教学能力大赛授课教案

附件6×××××××学院教学方案设计（学习领域、项目课程用）（2012/2013学年第1学期）课程名称（全称）钢结构工程施工所属专业建筑工程技术所属学院（部）建筑工程技术学院授课班级课程总学时96本学期学时96课程总学分本学期学分任课教师学习单元三教学方案设计学习情境、项目名称学习单元3管桁架结构工程施工学习情境、项目单元名称子单元2普通管桁架结构加工与安装学习地点现场视频直播教室学时4学时学习资源（设备、材料、工具）视频直播设备、《钢结构工程施工》精品课程网站、管桁架深化图纸（包括模型）、投影仪、电脑、AutoCAD和3D3S软件、工作任务单、技术交底记录表等教材、参考书教材：《钢结构工程施工》，中国建筑工业出版社，2011年，第一版；参考书：《钢结构工程施工规范》，GB50755-2012；《空间网格结构技术规程》，JGJ7-2010；《3D3S钢结构设计软件V10》软件使用说明书。班级周次星期节次一、学习目标（知识，技能，素质）学习目标：1、知识目标1）普通管桁架结构特点分析；2）普通管桁架结构工程量统计方法3）普通钢结构吊装验算；2、技能目标1）能熟练识读普通管桁架结构图纸并组织交底；2）能根据工程特点选择加工和安装设备；3）能进行普通管桁架加工拼装、吊装施工；3、素质目标1）养成遵守国家规范、规程和标准的习惯2）养成团队协作的良好工作作风主要知识点：1、管桁架结构组成、力学特点分析；2、管桁架结构的力学模型简化；3、管桁架结构的现场拼装方法；4、管桁架结构施工计算原理；主要技能点：1、管桁架结构图纸识读；2、管桁架结构的加工与制作；3、管桁架结构的现场拼装；4、管桁架结构施工计算；5、管桁架结构吊装施工方法。二、学习内容主要讲述管桁架结构组成与力学特点、图纸识读；管桁架构件的加工设备、制作工艺；管桁架结构现场拼装；管桁架施工计算；管桁架的施工安装方法等内容。1、管桁架结构组成、力学特点；2、管桁架结构加工设备、制作工艺；3、管桁架加工胎架制作和管桁架结构现场拼装；4、管桁架的吊装验算、支撑架计算等施工计算内容；5、管桁架的吊装安装方法。三、重点、难点分析由于学生在学习本课程之前，已经开设了《建筑识图与绘图》、《建筑力学》、《建筑结构基础》等课程，具备管桁架结构的识图、AutoCAD和3D3S计算软件的操作技能。但管桁架结构结构体系和模型简化方面的综合技能比较薄弱，综合本专业施工员岗位培养目标和本课程使学生初步具备常见普通管桁架结构的加工和安装能力的目标，故本子单元的重点和难点分析如下：重点：1、管桁架安装方法选择；2、管桁架结构的施工计算——管桁架吊装验算及支撑架计算；难点：1、管桁架结构的施工计算；四、学情分析1、学生特点学习主动性不强，不愿意预习复习，不愿学习理论计算内容，不愿思考，愿意动手。2、学生已有知识基础学生在本门课程之前已经修完《建筑识图与绘图》、《建筑工程施工测量》、《建筑材料与检测》、《建筑力学》、《建筑结构基础》等职业岗位平台课程，已具备基本的钢结构识图、结构体系分析、钢构件计算、节点构造设计等相关理论知识。3、学生已有技能基础学生已具备基本的钢结构识图能力、结构体系分析能力、钢构件计算能力、节点构造设计能力、简单的AutoCAD软件操作能力和3D3S结构软件操作能力等。4、学生现场经验情况学生在上一年已经在建筑施工现场实习近3个月，对于施工现场施工员岗位工作内容与要求有一定的了解，对施工方案的具体内容、如何实施技术交底有了切身体会与感受。5、知识和技能的不足建筑力学、建筑结构理论知识不扎实；理论与实际脱节；分析问题和解决问题的能力不足，对于国家规范的具体要求不明确，尚未养成遵守国家规范、标准的职业习惯。五、教学设计基本原则：1、将教学内容与信息资源进行有机整合，创造一个同时具备工程体验功能、教学实施功能、学习效果评测功能和实时互动交流功能的多功能信息化教学环境。2、以管桁架结构工程施工工作过程为导向组织教学，力求做到“学做合一”，实现“做中教、做中学”。3、充分利用视频直播教室、多媒体课件和网络课程等信息化教学手段，调动学生积极性和主动性，促进学生自主学习和主动学习。教学组织：遵循学生的认知规律，以信息化学习情境为载体，以任务驱动为主线，将本单元24个学时划分为“案例导引”、“案例分析”、“确定任务”、“任务实施”、“考核评价”和“拓展提高”六个环节。教学方法、手段：1、案例教学法本情境教学开始引入工程案例或实例，引出课程重点和难点；2、过程互动教学法教学过程中使学生积极回答或做实训题；3、分阶段总结教学法内容的讲解和虚拟安装实训中，不断总结，强调重点和难点及能力需求的描述；4、“任务驱动”法，下发工作任务单，由学生分组完成，学生互评，教师考核和讲评。六、学习过程环节一：案例导引（10min）为了调动学生学习的积极性和主动性，了解职场环境与职业技能，尽量利用施工现场直播教室设备，从具备实时转播龙信集团和中南集团遍布全国近200个工地的建设情况的直播教室资源中提前选取合适的工程案例，以其实时直播图像设置学习情境，使学生在单元学习之初先对学习内容进行直观的了解和认识。环节二：案例分析（35min）利用《钢结构工程施工》国家精品课程网站动画资源，介绍所选普通管桁架工程案例的结构组成、结构特点、加工制作、施工安装等内容。环节三：确定任务（10min）下发工作任务单（包括交底记录表）：根据施工员的工作任务和课程标准的要求，本单元设置管桁架加工设备选用及制作、管桁架安装方法选择、管桁架吊装验算及支撑架计算、管桁架施工方案编制四个任务，管桁架工程图纸在本门课程开课时已下发。1、管桁架加工设备选用及制作——考核标准：正确选用加工设备；2、管桁架安装方法选择——考核标准：能确定多种安装方法，且能进行经济、技术指标对比；3、管桁架吊装验算及支撑架计算——考核标准：能正确运用3D3S等软件进行吊装验算及支撑架计算；4、管桁架施工方案编制——考核标准：方案安全、经济、合理、可行。环节四：任务实施（80min）将教学班分为4个组，任务实施以管桁架工程施工“加工制作—选定方案—施工计算—现场拼装—施工安装”的工作过程为主线进行教学实施。首先利用三维漫游动画让学生直观认识钢结构企业加工车间布置情况及钢构件加工制作设备进行直观的体验，将管桁架构件的设备性能、参数及整个加工过程以动画形式呈现给学生，激发学生的学习兴趣，促进学生自主学习和主动学习。针对给定任务由各小组组织进行管桁架加工交底和讨论其拼装方案，使学生仿佛已经置身于钢结构加工车间，以利于学生掌握设备性能参数、加工工艺、加工交底要点和拼装方法。为学生营造逼真的、具有体验功能的学习环境，以激发学生的学习兴趣，促进学生自主学习和主动学习。管桁架加工动画及交底（15min）管桁架分段拼装方案（10min）管桁架吊装验算（25min）管桁架施工交底与实施（30min）1、观看钢结构加工动画，学习加工设备性能、用途等。（10min）观看钢结构企业厂区、加工车间、设备平面布置、设备类型动画，然后讲解加工车间设备技术参数、适用范围、加工方法等内容；对典型的管桁架加工设备进行重点讲解，使学生掌握设备参数及其操作方法、加工制作工艺；2、由各小组组织进行管桁架加工交底（10min）1）结合分析本任务管桁架结构加工特点（大部分钢管截面较小，钢管最大规格为φ245×20，最小规格φ60×4）；2）加工设备的选择：根据本任务工程特点，选择HID-600MTS五维数控相贯线切割机、PB330相贯线切割机均能满足本工程加工要求；3、讨论其拼装方案（10min）1）按照小组进行管桁架加工交底，填写管桁架加工交底记录表；2）讨论其拼装方案：启发学生思考采用正拼法、卧拼法还是倒拼法更方便（环桁架采用正拼法，次桁架采用倒拼法，主桁架采用卧拼法比较合理）4、启发学生利用所学知识对给定管桁架模型进行力学和结构分析，选定安装顺序。（10min）启发学生利用所学知识对给定管桁架模型进行力学和结构分析，依据分析结论和现场施工条件情况给定两种安装方法，启发学生思考本工程是否还可以采用其他安装方法，并以动画的形式展现给学生，施工工序一目了然，结合对多种安装方法进行技术和经济指标进行对比和分析，引导学生最终选定施工方案。1）本任务管桁架具有跨度大、杆件截面小、空间刚度要求高、施工荷载的传递必须有效传递的特点，经过分析，其自重在施工过程中不可能有效传递到四根2000×2000的混凝土柱上，必须设置支撑架以承担施工过程中的管桁架自重及施工荷载。2）由于本管桁架杆件截面小，大部分杆件截面＜φ76×4，易在施工中产生较大的截面应力而产生破坏，由于主桁架荷载传递到环桁架上，故环桁架的相关施工计算更为重要。3）为降低施工措施费，引导思考支撑架取多少榀可以满足工程施工要求。方案1：安装顺序为环桁架安装——边主桁架——中主桁架（每榀主桁架设3榀支撑架，共设33榀支撑架）。——安全可靠，但措施费高方案2：安装顺序为环桁架安装——边主桁架——中主桁架（每榀主桁架跨中设1榀支撑架，当支撑架达到3榀后将第一榀支撑架移至下一榀主桁架下方，共设3榀支撑架）。——措施费少，节约90%支撑架，但安全度稍差，但经计算后仍可满足本工程安装要求经过对方案1和方案2技术、经济指标进行对比，选择方案2更为合理。方案1方案2引导学生思考可能采取的其他方案。方案3：安装顺序为环桁架安装——边主桁架——中主桁架——边主桁架（每榀主桁架跨中设2榀支撑架，支撑架下设置滑移轨道，当支撑架达到6榀后，将其中3榀支撑架滑移至下一榀主桁架下方，随着主桁架的吊装再滑移另3榀支撑架，交替实施。共设6榀支撑架）。——措施费较少，节约80%支撑架，安全度比方案2高，但多出滑移轨道的措施费，滑移过程安全度较差。5、管桁架吊装验算及支撑架计算（15min）针对选定的施工方案引导学生利用前导课程掌握的CAD和3D3S软件操作技能结合任务给定的管桁架模型进行施工支撑架的建模和计算及进行管桁架的吊装验算，使学生建立施工安全的基本概念，掌握支撑架建模、设计和管桁架吊装验算方法，由于软件工具的使用以学生建筑识图与绘图实训中已经熟悉的三维CAD建模技能为基础，非常易于掌握，可以增强学生的自信和成就感，为学生营造了具有教学实施功能的学习环境，从而突破本课程的重点和难点。1）组织学生按照给定的管桁架模型利用软件进行桁架吊装验算2）支撑架计算经计算，管桁架、支撑架均满足安装要求。（引导学生思考如果不满足要求情况下，应该如何对管桁架进行加固）6、管桁架虚拟拼装和安装（30min）1）管桁架虚拟拼装（8min）然后以图片和动画的形式结合国家规范要求进行管桁架拼装的讲解，引导学生选定合理的拼装方法，利用CAD软件结合给定模型在软件中实施管桁架拼装，避免枯燥的规范条文讲解。2）管桁架虚拟安装（22min）组织学生利用三维CAD，按照任务给定的模型以各组选定的施工工序在CAD软件中模拟支撑架设置和工程吊装以实施安装。3）最后将实际工程的施工过程形成word文档格式的施工方案，然后对照实际案例进行施工方案要点的讲解并组织各组学生进行管桁架施工安装交底。环节五：考核评价（20min）1、打开《钢结构工程施工》精品课程网站进行本子单元自测（10min）利用《钢结构工程施工》精品课程网站中的自测与考试系统对学生的基本知识和技能要点进行测试，获得学生学习情况，在网站后台中查看每一位学生的考核结果，观察整个班级的成绩分布，了解学生对各部分知识点理解和掌握情况。根据成绩分布对薄弱点再布置课后作业强化训练。2、对各组交底记录表实施教师评价（10min）环节六：拓展提高（25min）根据学生对所学知识掌握程度的观测结果，本子单元继续拓展学生学习内容，将较为复杂的“复杂管桁架结构加工与安装”工艺以动画的形式呈现给学生，同时进行讲解，起到对前面所学知识和技能进行巩固和提高的作用，从而增强学生的复杂工程施工工作适应能力。1、打开《钢结构工程施工》精品课程网站观看图片和动画（22min）2、布置作业（3min）1）对拓展的复杂管桁