優(yōu)化“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程教學(xué)方法探析

代慧娟 張淑云

【摘 要】 本文分析了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程在教學(xué)過程中存在的主要問題，并提出了具體的教學(xué)改革措施：優(yōu)選相關(guān)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》條文，并將其課程教學(xué)化；典型工程實例庫的建立及其在課程教學(xué)中的應(yīng)用；加強對工程構(gòu)造措施的掌握；建立以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程考查體系。

【關(guān)鍵詞】 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；工程應(yīng)用能力培養(yǎng)；課程建設(shè)

一、教學(xué)改革背景

在“十三五”期間，為推進高等工程教育適應(yīng)我國新型工業(yè)化和創(chuàng)新型國家建設(shè)需要，培養(yǎng)合格工程師以適應(yīng)新階段國家工業(yè)化的發(fā)展，教育部在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》重大改革項目的貫徹執(zhí)行中，提出了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，是我國高等工程教育領(lǐng)域的一項重大改革。[1]

“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”是土木工程專業(yè)必修的專業(yè)課程，是為該專業(yè)學(xué)生將來從事工程設(shè)計、施工和管理工作提供專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識的主要課程。該課程是一門理論與實際緊密聯(lián)系的課程，既有很強的工程概念，又有系統(tǒng)的科學(xué)理論。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科的基本理論和基本知識，為繼續(xù)學(xué)習(xí)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》專業(yè)課、畢業(yè)設(shè)計以及畢業(yè)后在混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科領(lǐng)域繼續(xù)學(xué)習(xí)提供堅實的基礎(chǔ)。該課程要求學(xué)生系統(tǒng)掌握：鋼筋混凝土的材料力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計原則、鋼筋混凝土各類構(gòu)件的受力性能、計算方法和配筋構(gòu)造等結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本知識。按照“卓越工程師計劃”中關(guān)于培養(yǎng)人才的相關(guān)要求，該課程在土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)中處于核心地位。

“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程具有與實際工程聯(lián)系密切的特點，通過該課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生建立起初步結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念，并具有一定的查閱、解讀規(guī)范的能力，同時具有一定的工程分析應(yīng)用能力。

二、課程特點教學(xué)現(xiàn)狀

“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程涉及的計算方法是以試驗研究為基礎(chǔ)，建立半理論半經(jīng)驗的計算公式，計算時要符合一定的基本假定，還要滿足一定的適用條件，教師講起來枯燥，學(xué)生學(xué)起來無味，且抽象難懂，由此造成學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。另外，該課程的最大特點是概念多、公式多、系數(shù)多、條件多、構(gòu)造要求多、與相關(guān)規(guī)范緊密結(jié)合并且內(nèi)容比較零散，系統(tǒng)性、邏輯性差，因而學(xué)生學(xué)習(xí)時會感到?jīng)]有規(guī)律可循。[2]主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程與以往學(xué)習(xí)的課程大有不同，該課程中涉及的計算方法是以試驗研究為基礎(chǔ)，建立半理論半經(jīng)驗的計算公式，公式的計算能夠滿足工程的設(shè)計需求即可。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中沒有轉(zhuǎn)變思維，單一注重理論及計算結(jié)果，認(rèn)為每個問題僅有唯一的標(biāo)準(zhǔn)答案，過分強調(diào)計算結(jié)果中數(shù)字的準(zhǔn)確性，不能夠理解計算結(jié)果與實際工程的聯(lián)系。

2、“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程的最大特點是概念多、公式多、系數(shù)多、條件多、構(gòu)造要求多，概念及公式易混淆。有部分學(xué)生過分依賴?yán)蠋煹恼n堂教學(xué)環(huán)節(jié)，認(rèn)為只需要做到上課聽講，到期末復(fù)習(xí)就可學(xué)習(xí)好這門課程，在平時的教學(xué)過程中沒有做好復(fù)習(xí)及預(yù)習(xí)，課后對書中的概念及知識點沒有理解吸收，對公式的來龍去脈弄不清楚，甚至混淆公式中字母的含義，對部分構(gòu)件的設(shè)計過程及設(shè)計步驟理不清楚，計算過程中的每一步驟所對應(yīng)的工程含義不能理解。

3、“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程的連貫性較強，前面章節(jié)的內(nèi)容是后續(xù)章節(jié)的基礎(chǔ)。諸如如果能夠理解單筋矩形截面受彎構(gòu)件承載力計算公式的建立過程及思路，則在學(xué)習(xí)雙筋矩形截面受彎構(gòu)件承載力計算公式及偏心受壓構(gòu)件承載力計算公式時則順理成章，但如果前面章節(jié)的內(nèi)容掌握不好，學(xué)生在學(xué)習(xí)后續(xù)章節(jié)時則會更加吃力，導(dǎo)致部分同學(xué)喪失學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

4、“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程在學(xué)習(xí)的過程中，需要用到結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科的相關(guān)知識，部分同學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程掌握較差，諸如涉及到平面內(nèi)、平面外構(gòu)件的空間形態(tài)等抽象概念不能理解，對負(fù)責(zé)截面的力學(xué)參數(shù)不能夠準(zhǔn)確的求解，同時對混凝土結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件無法與結(jié)構(gòu)力學(xué)中的力學(xué)模型相聯(lián)系。

三、課程教學(xué)中存在的問題

結(jié)合在實際教學(xué)過程中的體會，“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程在教學(xué)過程中存在如下幾個方面的問題：

1、課程教學(xué)過程中僅注重對基本公式的講解，關(guān)注學(xué)生對基本公式的應(yīng)用，計算結(jié)果是否正確等問題，忽略了對結(jié)構(gòu)構(gòu)造及實際施工過程中的問題，且在課堂教學(xué)過程中與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》聯(lián)系不夠密切；

2、在課堂教學(xué)過程中只注重對教材中知識點的講解，與實際工程的聯(lián)系不夠密切，學(xué)生不能夠很好地將所學(xué)的知識與實際工程相結(jié)合；

3、目前在考查學(xué)生的知識掌握情況時，主要采用的是單一的知識點考查式的考試方法，不利于學(xué)生對知識的理解及其工程應(yīng)用能力的提高。

四、教學(xué)改革措施

1、優(yōu)選相關(guān)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》條文，并將其課程教學(xué)化

“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”是一門實踐性強且與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》結(jié)合緊密的課程，該課程是對規(guī)范的解釋、細(xì)化及延伸。教師在教學(xué)過程中不能局限于對教材中知識的介紹和講解，還要將與課程內(nèi)容相關(guān)的具體條文給學(xué)生進行講解，并結(jié)合一定的工程實例，培養(yǎng)學(xué)生具備按照規(guī)范設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件及處理實際工程問題的能力。

首先需要結(jié)合“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程內(nèi)容，考慮學(xué)生的理解與接受能力，在深入理解規(guī)范條文的基礎(chǔ)上，選擇確定適用于課程教學(xué)的規(guī)范設(shè)計條文；其次，需要將所確定的相關(guān)規(guī)范條文進行擴展闡述，將其課程教學(xué)化，以能夠通過課程教學(xué)語言深入淺出地講解給學(xué)生。

諸如2010版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》以耐久性要求定義混凝土保護層，特別是最小保護層厚度確定原則與之前有較大的變化。在教學(xué)過程中不僅需要給學(xué)生講授混凝土保護層的定義，還要給學(xué)生講解新、舊規(guī)范規(guī)定的不同以及調(diào)整的原因，給出具體的計算實例讓學(xué)生進行練習(xí)，促使學(xué)生更夠更加深入地理解這一概念并且能夠正確地進行運用。

2、典型工程實例庫的建立及其在課程教學(xué)中的應(yīng)用

結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，選取典型的工程實例，直觀地將課程內(nèi)容引入進實際工程中。一方面，深化學(xué)生對知識的理解；另一方面，提高學(xué)生的知識運用意識與能力。

以受彎構(gòu)件為例，首先進行案例教學(xué)準(zhǔn)備，查閱相關(guān)資料，搜集實際工程中典型梁破壞實例及圖片，在課堂中展示給學(xué)生，并且引導(dǎo)學(xué)生思考引起梁破壞的原因，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

學(xué)生進行梁受彎破壞的現(xiàn)場試驗或者觀看視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察裂縫的開展過程以及梁的破壞過程，在試驗結(jié)束后，讓學(xué)生對試驗數(shù)據(jù)進行處理，分析梁的應(yīng)變片數(shù)據(jù)及荷載-位移曲線。

引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)過的力學(xué)知識以及觀察的試驗現(xiàn)象，分析梁的破壞機理，建立計算簡圖及正截面破壞的承載力計算公式。

結(jié)合承載力計算公式及規(guī)范中關(guān)于梁的構(gòu)造規(guī)定，綜合運用計算公式，

3、加強對工程構(gòu)造措施的掌握

由于混凝土材料的非均質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計的非絕對理論化特性，在工程結(jié)構(gòu)中完全依賴于計算設(shè)計難以完全確保結(jié)構(gòu)的安全性、適用性與耐久性。因此，相對于計算設(shè)計而言，構(gòu)造措施同等重要。在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)給學(xué)生強調(diào)并使學(xué)生理解工程構(gòu)造的重要性。諸如在進行單筋矩形截面正截面受彎承載力計算中，諸如材料的選擇：鋼筋的類型、鋼筋的直徑、混凝土的強度等級；截面尺寸的選擇；在完成配筋計算后，進行具體配筋時，對于鋼筋的根數(shù)、鋼筋的凈距等都有具體的構(gòu)造措施的相關(guān)規(guī)定和要求。在進行斜截面受剪承載力計算過程中，尚需考慮箍筋直徑、箍筋間距的最小及最大值等亦有相關(guān)的規(guī)定和要求。在教學(xué)過程中，不僅要讓學(xué)生掌握各類受力構(gòu)件配筋計算的方法，尚需讓學(xué)生理解工程構(gòu)造的重要性及具體的措施。此外，多在教學(xué)過程中列舉工程實例，諸如在給學(xué)生講解單筋矩形截面梁正截面受彎承載力計算時，可列舉一根實際完成的梁，為學(xué)生講解配筋計算及構(gòu)造措施在設(shè)計工程中的具體體現(xiàn)。

4、建立以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程考查體系

圍繞提高學(xué)生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，革新現(xiàn)有的單純知識點考試式的課程考查方式，增加知識應(yīng)用能力的啟發(fā)性考查，有意識地激發(fā)學(xué)生重視知識的運用，建立以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程考查體系。

鑒于工程應(yīng)用能力培養(yǎng)是一項長期性的工作，因此，應(yīng)加強對學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)的過程控制。采用工程案例分析、工程質(zhì)量評估探討、調(diào)研等多種考核方式，將學(xué)生理解和應(yīng)用課程所學(xué)專業(yè)知識解決實際工程問題的能力作為考核的核心內(nèi)容。

采用半閉卷、半開卷的形式。對需要學(xué)生掌握的概念、理論等部分采用閉卷的形式，對那些結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中需要用到的復(fù)雜公式及表格可以不要求學(xué)生記憶、只要求應(yīng)用的部分可采用開卷的形式。

五、結(jié)論

1、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程的特點包括：公式多，字母多，概念多，與實際工程聯(lián)系密切、公式的適用條件多，構(gòu)造要求多且與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》聯(lián)系緊密等特點。

2、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程在教學(xué)過程中存在：教學(xué)內(nèi)容注重公式的應(yīng)用而不重視基本概念和構(gòu)造措施的理解、教學(xué)過程中忽略了理論與實踐的結(jié)合、采用的考核方式不利于學(xué)生對知識的理解及其工程應(yīng)用能力的提高。

3、本文結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程的特點及在教學(xué)過程中存在的問題，提出了具體的教學(xué)改革措施：①基于“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)選相關(guān)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》條文，并將其課程教學(xué)化；②建立典型的工程實例庫并應(yīng)用在課程教學(xué)中；③加強對工程構(gòu)造措施的掌握；④建立以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的課程考查體系。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 宋巖.基于卓越工程師計劃的“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”課程教學(xué)改革[J]. 蘭州教育學(xué)院學(xué)報，2013.29（12）83～84+87.

[2] 周孝軍，楊 虹，伍 平.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程教學(xué)探討[J].教育教學(xué)論壇，2015.41（10）150～152.

【作者簡介】

代慧娟（1985.10-），河南洛陽人，任職于西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，研究方向：混凝土課程建設(shè).

張淑云，（1972.8-），任職于西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，研究方向：混凝土課程建設(shè).