼近現實或帶點趣味性，就更能吸引學生的注意，調動學生的情緒。例如，在“高電壓技術”課程中，就需要密切聯系實踐。介紹電暈放電時，需要考慮電暈放電的一些工程應用，如煙囪里靜電除塵的問題。又如，在介紹串聯電感和并聯電容內容中，在相同情況下所需電容比電感線圈的成本低得多，這就是在實際工程應用中要考慮的問題，根據書本一般只講授電氣性能的好壞，根本不考慮實際現場工程實施時的經濟成本。這些都可以在問題的設立和學生的討論中引導。再如，在“工程電磁場”課程中一個十分基礎且重要的知識點就是電場中的高斯通量定理，如公式E•dS=qε0。學生看起來是一個很簡單的公式，但是要講清楚不容易，要求學生會用它來解決實際問題更難。那么在講解的時候可以分成若干小問題：閉合曲面積分怎么作？作多大？電場強度所求點在哪？方向是什么？等式右邊的電荷量哪個地方的電荷量？為什么一個積分最后可以化為簡單計算？等等。學生如果把這些問題都解決了，那么高斯通量定理也就掌握了。問題的設立要兼顧課程特點。對于主線知識點十分清晰的課程，如某些課程教材可能一大章都是圍繞一個知識點，以大問題為主，在此基礎上進行拓展。問題了解清楚了，就基本掌握這一大章了。對于知識點、概念比較雜散的課程，應該采用問題集合。學生了解了一個問題集合則掌握了一章，再通過問題集合里的小問題掌握雜散的重要概念。這樣，學生在學習中思路會非常清晰，相當于知識點歸類整理。教學時間和教師地位的把握。教師就好比一臺晚會的主持人，在充分發揮學生主觀能動性的基礎上，把握課堂的節奏和時間。在以上兩點研究內容中，一些課程的學時數并不多，那么教學內容對于問題的合適設立是教師首先需要靠充分備課來完成的。教師在整個教學過程中應是組織者、引導者、參與者，而不是旁觀者，需要掌握何時何種情況下進入下一個流程、下一個問題、下一個知識點。在教學內容的講授上應該尊重學生情感，正確地引導，而不是一味地要求學生的答案必須和教材完全一致。多媒體手段在探究式學習中的應用。一方面多媒體可輔助教師進行問題案例的顯示，節省板書時間，方便合理地控制授課時間；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環節的進展情況。當然，多媒體顯示的流動速度性和同步性需要進行進一步的教學研究。這樣才能既讓學生覺得每一節課內容充實，又不覺得進度太快，難以接受?，F代大學生對于很多理論性的課堂教學缺乏興趣，被動學習。工程教育理論性強，而且抽象，和工程項目等聯系緊密，純粹地講授無法達到預期的效果。通過對知識點形成的問題的求解和探索，提高學生課堂學習的積極性和主動性。通過問題的銜接還可建立緊湊的教學環節。工程教育的目的是培養未來的工程師，在高校中，不僅要傳授學生知識，而且要培養學生的綜合素質，其中最重要的就是獨立發現問題、解決問題的能力。通過課堂中問題的求解過程，培養學生的自主研究、獨立思考的能力。
摘 要：“建筑抗震設計”是一門理論性、實踐性、綜合性都很強的課程，震害分析在教學過程中處于核心地位，是培養學生分析解決問題的重要手段。文章結合石河子大學“建筑抗震設計”課程建設經驗，介紹了基于震害分析的建筑抗震設計教學方法的基本思路，并以在混凝土結構抗震設計中的實踐應用為例，具體分析以震害分析為核心的教學方法在概念設計、抗震計算，以及抗震構造措施等方面的應用。
關鍵詞：建筑抗震設計；震害分析；教學思路；教學實踐
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A文章編號：1002-4107（2015）09-0009-02
收稿日期：2014-12-28
作者簡介：袁康（1982—），男，重慶合川人，石河子大學水利建筑工程學院土木工程系主任，博士，副教授，國家一級注冊結構工程師，主要從事建筑結構工程研究。
基金項目：石河子大學一類課程“建筑抗震設計”
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自北西伯利亞板塊的擠壓，構造運動強烈，是我國主要的內陸地震活動區域，也是國務院確定的地震重點監視防御區之一。進入20世紀以來，新疆境內發生6級以上地震100多次，平均每年一次以上，全區抗震設防烈度在6度以上的區域占全區總面積的80%以上，其中7度以上高烈度區域面積占60%以上，面臨嚴峻的抗震形勢[1]。因此，新疆地處地震高發區和高烈度區的抗震形勢對當地建筑設計、施工等技術人員提出了更高要求。因而，建筑抗震設計在當地本科教學中的重要性更加突出。
隨著近年來全球地震進入活躍期，強震頻發，大量的工程震害為學生學習抗震知識和技能提供了生動的教學素材，尤其是汶川、玉樹等一系列大震災害引起了大家的重視，對典型震害的分析成為了促使相關抗震設計、構造施工技術進步的重要因素，如汶川地震后，我國的《建筑抗震設計規范》（GB2010 0011-2010）就進行了相應的修編[2]。因此，開展基于震害分析的“建筑抗震設計”教學方法改革也是石河子大學建筑抗震設計課程組一直探索的目標，在多年課程建設過程中，取得了較好的教學效果。本文將在分析“建筑抗震設計”課程的特點，剖析存在問題的基礎上，闡述基于震害分析的研究型教學思路，并以在混凝土結構抗震設計中的實踐應用為例，具體分析以震害分析為核心的教學方法在概念設計、抗震計算，以及抗震構造措施等方面的應用，以供參考。
一、“建筑抗震設計”課程特點及現狀
“建筑結構抗震設計”課程在石河子大學開課學時為48學時，包括理論教學40學時和試驗教學8學時，是建筑工程專業必修課程之一，同時也是一門涉及學科較廣、綜合性較強的課程，經過本課程的學習，為后續的畢業設計奠定基礎，是建筑工程專業學生知識結構中重要的組成部分。
（一）涉及知識面廣，對學生理論基礎知識要求高
該課程主要涉及數學、力學、材料、結構等方面的知識，其先修課主要有工程數學、理論力學、材料力學、結構力學、建筑材料、鋼結構、鋼筋混凝土結構設計原理、鋼筋混凝土結構設計、砌體結構、施工技術等，尤其是“單自由度和多自由度彈性體系地震反應分析”章節與結構力學中的動力學部分聯系密切，是典型的“老師難教、學生難學”的章節。
（二）課程與規范聯系緊密，條文規定多
該課程內容一般包括場地、地震作用計算、各種結構抗震設計，以及隔震減震技術等章節，其設置與《建筑抗震設計規范》的編排思路大致相同，可以說是規范的說明書。因此，教材中有大量的規范條文規定告訴學生應該如何去進行抗震設計，如何讓學生印象深刻地去理解各種條文規定背后的含義是關鍵。
（三）實踐教學缺失
該課程的另一特點是實踐性極強，抗震設計事關人民生命財產安全，從學生階段就培養學生的工程實踐意識至關重要，而目前多數高校在抗震的實踐教學方面存在缺失現象，其原因主要是抗震的試驗手段主要有擬靜力試驗和振動臺試驗兩種，均需要較長的試驗準備周期和較高的經費投入。
綜上，由于“建筑抗震設計”課程教學存在的上述問題，要“化繁為簡、通俗易懂”地講解這門看似枯燥、卻對工程技術人員又十分重要的課程，需要借助地震災害這個天然的試驗場。工程震害分析與試驗研究、理論分析是抗震技術發展的基本手段[3]，在地震災害頻發的今天，震害分析已經成為了抗震技術驗證的最佳場所，如四川雅安蘆山地震中，凡是按照新的抗震規范設計的建筑均實現了相應的抗震目標，沒有出現房屋倒塌的現象。因此，在抗震教學環節中，專業教師更應當以震害分析為核心，來引導學生研究、學習工程震害，使學生能夠有血有肉地理解書本知識。
二、基于震害分析的研究性教學思路
從各版“建筑抗震設計”教材不難發現，其在具體結構抗震設計中均是基于震害分析—概念設計—抗震計算—抗震構造的基本思路，可見震害分析是學習本課程的入手點，每種結構形式的震害現象對于后續的內容都具有強烈的指導意義。教學過程中尤其應當重視“分析”二字，在重視提高學生工程素質的當下，應當引導學生去理解每種震害發生的原因，設計、施工中如何去避免，從而使學生更加輕松地理解后續概念設計、抗震計算、抗震構造中大量的定量條文規定。
基于震害分析的研究型教學思路，即是在整個教學過程中始終緊扣震害分析這一前提，注重發揮學生的主觀能動性去分析解決問題，在震害分析章節將震害現象歸類為概念設計、抗震計算、抗震構造不符合規范要求的幾種情況，設置研究問題，并告訴學生將在后續學習中逐步解決；在講解到具體涉及前面設置問題的內容時，再帶著學生一起解決問題。
三、基于震害分析的研究性教學實踐
本文以混凝土框架結構抗震設計教學為例，闡述基于震害分析的研究型教學實踐過程，具體教學思路如圖1所示。
（一）基于震害分析的問題設置
混凝土框架結構是建筑工程領域最為常見的一種結構體系，尤其是在公共建筑當中。在歷次地震中框架結構表現出了較好的抗震性能，但也有一些共性的震害現象得到了體現，因此，在講述本章內容時，有必要將一些常見的震害現象集中梳理，設置研究問題（如下），在后續學習中不斷解決。
1.框架結構中某一層集中倒塌現象。
2.建筑平面中角部破壞嚴重。
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計
中國的抗震設防采用“三水準設防、兩階段設計”[4]，其具體實施主要通過概念設計、抗震計算和構造措施三個方面，其中概念設計是對結構體型、結構體系、剛度分布、構件延性的總體把握，是結構抗震設計的最為重要問題。但由于學生對于知識的學習未通過畢業設計的綜合實踐鍛煉，尚停留在碎片化的階段，無法站在全局的高度來看待概念設計的重要性。此外，長久以來的應試教育模式培養出來學生更喜歡依靠計算解決問題的特性，認為只要進行了抗震計算就能夠保證建筑結構的抗震能力，對概念設計的認識不足。因此，有必要從一開始就將各條概念設計規定與相應的震害對應起來，并逐條解決，基本主線為：概念設計條文—對應工程問題—工程震害現象—解決途徑，即通過工程實例中發生的震害現象，追溯其在設計階段不符合抗震概念設計的情況，引導學生探尋相關解決途徑。
（三）基于震害分析的抗震計算
結構抗震計算包括地震作用計算，地震力分配、內力組合及調整、截面承載力抗震設計、節點設計等內容，其中內力調整是此部分內容的核心問題，是實現框架結構合理破壞模式的關鍵所在，主要包括了“強節點弱構件、強柱弱梁、強剪弱彎”的內力調整思路[5]，以及底層柱、角柱的內力放大。在講述這些關鍵問題的時候可回到歷次震害中發現的震害問題，引出震害分析中設置的問題：大量的結構并未實現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重的現象。帶領學生以工程師的角度去從設計、施工角度查找出現上述問題的原因，理解按照合理破壞模式要求的內力放大調整方法。以汶川地震為例，當出現遠超設防烈度的地震作用時，幾乎沒有一棟建筑實現了強柱弱梁的破壞形式，是值得工程人員深省的，因此，《建筑抗震設計規范》（GB2010 0011-2010）在內力調整系數上進一步放大。
（四）基于震害分析的抗震構造措施
抗震構造措施，是根據抗震概念設計原則，不需要計算而對結構和非結構部分必須采取的各種細部要求，主要包括對梁、柱截面尺寸的限制，鋼筋直徑、間距的限值等等，此部分內容與震害分析中的構件層面破壞密切相關，講解中若采用完全“順向講授式”教學，學生很難記住相關的條文規定。教學中應結合震害分析，采用“反向研討式”教學，即思考若不按條文規定會出現什么震害問題。例如，在講授節點核心區配箍率的要求時，可聯系震害中典型節點破壞的現象——由于節點區箍筋不足或間距過大，柱縱筋壓曲外鼓，引導學生明白節點對結構維持大震不倒的重要性，以及箍筋體積配箍率可確保節點延性的意義。
“建筑抗震設計”是一門理論性、實踐性、綜合性都很強的課程，涉及大量的規范條文，如何生動地讓學生理解相關條文背后的依據是關鍵，而大量的規范條文修編都是以無數次強震為代價。因此，震害分析在教學過程中處于核心地位，是培養學生分析解決問題的重要手段，課程組在教學改革過程中的成效表明，不斷穿插震害分析不但可以提高學生的專業興趣，更使學生在理論知識綜合應用、工程質量意識等方面得到了鍛煉，在畢業設計環節中更加得心應手。
參考文獻：
[1]張勇.新疆農村抗震民居房屋結構類型及應用[J].震災防御技術，2006，（4）.
一、本門課的特點及學生學習現狀
本課程是應化專業學生必修的一門重要的工程技術基礎課程，是運用物理、物理化學的基本原理來研究和分析化工生產中的動量傳遞、熱量傳遞及質量傳遞的原理，以及“三傳”原理在各單元操作中的應用。課程的目的是培養學生學會運用工程觀點和基本方法分析解決生產過程中單元操作的問題，如操作中的物料衡算、能量衡算、過程速率、平衡關系以及典型設備的設計及選型。內容涉及了流體的輸送、傳熱、蒸餾、吸收、以及反應工程等方面。課程強調工程概念、定量計算、實驗技能和設計能力的綜合培養訓練，強調理論與實踐相結合，化學工程基礎還為后續的專業課程打下基礎?；瘜W工程基礎所學知識可直接應用于生產中，而且普遍應用。因此，學好本課程可為將來做工程技術工作打下良好的基礎。《化學工程基礎》是我校應用化學專業在大三下學期開設的一門專業基礎課，共計32學時。學生在學習該課程前僅有的工程概念也是去岳陽化工廠短期實習參觀，可以說幾乎沒有工廠的實際概念，同時該課程內容涉及多門學科，交叉性強，公式圖表多，其內容多而雜，完全不同于學生以前所學課程。學生學習時普遍感到這門課程概念多、物理量多、公式多、方法多，而且計算繁雜，尤其是對課程中半理論半經驗公式和準數、準數關聯式感到頭痛，特別是面對大量的工程概念和工程計算，往往會感到無從著手，不知用哪個公式去計算適宜。因此在學習過程中困難較大，不易學透。另外本課程還要緊密聯系工程實際，教學難度很大。因此，《化學工程基礎》課的教學改革顯得尤為重要。
二、教學改革的措施
1.運用多媒體課件進行教學，加強課堂教學效果。由于《化學工程基礎》課程內容多、原理復雜，不容易理解，公式多而繁雜，要在32個學時里將其講透并且學生能理解，就必須在教學方法和教學手段上進行改革，運用現代化教學手段，利用多媒體課件進行教學，使得單位學時的信息量大大增加。利用多媒體可以對課程教學內容進行精煉和整合，同時也可以對教學中遇到的圖表和圖形、曲線等通過多媒體直接展示出來，特別是課程中涉及的化工設備的內部結構，各單元操作和生產過程等用多媒體課件將圖象和聲音于一體來展示，使原本枯燥的內容變的生動、有趣，使學生對單元操作、工藝過程的現象有更深入的了解，可激發學生的學習熱情。例如，在講述流體的流動時用flash動態表示流體流動的兩個流動形態：層流和湍流，引導學生觀察液體流動時的層流和湍流現象，區分兩種不同流態的特征，搞清兩種流態產生的條件，再分析圓管流態轉化的規律，然后引出表征流體流動參數——無量綱數雷諾數，加深了對雷諾數的理解。又例如傳質與精餾的計算一直是學生學習的難點，學生不知如何根據已知參數去選定適宜的公式計算，同時對該工藝過程一無所知，因此，在這部分，我們以氨氣的制備為例，用flash動態表示氨氣從吸收到解吸的過程，中間經歷的設備及工藝過程，使學生既熟悉化工生產中重要的吸收—解吸的工藝流程，了解填料塔的結構，同時也掌握了吸收—解吸過程的操作和調節方法，對計算吸收和解吸時涉及的氣相傳質系數和液相傳質系數（或單元操作高度）及其與液體噴淋密度的關系有更深入的了解，大大增強了學生的理解能力，取得了很好的教學效果。在運用多媒體教學的同時，還要不同的課程內容采取不同的教學模式。對那些必須掌握的內容，采用“板書+多媒體”教學方式，重點向學生講解，使得課堂教學形象、直觀、生動、活潑，激發學生學習的興趣，提高課堂效率。
2.各種教學方法并重，增強學生的綜合理解能力。由于課時少，學時集中，基本在10周內完成教學和考試任務，而教學內容多而雜，為使學生順利地學好本課程，我們從以下幾個方面對教學方法進行了改革：①采用啟發式、互動式和對比式的教學方法。教師在每次上課前都要認真備課，確定每次課的重點，在上課前先給學生提出1～2個問題，讓學生帶著問題邊聽邊思考，教師講授時采用啟發式、互動式、對比式等教學方法，充分調動學生的思維活動，激發學習的主動性。在下課前由老師或學生回答課前提出的問題，對有新意，有獨特視角的回答，給予肯定和鼓勵。采用回答問題的方法，不僅激發學生學習的積極性和主動性，而且使學生能有效的掌握課堂上所講授的內容，提高學生的分析和解決問題的能力。②適宜的習題練習。教材在每章的后面都有對應的習題進行練習，這些習題都是著者精心選擇的習題，具針對性，要求學生必須做完課后的習題。大量的習題練習也是學好本課程的重要部分，通過做練習題，不斷的練習，加深記憶。教師認真批改每個學生的作業，并因此對學生作業中出現的共性問題進行總結，以習題課的形式進行講解。③加強習題課的學習，增強學生的綜合理解能力。教學中發現學生上課時聽的明白，也能當場回答問題，但是，一旦課后遇到問題就無從下手，不知用什么理論或公式去解釋和回答，所以，在教學中安排一定量的習題課是十分必要的，習題課也是理論教學的一個重要環節。在每章教學內容結束后，我們都通過習題課的形式使學生加深對基礎知識和基本規律的理解，解題過程成為學生理論聯系實際的一個重要途徑。習題課由三部分構成：選擇題、問答題、計算題。習題課的選題要有代表性、啟發性，以使學生在解題過程中深刻理解基本概念、掌握方法、尋找所學知識應用的結合點。每章選有代表性的選擇題5～10個、問答題2～4個，讓學生現場回答，根據學生的回答情況進行講解，讓學生知道對和錯的理由，再根據學生課外作業時出現的問題，有針對性地講解1～2個計算題。通過習題課使學生加深對概念和公式的理解，更加踏實、牢固、全面地掌握所學基礎知識。教學中發現學生特別喜歡上習題課，這樣便于檢驗學生的學習狀況，受到學生的好評。
三、培養學生的工程意識，掌握多種工程研究方法
化工工程基礎作為綜合性的工程技術課，是從自然科學領域的基礎課向工程科學的專業課過渡的入門課程，對學生建立工程技術意識具有重要作用。但由于學時的限制，教學上還是存在著“重過程、輕設備”問題，為此，在教學中通過理論聯系實際，逐步深入，有意識地培養學生的工程觀念。
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
重視學生工程能力的培養已成為世界各國高等工程教育的共識和趨勢。CDIO是國際上先進的教育教學理念，也是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標[1]。隨著現代科學技術的學科交叉、滲透與綜合，現代工程的社會性、復雜性、實踐性、創新性等特點更加突出。土木行業的發展對人才的素質和創造能力提出了越來越高的要求。在這樣的環境下，如何以工程能力培養為主線，進行教學改革，調動學生學習的積極性、主動性，重視學生的個性發展，提高學生的創新意識和探索精神，是值得我們深入研究的課題[2]。
房屋結構設計是土木工程專業建筑工程方向的專業課，是混凝土結構基本原理的后續課程，在土木工程本科培養計劃中有著舉足輕重的地位。該課程內容包括緒論、梁板結構、單層廠房結構、多層框架結構和砌體結構等五部分，內容豐富，理論性、實踐性和綜合性強，從改革課程體系、優化教學內容、改進教學方法、加強實踐教學、重視教師工程能力的培養，尤其是注重學生工程能力的培養等方面探索了房屋結構設計課程建設的途徑和方法。
1 面向工程實際，改革課程體系
基于CDIO培養大綱要求，以強化學生工程素質和創新能力培養為主線，按照房屋結構設計課程知識的內在邏輯結構，將房屋結構設計課程的教學分為結構概念設計、結構分析、結構設計和新結構新技術四大模塊，對其知識模塊進行優化組合。將土木工程傳統知識與最新技術進展相結合，將專業知識與現代信息技術相結合，將書本知識與教師的科研成果相結合，將基本概念與工程案例教學相結合。同時，對課程設計、生產實習、畢業設計和課外實踐教學等環節，按“分階段、遞進式”模式進行了研究和改革，形成了“多模塊、多類型協同發展”的課程體系。
2 優化教學內容，增強工程意識
CDIO教育模式重視培養學生的工程能力，因此知識的連貫性、承接性和互補性變得非常重要，在教學中要緊貼工程實際，優化教學內容，適時、適量地補充新技術、新方法、新規范、新標準等，充分體現教學內容的適應性和時效性。
2.1 整合教學內容，優化知識結構
在教學中以“結構布置―計算簡圖―截面設計―構造處理―施工圖繪制”為主線，避免重復，重講概念、講思路、講動向，剔除或減少與力學、高層房屋結構設計等課程內容重復或相近的成分。如框架結構的內力計算方法(分層法、反彎點法、D值法)、肋梁樓蓋結構連續梁按彈性理論的內力計算方法、單層廠房排架結構的內力計算方法，其基本的計算方法在結構力學中已經學習，再將理想狀態下的力學方法引入具體的結構中來，需要一個過渡和熟練應用的訓練。因此，將此內容安排在房屋結構設計課程中，只講計算要點，過程不重復，遇到建筑抗震設計、高層房屋結構設計等此類問題，就可略去不講。
2.2 教學內容與現行規范相結合，注重知識的融會貫通
作為一個土木工程師，必須掌握國家的有關規范、規程。本課程的教學涉及了混凝土結構設計規范、建筑結構荷載規范、建筑地基基礎設計規范等，學生學習本課程的基本原理有助于理解這些規范。因此，教學中既要對結構設計方法進行重點講解，又要介紹規范條文，引導學生對規范條文在理解的基礎上靈活運用，培養學生正確運用規范的能力。
2.3 加強概念設計內容，注重學生概念設計能力培養
結構概念設計不是某種具體方法[3]，它貫穿在結構設計的整個過程中，包括結構方案的選定和布置、荷載傳遞路徑的設置、關鍵部位和薄弱環節的判斷和加強以及承載力和結構剛度沿高度的均勻分布等，它是結構工程師的基本功。一個合理的結構設計往往是結構概念設計、結構計算分析、構造措施三部分內容的有機結合，概念設計是結構設計的靈魂。因此，教學中應重視概念設計，引導學生從整體上把握結構布置和細部構造的關系。
2.4 增設新結構、新技術模塊，拓寬學生的工程視野
從CDIO的角度上改造房屋結構設計課程的教學內容和體系設置，除了要大力加強課程間的橫向聯系和交叉綜合外，還要考慮根據房屋結構設計課程的工程應用背景，增設新結構、新技術教學模塊作為該課程的延續和深入，如增加了現澆混凝土空心樓蓋、混凝土疊合箱網梁樓蓋、新時代下的辦公建筑、商業建筑、多功能綜合建筑的概念設計等新技術專題，并給出相應典型實例，既提高了學生的學習興趣，又拓寬學生的工程視野。
3 改進教學方法，培養工程思維能力
3.1 基于工程實際的案例教學
在教學中將大量的工程圖紙、圖片和資料引入課堂，在教學中增加工程因素、工程內容，使理論知識具體化、實體化，培養學生工程意識和工程思維方式。同時，介紹國內外典型的建筑結構設計實例，開展課堂討論，引導學生積極參與，主動學習，通過多方案比較解決問題，提高學生主動學習能力、交流能力和創新能力。
3.2 基于項目的“做中學”教學方法
在課程教學過程中，全面探索基于項目的教學方法，采取以問題為導向，以大作業、課程論文、文獻綜述報告等為載體的探索式學習模式，培養學生從工程全局出發，綜合運用多學科知識和工具解決工程實際問題的能力，培養學生的自學能力、創新能力、動手能力、協作能力和探索未知的能力。
3.3 基于問題的啟發式、討論式和講評式教學
積極實踐啟發式、討論式和講評式的教學方法，注重發揮學生在教學中的主體地位，調動學生學習積極性、主動性和創造性，按照“提出問題、分析問題、解決問題、結論和討論”的思路，組織課堂教學[4]。
4 加強實踐教學，強化工程能力培養
4.1 將CAD/CAE軟件引入實踐教學中，提高學生計算機軟件應用能力
實踐教學環節是培養學生綜合素質和工程實踐能力的重要階段，在課程設計、畢業設計階段，開展專項訓練和引導，培養學生綜合運用專業基本理論和基本技能，使學生受到結構工程師所必需的綜合訓練，如查資料、結構方案布置、結構分析、結構施工圖繪制等，并將PKPM，天正建筑CAD，ANSYS等CAD/CAE軟件引入課程設計、畢業設計、課外科技活動中，提高學生工程素質和計算機軟件應用能力。
4.2 搭建結構設計大賽平臺，提升學生工程實踐能力與創新精神
積極引導學生參加學科前沿講座和學術交流活動，不斷開闊視野，激發學習興趣，增強活力；鼓勵學生積極參加結構設計大賽、大學生創新立項等第二課堂活動，培養學生的工程意識、科學思維、合作精神、實踐能力、創新能力。
4.3 通過參與教師的科研項目，提高學生研究問題的能力
學生參與教師科研項目，是我們培養學生應用能力和創新意識的另一有效途徑。通過把在課內實踐性教學環節中表現出研究興趣和潛質的學生組織起來，有針對性地指導他們參與教師科研課題的研究，進一步培養他們研究問題的能力，提高他們的創新意識。
5 重視教師工程能力的培養
教師工程素質的高低是工程教育成敗的關鍵因素之一。課程組每個青年教師都制定了相應的培養計劃，實行指導教師責任制，青年教師通過組織、指導學生的設計競賽、課外科研及其他實踐性環節，使自身的知識面得以擴大，并提高了工程實踐能力；積極鼓勵專業教師取得相關的執業資格證書，在理論知識達標的基礎上，檢驗教師工程實踐能力是否達標；鼓勵教師到國內相關行(企)業參加工程實踐、科技開發或兼職，在搞好技術服務的同時使得自身的工程實踐能力得到提高。
6 基于注冊考試制度的試題改革
土木工程行業已實行注冊師執業制度，結合國家一級注冊結構工程師專業考試大綱要求[5]，本課程考試中，試題題型、覆蓋率接近注冊工程師考試試題，且大幅度增加連鎖計算題、綜合概念題的比例。比如混凝土結構的設計，涉及計算簡圖、內力計算、內力調整、內力組合、正截面承載力計算、斜截面承載力計算、鋼筋直徑、間距、根數等構造要求的確定等方面，每個題目涉及內容廣泛，需要綜合知識和技能，注重對學生綜合能力的考察。
7 結束語
房屋結構設計課程在土木工程專業本科生工程能力的培養中起著至關重要的作用，通過以上各種途徑的教學改革，激發了學生的學習興趣，使學生在理論知識、綜合應用、工程能力等方面得到了很好的訓練，提高了教學效果。
參考文獻
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目前本科教學存在問題
本科教育的最終目的是培養合格的專業技術人才，學生不但要掌握扎實的理論知識，還應具備研究工程問題的思路和用所學理論分析電力系統工程問題的能力。以往本科教學課程內容注重專業知識傳授，強調理論的嚴謹性，忽視了工程問題的物理本原，學生學完課程后，尚且可以完成驗證解法的書本作業，但難以綜合運用所學的知識解決電力系統工程中的實際問題；教學方法上，重視理論分析過程，忽視各專業課知識之間的聯系及在電力系統工程中的作用，學生難以形成一個完整連貫的理論知識體系；教學組織上，缺乏實踐教學培養環境，忽視對學生學習興趣的培養，面對書本講工程，使得學生的學習難度大。
仿真系統對電氣專業本科教學的有利方面
1.幫助學生充分理解相關概念傳統本科教學只注重理論模型的分析與求解，忽視了工程問題的物理本原，學生在專業課學習過程中，更多的只是應用相應數學方法對模型進行求解，導致學生對一些現場運行基本概念（如多運行方式調頻調峰等）不能完全理解。借助多級電網-變電站仿真系統，學生可以在教師指導下設置電網各種運行狀態，并在仿真電網中加入各種事件，學生能在設備層面、變電站層面以及電網層面分別觀察電網的動態過程，有利于學生對電網的結構和特性建立直觀感性的認識。2.提高學生解決工程實際問題的能力以往本科教學中教師主要對既有模型的求解方法進行講解，只注重解題方法而忽視工程問題，利用多級電網-變電站仿真系統，學生可以從電力系統運行中遇到的問題開始，強調從工程問題中構建模型的方法及模型應用的限制條件，對分析結果還應進一步探討其工程意義，形成指導工程的一般性概念和結論，培養學生研究工程問題的思路和用所學理論分析電力系統工程問題的能力。3.建立完整的電力系統理論知識體系結合仿真電網，將某個運行問題伴隨教學全過程逐次展開，替代以往分散的課程設計，以提高學生對工程問題整體性的認識。學生學到的知識立即就會被運用到設計中。通過課程學習和設計鍛煉，學生對電力系統的分析方法及其應用有了更深刻的理解，對工程問題局部與整體的關系有了更全面的把握。4.加強各專業課之間的聯系在專業課授課過程中，教師更多的是從特定角度分析電力系統某一領域的現象和問題，各專業課之間聯系松散，導致學生在專業課學習過程中缺乏目的性。而利用仿真系統，可以根據不同的問題設置相應的系統運行方式，鍛煉學生在實際電網復雜的工程環境中發現問題，并制訂相應的解決問題的方案。在解決問題過程中會涉及不同的專業課知識，學生以現場實際問題為主線，可以充分融合各專業課知識。5.重要的實習平臺在多級電網-變電站仿真培訓系統中，學生可以對現場設備和運行操作建立直觀的感性認識，并且學習內容、學習方式及學習時間可以根據要求方便靈活地進行調整，相比于現場實習也更為經濟，已成為實踐教學環節的重要組成部分。
0引言
《華盛頓協議》是國際上最具權威性和影響力的工程教育互認協議之一。我國于2013年加入華盛頓協議，成為其預備成員，2016年成為第18個正式成員。工程教育專業認證強調以學生為中心，以學習產出和學習成果為目標導向，通過質量監控和反饋機制持續地對教學過程進行改進，促使教育質量的改善和提高[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“評價—反饋—改進”的循環過程，持續改進教學質量。我們以離散數學課程的工程教育實踐為切入點，對課程教學模式做了改變和嘗試，提出了課程達成度計算模型。在教學實踐中，通過SPOC（小規模限制性在線課程）和翻轉課堂的結合，引入與離散數學知識相關的工程問題和實例，著重培養學生解決復雜工程問題的能力。在教學階段，逐項收集各種教學信息，對教學效果和教學質量進行數據分析和研究，持續改進和提高教學方式。
1課程達成度與指標點
對于軟件工程專業，工程教育的培養目標是培養軟件工程領域高層次的軟件研發、管理和技術服務人才。在工程教育的實施過程中，不斷積累學習和教學數據，借助數字化技術計算學習成果的達成度[1]。在教學體系上，采用自頂向下的方法，建立層次化的達成度評價模型：第一級為課程達成度，第二級為畢業要求達成度，第三級為培養目標達成度。下一級的達成度支撐上一級的目標，以此建立培養目標、畢業要求和課程之間的數字化對應關系。宏觀上，達成度的評價最終分解為對學生學習過程的全程跟蹤和持續性評估。軟件工程專業整個培養體系劃分為9條培養目標（PO）和12條畢業要求（GR），每項畢業要求再細化為多個指標點。在微觀上，課程的達成度支撐了對應畢業要求的指標點。首先以畢業要求指標點確定課程的教學目標（CO）；然后，教師根據對教學目標的分解確定每個課程目標的權重（W），課程目標權重反映了該課程教學和達成度評價的側重點。課程教學目標的達成度基于所選取的考核評價方式（平時作業、期中考試、期末考試等）來進行計算。計算公式如下：C=∑（COi×Wi），COi=∑（Tij×wij）（i=1,2,…,n;j=1,2,…,m）式中：C為某門課程的達成度計算值；COi為某門課程第i個課程目標的達成度計算值。Wi為某門課程第i個課程目標達成度的計算權重系數；Tij為某門課程第i個課程目標在第j種考核方式中的達成度計算值；wij為第i個課程目標在第j種考核方式中的權重系數。離散數學作為軟件工程專業的基礎理論課，其支撐的畢業要求包括：（1）GR1.4：掌握專業知識，能選擇恰當的數學模型描述復雜軟件工程問題，能對模型進行推理和求解。（2）GR12.2：掌握自主學習的方法，了解拓展知識和能力的途徑。根據畢業要求的指標點設置4項課程目標和3個教學模塊（CM），主要包括：CO1掌握離散數學的基本思想和概念；CO2培養嚴格的邏輯推理能力；CO3訓練抽象思維能力；CO4培養處理離散信息及工程應用的能力；CM1集合與關系、CM2數理邏輯和CM3圖論。課程目標、教學模塊和考試考核點的對應關系見表1。在期末考試后，采集每個學生每道題目的得分成績，選定考核點，依據題目的預期值（即每道題目的分數）和達到值（即每道題目的實際得分）計算課程教學目標的達成度：COn=∑(COn考核點預期值/COn考核點達到值)，n=1,2,3,4；課程達成度=CO1×0.4+CO2×0.2+CO3×0.2+CO4×0.2由以上達成度計算可以看出，離散數學支持多個畢業要求指標點的達成。課程目標的達成情況就是該課程預期要達到的學習效果，同時也是本門課程對專業培養目標的貢獻。
2教學信息采集工程教育專業認證要求
通過采集和分析學生的學習過程和學習效果來證明學生能力的達成度。所有這些達成度的證據都建立在各種記錄數據和文檔的基礎上。除了傳統的結構化數據（如考試成績和考勤記錄），工程教育中更強調通過實際的工程訓練來培養學生解決復雜工程問題的能力。這就需要通過多種方式來收集每一個學生在學習過程中的微觀表現，如課堂、作業、郵件、實習等，以此來了解學生的學習狀態，建立持續改進的達成度評價體系。課堂上，教師采用移動教學方式，根據課堂教學內容和教學效果，選取題庫中相應難度的題目，將題目發給每個學生（如手機、平板），學生的解答則通過移動網絡反饋到教學數據采集系統。課后以郵件和網上答題的方式來收集學生的學習情況。課后的作業和綜合性練習主要是證明題目和主觀性題目，以評分表分析法建立量規[3]。量規為主觀性題目或其他表現（比如證明的步驟、細節、表達等）確定量化標準，從優到差詳細規定評級指標。同時，采取老師評分、同學互評、助教評分的方式進行綜合性學習評價，填寫學習評分表。重點獲取學生的答題情況（非結構化信息），包括：每題選擇了什么選項，花了多少時間，是否修改過選項，做題的順序有沒有跳躍等，全面地反映學生的學習過程和狀態。在課程內容方面，對知識體系進行梳理，將課程知識按照知識點模塊進行數字化，并且將多門相關課程聯系在一起，建立面向問題的知識網絡。例如，將圖論與數據結構中的樹和圖進行關聯和比較；把等價類的概念與軟件測試方法相結合來分析軟件開發問題。基于實際軟件項目構建對應于課程內容的知識圖譜和知識數據庫。通過引入工程領域的離散問題，分析問題中出現的各種實時性數據、工程化數據和研究性數據，將其分類存儲于問題數據庫和練習題庫，為考核評估提供支持。
3課程教學改革
在工程教育的指導思想下，離散數學課程除了向學生描述理論知識“是什么”和“為什么”以外，更注重讓學生學會“如何運用”理論知識，以解決在軟件開發中出現的各類問題。改進已有的教學方式，一方面，在課程內容上打破原有專業課程的講授模式，結合實際工程問題，按照CDIO工程教育理念開展課程建設[4]。另一方面，采用問題驅動的教學方式[5]，通過錄制SPOC[6]和實施翻轉式課堂教學，指導學生參與離散工程問題的分析、研究和解決方案設計。
3.1翻轉課堂翻轉課堂是一種“以學生為中心”的新的教學模式[7]。它關注學生的個性化學習和成長，能更好地實現工程教育的能力和素質培養。實施翻轉課堂，首先建立離散數學課程的知識圖譜，以思維導圖的方式構建整體的知識框架；然后，逐步細化每個章節的內容，對概念性知識（如集合、關系的概念）和過程性知識（如邏輯的推理、關系性質的判斷與證明）進行梳理，按照不同的教學方式進行組織和關聯。概念性知識劃分為5個難度級別：A簡單、B適度、C較難、D困難、E綜合。對于簡單和適度的概念按知識點劃分單元模塊，制作8~10分鐘的教學視頻。例如，將集合論的發展歷史、集合的基本概念等內容以時間線（storyline）的方式展示給學生。在制作SPOC視頻時，不僅講解知識，還突出理論知識的文化觀念和內涵。而對于難度較高的內容，如析取范式、合取范式等，則安排在課堂上進行講解。對于過程性知識，例如，布置給學生的課后作業：“證明某個關系R是集合A上的一個等價關系”，將批改作業的過程和演示證明的步驟錄制為視頻。在視頻中，逐項講解解題的思路（如何使用等價關系的定義進行證明）、學生解題中出現的各種問題（如對稱和傳遞關系的理解偏差，不恰當使用等）以及需要注意的關鍵地方（如自反性、對稱性、傳遞性都需要證明，證明才完整）等解決問題的思考過程和經驗。通過SPOC實現體驗式教學，讓學生能從任務的求解指導中學會如何應用所學到的知識。采用問題引入、分析求解、過程探討、理論構建的步驟完成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，吸引學生的注意力，將現實中的問題與命題、邏輯、推理等知識聯系起來，把問題進行拆解分析，逐步歸納總結出概念和知識點，納入學生已有的認知結構，讓他們更加積極主動地投入到自主學習中。在課前，要求學生根據前次課布置的學習任務觀看微視頻，通過自主學習和思考，理解基本概念，完成一定有針對性的小測驗。在課堂上，采用如下多種教學方式：（1）引導式教學。如在講解主析取范式和主合取范式時，讓學生思考“如何找到主合?。ɑ蛑魑鋈。┑臉O大項和極小項”，提示學生考慮采用建立樹結構的方式來求解。（2）體驗式教學。給出真實的任務情境，讓學生協同完成某一項任務；或現場對某些有爭議的問題進行研討，并且相互展示學習成果，實現同伴互評。例如，讓學生編寫一段程序，要求對函數的參數進行檢查，由此把命題邏輯與程序檢查中的斷言相對應進行講解；把等價類的劃分與面向對象中類的概念進行類比介紹。（3）互動式教學。如課前以墨經中的“有之則必然，無之則未必不然，是為大故”和“無之則必不然，有之則未必然，是為小故”，引出充分必要條件的知識，指導學生完成對命題聯結詞知識點的復述，命題公式的化簡等練習；期間，老師回答學生提出的問題，對每位學生進行個性指導，并參與討論。通過引導和檢查學生的學習效果，把握學生的學習狀態和學習進度。對于工程素質和能力的培養，一方面，將課程的知識點分別對應到軟件開發的各個階段，如將數理邏輯對應編程實現、將集合和關系對應數據庫的構造、將樹和圖對應數據結構的設計，把理論知識運用到軟件開發實踐中；另一方面，根據學生的個體學習需求，加入具有一定難度的工程任務和開放性課題，讓學生可以根據自身情況進行自由選取，如結合圖論最短路徑的知識點，將2016年華為軟件精英挑戰賽中的問題“未來網絡?尋路”引入教學討論，鼓勵學生積極參與類似的具有研究性質的挑戰。
3.2教學數據分析工程教育關注學生完成學習的過程，因此對教學活動中的各類數據，如教學目標、教學內容（知識點、重點、難點）、常規練習、挑戰性練習等，進行量化，并建立彼此之間的聯系。采用成績分析法[8]，細分教學目標和教學模塊，按照支撐畢業要求的指標點進行數據采集、計算均值、方差、信度、效度等統計參數，在評價每個指標點達成度的基礎上，獲得課程掌握情況的評價結果[9]。利用學生學習的行為檔案創建自適應的學習系統，反映學生的學習效果。利用學生“如何”學習的信息，依據教學數據的分析結果，為學生量身定制適合學生的個性化練習。通過分析學習數據，自動創建一系列難度逐漸增加且互相關聯的問題，例如，從集合到關系、從關系到特殊關系、從特殊關系到樹結構，讓學生圍繞一個共同的知識點來求解問題，從中分析學生的學習模式。同時，老師根據自己的教學需要來調整教學任務，例如，給課堂練習和作業規定完成的時間，讓移動教學系統在“自動計時”的情況下，考察學生的學習過程；而在學生做錯題目需要幫助時，系統自動給出提示并確定問題出錯的位置。系統記錄學生的學習過程，包括在哪個知識點的學習上遇到了問題、哪些習題完成花費時間較長等。老師對這些數據進行分析，建立相關的教學模型為學生推薦更為合適的學習路徑。確保教學數據的正確性、可用性是進行教學數據分析的關鍵。制定教學數據檢測體系和軟件系統對數據進行實時的檢測以保證數據的質量，盡可能減少對數據分析和挖掘帶來的不利影響。首先制定各種數據的錄入和維護規范，最大限度地自動錄入各種結構化和非結構化數據，包括考試成績的每項評分、主觀評價打分等。其次，制定數據檢測規則并實現自動檢測，應用不同的數據配置策略，對靜態、動態數據進行實時監控和定期檢查以發現并處理有問題的數據。最后，建立可靠的教學數據質量評估體系，通過各種評估方法，如基于異常值的評估方法、邏輯性評估方法等，對數據質量的改進效果進行評估，為數據質量改進提供策略。此外，還需要實現缺失數據的完善、篩選等數據處理工作，將數據標準化、去重復化，最后形成規范化的格式。
4結語
工程教育以培養學生的素質和能力，評價學習成果或產出作為核心標準。學院對軟件工程專業全面開展工程教育，建立全覆蓋的工程培養體系和量化的培養目標，并通過了2016年11月的評估。筆者在此基礎上，針對專業培養目標，改進了離散數學課程的教學模式，按照工程問題重新劃分教學知識點和知識結構，設定了課程的達成度計算模型。在教學過程中，結合SPOC課和翻轉課堂，收集和規范各方面的信息和數據；建立教學數據分析庫，逐步開展學生學習路徑、習題考評模式、錯誤答題模式等問題的研究，以此作為學習問題診斷、教學干預和教學決策的重要參照。
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