水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在港航專業(yè)中的教學(xué)研討

劉偉 劉楠

摘 要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是大土木類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，在港口、航道及海岸工程專業(yè)中，該課增加水工二字，又獨(dú)具特性。本文通過分析、討論教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐等一系列教學(xué)改革，讓學(xué)生在有限學(xué)時(shí)內(nèi)，牢固掌握水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論，有效提高學(xué)生工程實(shí)踐應(yīng)用的能力，為培養(yǎng)專業(yè)的港航人才做準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞：水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); 教學(xué)改革; 港航專業(yè)

中圖分類號(hào)：TV33-4 ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2019）03-162-002

1.課程教學(xué)現(xiàn)狀

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高等學(xué)校港口、航道與海岸工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于水利工程、港口工程、近海工程等，與一般土木工程類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容高度重合，但又獨(dú)具特點(diǎn)，其對(duì)結(jié)構(gòu)限裂和裂縫開展寬度有更高的要求。該課程要求學(xué)生在掌握三大力學(xué)及一定的高數(shù)知識(shí)基礎(chǔ)上，理解和掌握水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本理論，并在確定相關(guān)規(guī)范計(jì)算公式來源的基礎(chǔ)上進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是一門理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的應(yīng)用性學(xué)科。

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程公式、圖表、規(guī)范條文較多，具有內(nèi)容豐富、知識(shí)點(diǎn)細(xì)而繁、構(gòu)造形式復(fù)雜、與工程實(shí)際聯(lián)系密切、工程應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，按照現(xiàn)行本科教學(xué)大綱的要求，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)的學(xué)時(shí)相對(duì)有限，教師課堂教學(xué)的時(shí)間主要用于對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本理論知識(shí)的講解，沒有足夠的時(shí)間加強(qiáng)學(xué)生的力學(xué)知識(shí)，并把理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。多年教學(xué)以來，在眾多專業(yè)課中，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的考試成績(jī)一般，其課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生來說也是較難的考驗(yàn)，且在后續(xù)課程港口水工建筑物課程設(shè)計(jì)及最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生表現(xiàn)出了對(duì)本課程知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用掌握的并不熟練。此外，港航工程采用的國(guó)家規(guī)范是《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS151-2011），但考慮到本專業(yè)學(xué)生有很大部分從事水利工程，在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，還有電力系統(tǒng)的《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5057-2009），和水利系統(tǒng)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008），在授課過程中也要涉及到不同規(guī)范的區(qū)別，更增添了課程的難度。如何盡可能在有限學(xué)時(shí)內(nèi)，幫助學(xué)生牢固掌握水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本理論，同時(shí)有效地提高學(xué)生在港航工程、水利工程中的實(shí)踐應(yīng)用能力，是水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)研究的重要課題。這對(duì)學(xué)生畢業(yè)后盡快適應(yīng)社會(huì)對(duì)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)人才的需求有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.課程改革理念及思路

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的改革將通過合理安排學(xué)時(shí)，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)并重等幾個(gè)方面入手，使學(xué)生扎實(shí)掌握水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本理論，并具備其充分應(yīng)用到水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中去的能力。

2.1教學(xué)內(nèi)容改革

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容多，知識(shí)點(diǎn)多，涉及面廣，而教學(xué)學(xué)時(shí)有限，因此，教學(xué)中要精簡(jiǎn)內(nèi)容，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外著名工程進(jìn)行講解，如三峽工程、港珠澳大橋、迪拜第一樓哈利法塔等，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，提升學(xué)生的專業(yè)榮譽(yù)感，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。同時(shí)，適當(dāng)補(bǔ)充教材中沒有的新知識(shí)和學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)信息，拓寬學(xué)生視野。精簡(jiǎn)、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，突出講解重點(diǎn)理論，講透難點(diǎn)知識(shí)，避免教學(xué)資源的浪費(fèi)。在精簡(jiǎn)課程內(nèi)容的同時(shí)適當(dāng)增加當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的高新技術(shù)研究及其在實(shí)際工程中的應(yīng)用，鼓勵(lì)學(xué)生去搜集相關(guān)信息，拓展學(xué)生思維，增加學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在學(xué)生的短期發(fā)展上，為參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽等校內(nèi)外比賽提供知識(shí)儲(chǔ)備，長(zhǎng)期發(fā)展上，則為學(xué)生的職業(yè)規(guī)劃添磚加瓦。如利用建筑信息模型（BIM）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、裝配、運(yùn)維的信息交互和共享。

2.2教學(xué)方法改革

2.2.1精煉課堂。（1）充分研究教材內(nèi)容與前后課程的銜接，簡(jiǎn)單回顧已學(xué)知識(shí)，提煉新知識(shí)點(diǎn)。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在先導(dǎo)課材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑材料等專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上，探討鋼筋混凝土材料在工程中如何設(shè)計(jì)及施工的課程。為在有限學(xué)時(shí)達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)確定的目標(biāo)，教師必須強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)，提煉知識(shí)點(diǎn)。例如鋼材和混凝土材料的力學(xué)性能及指標(biāo)，先導(dǎo)課中已經(jīng)都有充分講授，那么在這節(jié)課中，在復(fù)習(xí)舊知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討鋼材和混凝土的區(qū)別及兩材料如何通過粘結(jié)共同工作。又如水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件正截面承載力是基于材料力學(xué)中的平截面假定進(jìn)行分析的，可簡(jiǎn)單回顧平截面假定的含義，重點(diǎn)放到該假定在本節(jié)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用上。此外，對(duì)于港航學(xué)生而言，還要注意各規(guī)范之間的區(qū)別，并明白這些區(qū)別并不是根本性的理論的區(qū)別，而只是一些小差異。

（2）準(zhǔn)備試驗(yàn)視頻及工程案例。在本課程中，各鋼筋混凝土構(gòu)件受力后破壞的形態(tài)均有相應(yīng)視頻可供學(xué)生觀看，使學(xué)生直觀立體地了解各鋼筋混凝土構(gòu)件從未開裂-開裂-裂縫開展-混凝土構(gòu)件破壞的步驟，觀察裂縫出現(xiàn)的位置、裂縫開展的趨勢(shì)以及裂縫的間距，使其與理論相結(jié)合，理解配筋量及配筋的位置對(duì)按兩種極限狀態(tài)設(shè)計(jì)鋼筋混凝土構(gòu)件的意義。此外，還要提供同理論配套的工程案例供學(xué)生學(xué)習(xí)和思考。恰當(dāng)?shù)墓こ贪咐梢詷O大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)的興趣。學(xué)生通過對(duì)比分析自己的設(shè)計(jì)同工程案例設(shè)計(jì)之間的差別，可發(fā)現(xiàn)不足，增強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解，豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高解決工程實(shí)際問題的能力。例如在繪制配筋圖時(shí)，有些同學(xué)繪制的箍筋和縱向受力筋有很大距離，為什么這樣繪制不行？通過對(duì)比案例中的配筋圖，及鋼筋骨架的立體圖，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤，并更加深入地理解箍筋的作用。又如在工程監(jiān)理時(shí)，發(fā)現(xiàn)有工人貪圖方便，違規(guī)使用海沙制作鋼筋混凝土構(gòu)件，敦促學(xué)生思考這樣做為什么不可行。通過思考，使學(xué)生掌握了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性要求中的具體知識(shí)。通過種種實(shí)際工程案例，使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情極大提高，知識(shí)點(diǎn)的掌握更加牢固，將課堂知識(shí)轉(zhuǎn)化成學(xué)生的內(nèi)功，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與能力系統(tǒng)的自我建構(gòu)。

（3）課件編寫。目前課堂授課主要采用PPT形式。這種方式傳授知識(shí)量大，隨著幻燈片的播放，學(xué)生容易前后知識(shí)點(diǎn)失去聯(lián)系，愛走神犯困。那么在課件的編寫上要充分注意這個(gè)問題。如繪制本節(jié)課的內(nèi)容流程圖，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解都將從這個(gè)流程圖上調(diào)動(dòng)出來;將學(xué)習(xí)目標(biāo)、重難點(diǎn)清楚地進(jìn)行色彩標(biāo)記，精簡(jiǎn)文字;播放小動(dòng)畫模擬荷載作用下構(gòu)件的應(yīng)力-應(yīng)變變化等，通過充分調(diào)動(dòng)視覺、聽覺來吸引學(xué)生關(guān)注等。這些小技巧雖然會(huì)需要教師付出較多時(shí)間和精力，但能幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

2.2.2網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。基于當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用，我校建立了便于師生溝通的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)除了可實(shí)現(xiàn)學(xué)生布置作業(yè)、發(fā)布PPT課件、發(fā)表論點(diǎn)等基本功能外，教師還可設(shè)置連接網(wǎng)絡(luò)資源如國(guó)家精品課程作為學(xué)生的課外知識(shí)延展、上傳有爭(zhēng)議的課程前沿問題作為論點(diǎn)供學(xué)生討論、提供各種相關(guān)規(guī)范和職業(yè)考試試題供有余力的學(xué)生學(xué)習(xí)和探索。

借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，將學(xué)習(xí)內(nèi)容細(xì)分、將相關(guān)知識(shí)拓展，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)效益。通過踴躍留言、發(fā)帖討論、給教師發(fā)私信等方式，開展互助式學(xué)習(xí)和自助式學(xué)習(xí)，使學(xué)生得到最大化的幫助，快速解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，積極思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性。

2.2.3實(shí)踐教學(xué)。目前，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。但在大三暑期的專業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)，學(xué)生們普遍會(huì)接觸到水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工、檢測(cè)、監(jiān)理等工作。

（1）課程設(shè)計(jì)。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)安排在課程結(jié)束后的學(xué)期末進(jìn)行，是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)的主要實(shí)踐性環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)是對(duì)課程知識(shí)的綜合應(yīng)用。從荷載設(shè)計(jì)值的計(jì)算、最不利荷載組合、縱橫向鋼筋的配置、彎矩和剪力包絡(luò)圖的繪制及最終的施工圖設(shè)計(jì)都有涉及。因此在授課過程中就注重把相關(guān)知識(shí)放到大設(shè)計(jì)中去講解，比如在進(jìn)行縱向鋼筋的配置時(shí)，可選擇的鋼筋組合不是唯一的，這時(shí)給同學(xué)們鋪墊一下，在隨后進(jìn)行斜截面受剪鋼筋的配置時(shí)，為了方便橫向鋼筋抗剪彎起，就可以回到前面例題找到縱向鋼筋的最佳配置方案。通過聯(lián)系前后知識(shí)點(diǎn)的這種教學(xué)方式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中建立工程整體的概念，提高了將理論知識(shí)運(yùn)用于工程實(shí)際的能力，可取得良好的教學(xué)效果。

（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)。港航專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)一般是進(jìn)行碼頭、防波堤、人工島、護(hù)岸、船閘等水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這些都會(huì)使用到水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的知識(shí)。通過水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中理論與工程實(shí)例相結(jié)合的精心培養(yǎng)，學(xué)生的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力得到了很好的鍛煉，在面對(duì)綜合性應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候就可以得心應(yīng)手，一氣呵成。

此外，結(jié)合學(xué)生實(shí)習(xí)期間涉及到的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)知識(shí)，請(qǐng)實(shí)習(xí)歸來的學(xué)生以講座問答的形式對(duì)下一級(jí)學(xué)生進(jìn)行講解，強(qiáng)調(diào)課程中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際工程中的作用和意義，極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，起到事半功倍的效果。

2.3課堂教學(xué)方式改革

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程的課堂教學(xué)模式目前是PPT教學(xué)，雖然動(dòng)畫演示非常清楚，但由于燈光昏暗，學(xué)生視覺疲勞，注意力不容易集中，且容易犯困。因此，在改革后的課堂教學(xué)模式中，將采用以教師PPT教學(xué)為主，以板書為輔，學(xué)生參與討論的課堂教學(xué)模式，對(duì)板書不能體現(xiàn)的內(nèi)容，如工程圖片、表格、模型等，通過PPT向?qū)W生展示。而公式推導(dǎo)，力學(xué)知識(shí)分析，則以板書步驟分解和PPT動(dòng)畫相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。在知識(shí)點(diǎn)的講解結(jié)束后，提出歷年來學(xué)生容易出錯(cuò)混淆的問題，讓學(xué)生討論，自己找到問題的解決方法，教師給予分析點(diǎn)評(píng)，充分鼓勵(lì)和認(rèn)可學(xué)生的努力思考。

另外，課堂練習(xí)是水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。課堂練習(xí)將以工程實(shí)例為原型，結(jié)合水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，講解實(shí)際工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

2.4成績(jī)?cè)u(píng)定系統(tǒng)改革

學(xué)習(xí)的目的是應(yīng)用，因此，改變以往傳統(tǒng)的期末考試成績(jī)（70%）加平時(shí)成績(jī)（30%，出勤、作業(yè)各占15%）評(píng)定方式，采用期末考試（50%）、平時(shí)成績(jī)（30%）及過程考核（20%）的形式，最終的成績(jī)由三部分組成：

第一部分采用閉卷考試的形式，主要考查學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的掌握情況，占總成績(jī)的50%;第二部分考核主要為平時(shí)表現(xiàn)，通過詳細(xì)記錄學(xué)生平時(shí)的出勤，對(duì)學(xué)生作業(yè)完成情況及課堂回答問題的情況，其中作業(yè)完成情況通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行考核，學(xué)生上交作業(yè)與否，作業(yè)完成情況如何，統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確，節(jié)省教師工作量;第三部分進(jìn)行過程考核，主要考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活應(yīng)用和應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決具體問題的能力，該考核是將本課程內(nèi)容按教學(xué)周分為幾部分，分別給出相關(guān)工程問題進(jìn)行考核，允許學(xué)生看書和例題來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既考核了學(xué)生的掌握情況，也加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，回顧了幾周以來的學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解自己對(duì)該部分內(nèi)容掌握的不足和缺陷，及時(shí)查缺補(bǔ)漏。同樣，本部分考核通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)完成。

3.結(jié)論

通過對(duì)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程進(jìn)行四個(gè)方面改革，理論結(jié)合實(shí)踐，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力、享受學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，掌握基礎(chǔ)的鋼混結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，具備一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為將來的職業(yè)生涯做好準(zhǔn)備。