工程教育專業(yè)認(rèn)證中核心理念驅(qū)動(dòng)下的“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程建設(shè)研究

郭琦 尹海軍 閆雯 汪潔

[摘 要] 從工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念與標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，以專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中目標(biāo)達(dá)成度為導(dǎo)向，對(duì)“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程建設(shè)中教學(xué)大綱修編及基于教育產(chǎn)出培養(yǎng)目標(biāo)的課程教學(xué)問題開展研究，形成了以學(xué)生為中心，培養(yǎng)解決土木工程實(shí)際問題能力的課程教學(xué)與實(shí)踐體系。

[關(guān)鍵詞] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理;專業(yè)認(rèn)證;核心理念;創(chuàng)新能力;教學(xué)模式

始于1995年的土木工程專業(yè)評(píng)估，是我國(guó)最早開始的工程類專業(yè)評(píng)估[1]。隨著2016年6月2日國(guó)際工程聯(lián)盟大會(huì)全票通過中國(guó)成為第18個(gè)《華盛頓協(xié)議》正式成員，我國(guó)的工程教育終于向國(guó)際化邁出了重要的一步，標(biāo)志著中國(guó)在國(guó)際工程教育領(lǐng)域的發(fā)言權(quán)和影響力有了實(shí)質(zhì)性提升[2]。西安建筑科技大學(xué)作為“土建老八校”之一，土木工程專業(yè)有著悠久的辦學(xué)歷史及厚重積淀，最早于1995年通過第一批評(píng)估，并將于2021年加入土木工程教育專業(yè)認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際工程教育接軌。在新形勢(shì)下，如何以工程教育專業(yè)認(rèn)證中核心理念之一的目標(biāo)導(dǎo)向（Outcome Based Education）為指導(dǎo)[3]，即充分考慮學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)產(chǎn)出成果為導(dǎo)向，促成教學(xué)相長(zhǎng)的良性循環(huán)，對(duì)土建人才的培養(yǎng)起著非常重要的作用?！盎炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”作為土木工程的一門專業(yè)主干課程，在專業(yè)認(rèn)證背景下，應(yīng)該在土木工程各專業(yè)的課程建設(shè)中發(fā)揮引領(lǐng)示范作用[4]。本文將以專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中目標(biāo)達(dá)成度為導(dǎo)向，針對(duì)我校土木工程專業(yè)道橋方向?qū)W生培養(yǎng)特點(diǎn)的教學(xué)與人才培養(yǎng)模式，對(duì)“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程教學(xué)大綱在指標(biāo)點(diǎn)細(xì)化、教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度等方面修訂完善以及基于教育產(chǎn)出培養(yǎng)目標(biāo)的課程教學(xué)等問題進(jìn)行探索研究。

一、課程大綱修編

為了保證專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的有效達(dá)成，工程認(rèn)證認(rèn)為課程所有教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的貢獻(xiàn)、課程對(duì)專業(yè)畢業(yè)要求的支撐等，都要體現(xiàn)在教學(xué)大綱之中。

（一）畢業(yè)要求“十二條”

按照工程教育認(rèn)證的新標(biāo)準(zhǔn)開展評(píng)估（認(rèn)證），須突顯以學(xué)生為本，著重基于學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)制定包含工程知識(shí)、問題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會(huì)、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理以及終身學(xué)習(xí)等十二項(xiàng)畢業(yè)要求目標(biāo)，簡(jiǎn)稱“十二條”[5]。要求專業(yè)制定的畢業(yè)要求在廣度上應(yīng)能完全覆蓋標(biāo)準(zhǔn)中“十二條”畢業(yè)要求所涉及的內(nèi)容，描述的學(xué)生能力在程度上應(yīng)不低于12項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的基本要求?！盎炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程一般在本科學(xué)制三年級(jí)時(shí)安排，此時(shí)大學(xué)生已處于高年級(jí)階段。高年級(jí)大學(xué)生的主體性地位非常突出，其主體性已有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，他們?cè)诖穗A段的學(xué)習(xí)主要是以發(fā)展性學(xué)習(xí)為主，其實(shí)質(zhì)就是學(xué)生自主性、能動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性的發(fā)揮。因此，在課程大綱的制定過程中，更應(yīng)考慮這一階段的特點(diǎn)，盡可能較為全面地支撐密切關(guān)聯(lián)的畢業(yè)要求指標(biāo)。

（二）指標(biāo)點(diǎn)細(xì)化及支撐

在認(rèn)真學(xué)習(xí)專業(yè)畢業(yè)“十二條”的基礎(chǔ)上，按照要求結(jié)合“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程特點(diǎn)，凝練出與課程緊密關(guān)聯(lián)的四大類教學(xué)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高支撐度的子指標(biāo)點(diǎn)細(xì)化。

教學(xué)目標(biāo)一：能夠正確認(rèn)識(shí)鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土特點(diǎn)及材料特性，正確掌握各類截面、構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度等受力特性和基本原理。

建立的課程目標(biāo)一與畢業(yè)要求細(xì)化指標(biāo)點(diǎn)間的支撐度關(guān)系如表1所示。

教學(xué)目標(biāo)二：能夠?qū)︿摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件、軸心受壓（拉）構(gòu)件、偏心受壓構(gòu)件、受扭構(gòu)件等進(jìn)行受力分析及建立基本公式，并正確求解。

建立的課程目標(biāo)二與畢業(yè)要求細(xì)化指標(biāo)點(diǎn)間的支撐度關(guān)系如表2所示。

教學(xué)目標(biāo)三：能夠運(yùn)用基本原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)工程中基本構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)、承載力和剛度校核，并在一定范圍內(nèi)實(shí)施優(yōu)化。

建立的課程目標(biāo)三與畢業(yè)要求細(xì)化指標(biāo)點(diǎn)間的支撐度關(guān)系如表3所示。

教學(xué)目標(biāo)四：能夠熟練使用專業(yè)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和圖集，可對(duì)鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)術(shù)語(yǔ)、圖紙進(jìn)行識(shí)讀。

建立的課程目標(biāo)四與畢業(yè)要求細(xì)化指標(biāo)點(diǎn)間的支撐度關(guān)系如表4所示。

在此基礎(chǔ)上細(xì)化教學(xué)所有環(huán)節(jié)，將教學(xué)知識(shí)點(diǎn)、課程作業(yè)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、課程考核都與畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)建立支撐關(guān)系，以保證每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都參與畢業(yè)要求的支撐。最終通過量化評(píng)價(jià)的反饋信息，通過尋找課程短板并確定需要改進(jìn)的課程能力目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)課程綱要的持續(xù)改進(jìn)。

二、基于教育產(chǎn)出培養(yǎng)目標(biāo)的課程教學(xué)

與傳統(tǒng)的評(píng)估模式不同，在土木工程教育專業(yè)認(rèn)證中的核心理念更加強(qiáng)化了畢業(yè)生的教育產(chǎn)出（教育成果）概念，這是對(duì)畢業(yè)生在畢業(yè)后5年左右能夠達(dá)到的職業(yè)和專業(yè)成就的總體描述?；谶@一理念，在“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程教學(xué)中則需向教育產(chǎn)出導(dǎo)向下的差異化分類培養(yǎng)目標(biāo)過渡。

處于高年級(jí)階段的大學(xué)生已逐漸明晰了自己的發(fā)展目標(biāo)與職業(yè)規(guī)劃，體現(xiàn)在對(duì)課程的學(xué)習(xí)熱情與精力投入方面，總體可歸為三大類：第一類為具有堅(jiān)定的繼續(xù)學(xué)術(shù)深造信念與規(guī)劃的本科學(xué)生，此類學(xué)生往往求知若渴且學(xué)有余力;第二類為對(duì)設(shè)計(jì)或施工工作具有較高熱情，以卓越工程師要求自我的本科學(xué)生，此類學(xué)生具有一定的基礎(chǔ)，對(duì)規(guī)范與實(shí)踐類專業(yè)知識(shí)興趣濃厚但缺乏深入鉆研的精神;第三類為對(duì)于自身規(guī)劃要求不高，學(xué)習(xí)中僅限于課程通過或達(dá)標(biāo)的學(xué)生。

以課程“受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算”中第3.2節(jié)“受彎構(gòu)件正截面受力全過程和破壞形態(tài)”為例，可在教學(xué)實(shí)踐中針對(duì)不同類別學(xué)生的需求，在講授“受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算中的受壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖形”過程中，實(shí)施差異化教學(xué)，進(jìn)而突顯教育產(chǎn)出培養(yǎng)目標(biāo)不同的課程教學(xué)方案。

對(duì)于第一類學(xué)生，可引導(dǎo)其主動(dòng)思考極限狀態(tài)時(shí)截面飽滿曲線形態(tài)中各層纖維發(fā)生應(yīng)力重分布的現(xiàn)象，并結(jié)合第一章中混凝土材料的物理力學(xué)性能補(bǔ)充引入幾種不同的本構(gòu)模型，要求建立微元段的分析思路，分別運(yùn)用高等數(shù)學(xué)微積分方法進(jìn)行等效參數(shù)β及γ的推導(dǎo)過程演練，從中體會(huì)等效替換的概念，培養(yǎng)其探索與創(chuàng)新精神;對(duì)于第二類學(xué)生，重點(diǎn)對(duì)“公橋規(guī)”采用的CEB-FIP模式下建立等效參數(shù)β及γ的原理掌握即可，安排學(xué)生嘗試采用二次拋物線及水平線的本構(gòu)關(guān)系計(jì)算圖式開展推導(dǎo)，進(jìn)而達(dá)到理解等效矩形應(yīng)力圖形概念的目的;對(duì)于第三類學(xué)生，可將教學(xué)重點(diǎn)放在等效矩形受壓區(qū)高度求解及教材基本公式的運(yùn)用上，對(duì)于常規(guī)范圍內(nèi)混凝土強(qiáng)度及鋼筋強(qiáng)度等級(jí)時(shí)β及γ兩參數(shù)的取值能夠查詢溯源即可。

可以看出，通過基于教育產(chǎn)出培養(yǎng)目標(biāo)的課程教學(xué)達(dá)到了因材施教、量體裁衣的教學(xué)目標(biāo)，也是對(duì)土木工程教育專業(yè)認(rèn)證中核心理念的強(qiáng)化與升華。

三、結(jié)束語(yǔ)

面向工程教育認(rèn)證，以學(xué)生在畢業(yè)五年后所能夠達(dá)到的職業(yè)和專業(yè)成就水平作為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程所有教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行一系列的改革實(shí)踐與檢驗(yàn)，通過良性循環(huán)下的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，不僅提高了學(xué)生的綜合能力與社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力，而且同時(shí)對(duì)于土木工程專業(yè)建設(shè)及學(xué)校社會(huì)聲譽(yù)起到了積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

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