摘要: 《土木工程CAD》课程是土木工程专业的限选课程，其中实践教学尤为重要。针对课程实验教学现状，将学科竞赛项目融入课程教学中，一方面实现提升学生工程实践能力和创新能力，以赛促学；另一方面提出综合创新实践内容，改革自身教学方法，提升个人素质。阐述以赛促教内涵与机制，土木CAD课程内容及教学方法实现以赛促教教学模式实施，取得改革成效，达到以赛促教，实现教学相长。
Abstract: The “Civil Engineering CAD” course is a specialized course that integrates both theoretical and practical aspects of professional knowledge. It stands as one of the crucial courses in civil engineering, with practical teaching playing a particularly significant role. Given the current state of experimental teaching in courses, we propose integrating subject competition projects, into our curriculum. This approach, on one hand, aims to enhance students’ engineering practice and innovation abilities, fostering learning through competitions. On the other hand, it encourages comprehensive innovation in practical content, reforming our teaching methods, and elevating personal qualities. We elaborate on the connotation and mechanism of promoting teaching through competition and elaborate on the connotation and mechanism of promoting teaching through competition. The implementation of the competition-driven teaching model in the content and teaching methods of civil engineering CAD courses has yielded positive results, effectively promoting teaching through competitions and fostering mutual learning.
1. 引言
《土木工程CAD》课程一门集专业知识理论与实践操作为一起的专业课，是土木工程专业重要课程之一。该课程实际上一门计算机实践性课程。以现浇框架结构设计为例，主要包括模块一建筑模型与荷载输入——三维信息结构模型、模块二结构分析前处理参数设置、查看分析结果图形和文本文件——计算书、模块三完成梁板柱结构施工图等完成结构设计过程，通过对各模块下菜单命令操作完成结构设计步骤。第一模块理论知识和第三模块梁板柱识图通过传统理论讲解基本可以掌握。对于第二模块结构分析核心模块中前期参数设置和后期分析结果文件是教学重点和难点，是结构设计最难掌握但又容易忽视知识点。对于参数设置，涉及到抗震规范、荷载规范、混凝土规范条文多，需要老师具有非常丰富设计能力或者认真备课才行。根据分析结果文件对结构进行评估判断能力同样需要老师具有强的设计能力。《土木工程CAD》课程是一门综合性课程，旨在培养学生能够利用结构软件进行补充数据输入、对土木工程结构进行计算与分析和绘制施工图能力。在全国大学生结构设计信息技术大赛、全国大学生智能建造数字化设计大赛-C赛道，既有建筑智能检测鉴定及加固设计等大赛中起着非常重要的作用。同时，该课程对申请大创项目也尤为重要。通过对该课程开设实际情况看，规范新，资源少等客观原因造成该门课程教学效果不太理想。传统教学模式大多出现以下问题：
1) 课程涉及知识领域多，如房屋建筑学、混凝土结构、建筑结构抗震设计、高层建筑结构、制图、软件操作等等，专业知识理论多、难理解。市面上按新规范设计做教材的书籍少，学生不能消化理论知识，导致理论与实践脱节，学生学习课程兴趣不浓。
2) 学生能力有限，基础知识不丰富，积极性欠缺，学习兴致不足。
3) 缺乏实践能力，遇到工程实践问题不会分析，实践操作积极性不足。
4) 规范更新和最新软件更新，老师相关结构领域知识、经验和辅导不足。
2. 以赛促教内涵与机制
建构主义是学习理论由行为主义发展到认知主义以后的进一步发展，它从认识论的高度揭示了认识的建构性原则，强调了认识的能动性。建构主义学习理论认为学习是学习者在与环境交互作用的过程中主动地建构内部心理表征的过程。知识是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他辅助手段，利用必要的学习材料和学习资源，通过意义建构的方式获得的。建构主义学习理论强调以学习者为中心，认为“情境”、“协作”、“会话”和“资源”是建构主义学习环境中的基本要素或基本属性[1]。
建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习，也就是说，既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。学生要成为意义的主动建构者，就要求学生在学习过程中发挥主体作用。教师要成为学生建构意义的帮助者，就要求教师在教学过程中发挥指导作用[2]。
以赛促教实践教学模式是作为一种特色教学指将课下实践、课堂教学与专业理论及设计创新结合起来的模式，是教学改革与应用型人才需求这两者相结合的成果。以赛促教遵循宗旨：首先满足教学目标考核要求，满足两者相契合，那就是选择专业竞赛主题与教学大纲要求；其次选择行业认同度和社会认可度较高的竞赛；最后让学生能够达到以赛促学效果，加强学生知识转化能力，势必要求教师将课堂理论知识融入到比赛中。以赛促教竞赛实践不但可激发学生的学习兴趣，培养学生团队协作意识和创新思维，还可提高学生学术综合素质[3]。
3. 以赛促教教学模式在土木CAD课程中改革
《土木工程CAD》课程主要包括三维信息模型、计算书、施工图、构件深化图(智能建造方向)、基础设计(毕业设计时包括)，其实践教学效果有助于培养学生解决工程中实际问题的能力。文章针对课程现状，对土木工程结构设计技术发展与结构设计类学科大赛重构课程教学内容。以赛促教，赛教融合教学模式，打破传统教学模式，将大赛项目和大创项目融入到课程教学中，教学中融入竞赛知识点，课程内外教学联系竞赛活动，调动学生和老师积极性，以赛促学，创新教学实践内容，提升老师教学水平。如图1第六届全国结构设计信息技术本科A团队提交内容，将竞赛任务分解与课程实践教学融合，将赛项与课程原有实验项目教学内容重构，以赛促教及赛教融合，分层次实施，分层次考核，在学科竞赛基础上实施课程改革。
Figure 1. Content submitted by undergraduate team A
图1. 本科A团队提交内容
3.1. 以赛促教，赛教融合，重构教学内容，打造分层次提升学生综合能力
课程包括理论教学和实践教学。基于学科竞赛，学生面对是一个暨系统性、复杂性、综合性与一体的一个实验项目问题。为实现这目标，基于学科竞赛，采用基础、自选、课内赛、课外赛分层次过程与竞赛过程融合的教学模式[4]。
土木CAD课程[5]学习过程中，学生从学院开创自主学习通平台学习基础理论、基础实验；基本设计中如设计一个单元柱、梁、楼梯；简单一层现浇结构；一层预制构件布置图、预制构件深化；单一独立基础设计、单一基础设计等等。学生通过自主平台会做办公楼工程、实验楼工程、宾馆工程等。学生会做简单题目，从而提高自信心。
引入竞赛平台，结合竞赛内容，自制实验平台。学生选做拓展题目或自选来训练自主学习能力；通过选择参与课内竞赛提高学习兴趣和激发创新潜力。引入基于BIM教学，如GSCAD-REVIT、PKPM-PC完成BIM结构教学、装配式结构设计。最后学生参加课外大赛如全国大学生结构信息技术大赛、江苏省“构力杯”装配式大赛、“盈建科杯”全国大学生智能建造数字化设计大赛达到具有分析解决复杂土木工程任务能力，显著提升自己综合能力。
3.2. 赛教融合，分层次评价考核课程
学生自主个性化学习融入实践教学中，基础实验、拓展或自选实验、实验报告、实验创新所占比例分别为30%、30%、20%、20%。鼓励学生选择竞赛作品完成报告创新并完成最后答辩，详图2分层次成绩分布图，详图3土木工程CAD分阶段、过程化考核。
Figure 2. Diagram of hierarchical score distribution
图2. 分层次成绩分布图
4. 以赛促教，赛教融合改革成效
学生在大赛中成绩显著，近5年来，将全国结构设计信息技术大赛作为重点赛事之一，成立竞赛指导小组，盐城工学院和土木工程学院都重视竞赛，政策文件：盐工发[2017]23号；盐工教[2023]14号；盐工土木[2022]13号通知，完善制度保障体系。在全国大学生结构设计信息技术大赛中，学生第二届获得二等奖1项，三等奖2项；第三届二等奖、三等奖各1项；第五届一等奖、二等奖各1项；第六届三等奖1项。在全国高等院校BIM毕业设计创新大赛中，参加了三届，学生第八届和第十届获得三等奖各1项；第九届获得一等奖1项。
Figure 3. Diagram of stages and process based assessment of civil engineering CAD
图3. 土木工程CAD分阶段、过程化考核图
人才培养质量和学生综合能力均得到提升。具有明确竞赛任务目标可激发学生创造力。逐年更新和实践性强的题目一方面有利于培养学生自主学习精神，另一方面也有利于培养他们团队协作精神。基于竞赛这些特点促使老师将大赛引入实践教学中。鼓励学生参加竞赛；鼓励老师强化自身水平并积极带领学生团队参赛。学生团队参加大赛，解决问题能力、团队协作精神、创新精神、组织管理等综合能力均得到大幅提高。
5. 结语
针对《土木工程CAD》课程实践教学中存在问题，对其实践教学内容和方法进行研究与实践，将学科竞赛和课程实践教学深度融合，打造分层次提升学生综合能力；分层次评价考核课程；形成一套以赛促教、赛教融合教学体系。研究成效表明，这种创新实践教学模式激发学生积极性，提升其实践能力、创新能力、团队协作能力等综合能力；同时提升人才教学培养质量。教师采用创新教学模式，改革传统教学模式和教学方法，提升老师相关结构领域知识、经验和辅导能力，也提升个人素质。取得改革成效，达到以赛促教，实现教学相长。
基金项目
盐城工学院教改研究重点资助课题：以赛促教的竞赛实践与研究(项目编号：JYKT2022A024)。盐城工学院一流本科课程建设项目：建筑结构抗震设计(项目编号：YLKC202125)。