摘要
模型制作是土木工程专业人才实践能力培养的重要方式，也是土木工程专业实践教学的基本途径，有效促进了学生将“平面设计”思维转化为“三维立体”设计思维。模型制作课程教学模式，秉承“四位一体”的教学原则，将课堂教学、团队研讨、上机操作和模型制作四方面有机结合。通过分析建筑模型制作课程教学模式存在的问题，探索应对策略，旨在为土木类专业实践教学和复合型土木人才培养提供有益尝试。
在“深化本科教育教学改革，全面提高人才培养质量”视域下，提升学生综合素质，培养多方面协调发展的社会主义建设者和接班人，已成为中国高等教育改革的重要议
传统理论课程教学模式中，教师作为教学主体进行知识输出，学生作为被动接受者学习效果难以评测，同时填鸭式的教学也有埋没学生学习积极性之嫌。类似地，传统实践课程以演示性实验或者验证性实验为主，一定程度上能培养学生的实践能力和专业视野，但本质上学生依旧是知识的被动接受者，未能成为实践主体和创新主体。
因此，教育部印发的“新高教40条”中提出，进一步提高实践教学的比重，切实加强实习过程管理，健全合作共赢、开放共享的实践育人机
总之，传统的理论和实践教学模式虽然广泛应用于各大高校教学活动中，但无法将各教学环节紧密联系，也无法顺应专业复合型人才培养的需求。因此，有必要根据土木工程专业的特点和学校学科特色，探索基于传统教学的新型专业实践教学模式，旨在通过实践教学建立学生的专业知识体系和素养。
根据专业课程特点和学校学科特色，在实践课程教学中对提高教学质量进行探索，以学科竞赛为载体，以课程建设和大创项目为抓手，以制度保障为后盾，以课程建设促进学科竞赛，以大创项目提升人才培养质量，以学科竞赛推动课程建设，以制度保障作为坚实后盾，形成一套“学科竞赛+课程建设+大创项目+制度保障”四驱动模式的课程竞赛组织管理体系，力图实现“人人搞科创、班班有成果、个个能成才”，为培养一流土木类创新人才奠定基础，创新性实施“教学、研讨、上机、制作”四位一体的教学模式，环环相扣、相互融合，着手培养创新应用型专业人才。
传统理论教学方式难以满足实践教学的需要，而现有模型课程大多延续了传统教学方式，教师讲解工程示例和操作方法，学生被动接收并进行机械性模仿，倘若学生空间几何想象能力缺乏，则难以对模型结构深入理解，甚至会对模型课产生厌倦心理，教学效果甚微。此外，在该种教学模式下，割裂了理论知识体系和案例实践的联系，倒向重实践轻理论的一端，且通常受限于教学场地而无法深入开展实践教学，只能浅尝辄止。为此，模型课程从多维度进行课堂教学内容改革，如
图1 多维课堂改革示意图
实践教学中，选取实际工程或者结构竞赛题目作为教学情境贯穿整个教学过程，使学生在学习过程中清晰明确地知道：这个知识我为什么学，学了如何用。采用“教师引在前，讲在后；学生想在前，听在后”的方法，引导学生去读去想，在充分研读的基础上交流，让学生讲解自己的想法和思路。如
图2 师生研讨示意图
随着计算机辅助计算技术在建筑结构设计领域的不断发展，逐渐涌现出各类计算机辅助设计（computer aided design，CAD）系统，结构设计从手算阶段进入到计算机电算时
建筑结构模型制作是“四位一体”教学模式的最后一个阶段，也是整个教学环节的重中之重，要求学生将前三步紧密联系起来，制作出实体模型以真实模拟工程受荷状态。在这个阶段，学生不仅要做出与实际工程外观相似的模型，还需要从材料选取、构件形状、构件安装与连接方式等方面反映设计内容，尽可能真实地模拟实际工程。
在模型材料选取方面，应从材料的力学性能（强度、刚度）、外观、类型等方面保持与真实工程材料的相似性。例如，木块、板材便于切割挖孔，具有轻质高强的性能，可用于模拟混凝土构件，铁丝用来模拟钢筋、钢杆件等。构件形状选择计算，需要尽可能按照真实工况下的荷载经过手算或软件计算后的结果确定试件的长宽、截面大小等尺寸，构件的安装连接也要贴近工程实际，注重细节把控。模型制作和加载过程中，有相当一部分学生忽视细部构造导致模型受荷后很快失效。可见，模型制作对于工艺细节把控要求极高，借此也能打磨学生心性，培养其注重细节的习惯。
建筑模型设计是一门实践课题，设计过程的实际操作是本课程有别于传统教学的重要环节之一。通过真实结构试验验证其合理性，具有直接性和真实性，是上机操作无法替代的。学生可以体验建筑模型设计实践的全过程，从过程中获得设计创新的情感、概念和价值取向。此外，学生通过收集资料、现场调研后进行类比、计算、选材、加工、安装，从中了解实际工程的施工方法，加深对相关知识的理解与应用，锻炼学生的动手能力，培养和提高了团队合作意识。通过无标准答案的考核方式，鼓励学生个性化发展，全面锻炼学生的综合创新能力。
本模型课程为专业选修课，3学分，共有4次集中授课，每次课12学时。讲授、研讨、实验和上机等多种教学方法相结合，主要讲授和研讨结构选型优化与设计方法、常规设计软件的基本运用、结构试验方法和设计以及结构模型的制作方法。通过该课程的理论学习与实践活动，锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，全面提高学生的创新设计能力、动手实践能力和综合素质，培养富有创新精神、实践能力和合作精神的创新应用型一流拔尖人才。
课程教学主题围绕梁式构件设计分析与制作、柱式构件设计分析与制作、屋盖结构设计分析与制作、综合结构设计分析与制作展开，先易后难，由浅入深。以屋盖结构设计分析与制作为例，首先由工程背景引入教学主体，点明随着社会的发展需求和工程应用的增大，大跨度结构的需求量逐年增加，这种大跨度结构被广泛应用于剧场、大型体育馆、候机楼、展览中心、客运站以及各类工业厂房中。这对于我国大跨度结构的发展既是机遇又是挑战，要充分做好准备，把握发展契机，应对大跨度结构技术的更高要求。
授课过程中，重点教授学生该类结构的荷载传力过程，学习在大跨空间结构中荷载的传递方式及结构简化计算方式，学生可利用材料力学和结构力学的理论知识对大跨空间结构的内力进行计算，并有针对性地进行模型结构设计。引导启发学生分析屋盖结构简化模型在荷载作用下的内力情况，并根据屋盖结构各部分内力的大小进行结构的细节设计。
教师引导学生独立思考，并让学生讲解自己的想法和思路，从而得到第一则归纳素材，整体感知蕴含的规律，让学生再举例分析屋盖结构设计要点，丰富素材。而后，在小组内讨论，并进行简要总结，汇报小组观点，其他学生进行纠正，教师揭示准确的结论。
学生以小组为单位针对设计的屋盖结构进行实战模型制作，具体流程如
图4 模型制作过程要求及注意点
抽签随机分组，3人一组，合作完成模型制作与加载，要求以小组为单位对提交的模型进行加载测试，对制作的模型设计方案、力学性能和制作要点等进行汇报。模型加载采用静加载的形式完成，所加荷载为屋面全跨均布荷载，荷重用软质塑胶运动地板模拟。评定标准参考数值模拟结果，模型制作的完成时间、工艺水平、结构的效率比（根据模型的承载力、加载点位移和模型重量综合评定）等。
最终，教师根据小组模型加载和汇报情况，对每组的结构模型进行点评梳理，进一步提高学生对屋盖结构的认识，实现对相关结构力学性能的融会贯通。
通过模型课教学，旨在让学生掌握、理解各类结构模型的力学特点，掌握结构的基本设计思路和模型制作技巧，通过训练，巩固和加强对所学结构知识的理解，提高学生对各类结构的设计、计算、绘图能力。此外，以实际赛题为教学背景，促进学生理解相关赛题的要求和评价标准，正确解决相应的实际问题。然而，模型设计课程也存在些许难点，从知识架构而言，需要学生结合结构力学和材料力学知识，并能熟练应用到模型设计中，涉及知识点较多，如何在知识的生成过程中达到培养学生观察分析问题的能力及逻辑思维训练亦是本节课的难点。在求解问题的过程中，培养学生面对困难坚韧不拔的意志品质，锻炼学生实事求是、敢于批判的大国工匠精神。
作为土木工程专业人才实践能力培养的重要方式和实践教学的基本途径，模型制作课程将学生的“平面设计”思维转化为“三维立体”设计思维。学生通过课程学习掌握了理论知识，加强了实际操作技能，增强了动手能力、创新能力，培养了团队合作意识和专业综合素养。“四位一体”教学模式，即课堂教学、团队研讨、上机操作和模型制作有机结合的模型制作课程教学模式深受学生欢迎，通过课程学习增进了师生之间的互动交流，培养了学生的团队协作能力与个人创新能力，在教学质量、学习效率上都取得了良好的效果，因此，开展“四位一体”综合教学模式对培养学生的创新和实践能力具有深远影响。这也进一步使模型课程成为学生专业学习的重要辅助工具，为学生未来的工作实践打下坚实基础。
参考文献
石华.高校转型背景下个性化人才培养模式研究［J］.高等建筑教育，2018，27（3）：5-7. [百度学术]
吕静，公寒.基于创新性能力培养的建筑学专业教学体系改革与实践研究——以吉林建筑大学为例［J］.高等建筑教育，2019，28（3）：55-62. [百度学术]
李志生，李斌，刘丽孺，等.建筑环境与能源应用工程专业“1+2+N”开放式实践创新教育平台的研究［J］.高等建筑教育，2018，27（2）：110-113. [百度学术]
陈春鸣，朱伟超，孙成访.应用型本科院校房屋建筑学课程教学改革实践［J］.高等建筑教育，2018，27（3）：61-64. [百度学术]
王天龙，伊松林，胡传坤，等.“木工模型制作”课教学模式的改革与实践［J］.中国林业教育，2012，30（3）：68-70. [百度学术]
陈小敏，吴涓，徐春宏.校企合作工程教育人才培养的实践与思考——基于东南大学的案例［J］.实验室研究与探索，2017，36（7）：168-171，268. [百度学术]
谢伟，郑玉莹，苗生龙，等.建筑结构模型解析的土木工程专业实践教学模式探索［J］.高等建筑教育，2015，24（5）：108-110. [百度学术]
许波，张子荣，黄盛兴.地方应用技术型本科院校土木工程专业实践教学体系构建［J］.高等建筑教育，2017，26（5）：100-103. [百度学术]
安丽媛.基于工程实践的结构设计软件课程教学探索［J］.山西建筑，2015，41（25）：254-255. [百度学术]