研究生層次的鋼與混凝土組合結構課程教學與研究

王威　薛建陽　白國良

摘要：結合鋼與混凝土組合結構課程特點，文章提出了強化課程建設、提升教學效果的方法與對策，即：以教材建設、課件制作為抓手，創新課堂教學模式和考核方式，增設工程實踐環節與專題講座。

關鍵詞：研究生教學；組合結構；課程建設；教學效果

中圖分類號：G643；TU37 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2015）03-0095-03

一、鋼與混凝土組合結構課程基本情況

鋼與混凝土組合結構是繼木結構、砌體結構、鋼結構及鋼筋混凝土結構之后發展起來的一種新型結構，具有承載能力高、剛度大、延性和抗震性能好等優點，目前已廣泛應用于房屋建筑、橋梁工程及土木工程領域。鋼與混凝土組合結構課程可以拓寬學生知識面，培養學生應用和研究新型結構的創新能力。西安建筑科技大學土木工程學院鋼與混凝土組合結構課程是為研究生開設的選修課，每屆選修人數超過百人。在長期的教學實踐過程中，筆者及時總結課程教學工作經驗

[1-6]，對組合結構課程建設與教學環節中存在的問題，進行深入的探索和研究，以求獲得更好的教學效果。

二、鋼與混凝土組合結構課程的特點

（一）復雜公式多，算例多

鋼與混凝土組合結構課程包括壓型鋼板與混凝土組合樓板、鋼與混凝土組合梁、型鋼混凝土結構、鋼管混凝土結構、混合結構體系等主要內容，每部分的內容都獨具特點，以致學生感到學習難度較大。此外，該課程內容既有設計計算理論，又有構造措施規定；既有理論推導，又有經驗公式，相對其他課程也較為復雜。

（二）綜合性強

鋼與混凝土組合結構課程以混凝土結構和鋼結構兩門專業課程為基礎，前者與后者在內容上密切相關。比如型鋼混凝土結構的基本理論及構造措施大多基于混凝土結構設計原理，而鋼管混凝土結構的基本原理及構造措施基于鋼結構設計原理。同時，組合結構由于應用廣泛，該課程內容還與高層建筑結構、橋梁工程、特種結構等專業課程內容有交織。

（三）緊密結合工程實際

鋼與混凝土組合結構課程的專業性較強。因高層、超高層建筑大多采用組合或混合結構，故該課程許多知識點來源于工程應用的實際需要，許多結構構件的受力性能不能完全由理論來描述，往往需要借助試驗研究進行結構分析，設計計算公式引用了大量試驗擬合結果得出的經驗公式和修正系數。如在教學中，不注意講解試驗依據，不緊密結合實際工程，學生就可能無法理解組合結構基本理論及設計方法的建立過程，在應用中可能會導致錯誤的結果。

（四）不斷融入新技術新工藝

不管是鋼結構方向，還是混凝土結構方向，或是施工技術、耐久性、抗火等諸多研究方向的學者，都較重視并積極開展鋼與混凝土組合結構相關的課題研究，提出許多新問題、新思路，相關的新技術、新方法、新公式也不斷涌現，并在實踐中加以應用。譬如型鋼再生混凝土框架結構、不銹鋼鋼管混凝土框架結構及節點、型鋼混凝土異形柱框架、鋼板混凝土剪力墻結構、槽型鋼板混凝土組合梁等中的新構件、新結構等。所以，該課程的教學內容要緊跟學科發展前沿，不斷更新，特別是瞄準組合結構發展的前沿研究熱點，與時俱進，理論與實際緊密結合，讓學生學以致用。

三、強化鋼與混凝土組合結構課程建設

（一）教材建設

教材選用要求：內容系統、先進、適用。要涵蓋組合結構及其構件的計算理論、設計方法和構造措施，以及混合結構的特點和基本設計原則。內容編寫要由淺入深，循序漸進，重點突出，基本概念論述清楚。學院5年前采用的教材為：趙鴻鐵主編、張素梅副主編的《組合結構設計原理》教材[7]。近5年選用的教材為：薛建陽主編的《鋼與混凝土組合結構設計原理》和《組合結構設計原理》這兩本教材[8-9]。對專業碩士生而言，主要以建工出版社的教材為主。推薦的參考書是：《鋼與混凝土組合結構設計指導與實例精選》[10]和《鋼與混凝土組合結構原理與實例》[11]。從目前教學要求來看，教材課時和內容安排都比較合理。

（二）師資隊伍建設

開展課堂教學的有2名教授、1名副教授，教學梯隊中還有2名教授、3名副教授作為預備師資。主講教師根據教學大綱和教學計劃，協調分工，要求做到：一是課程內容新穎，緊扣學科發展前沿、教學改革成果和人才培養需要，注重內容的系統性和先進性；注重學生理論知識和工程實踐的結合。二是教學內容與教師科研內容的恰當結合，注重科研對教學的促進作用。對學科發展方向應把握準確，在教學中不斷更新課程內容。

（三）課程教學網站建設

目前學院鋼與混凝土組合結構課程是陜西省級精品課程，應建立獨立的課程教學網址，并加強網站建設，供學生瀏覽學習。

四、創新教學方法，提高課程教學效果

（一）課堂教學與國家現行設計施工標準相一致

在教學過程中，結合現行有關設計及施工標準進行講解，并引導學生學習、掌握、應用相關規程，使學生畢業后能盡快適應實際工程的需要。

（二）重視課程教學與實際工程的緊密結合

組織學生到施工工地進行現場教學，請有經驗的工地技術人員講課。實踐證明：通過一系列的隨堂實踐教學，增強了學生的感性認識，加深了學生對書本知識的理解，現場教學是提高教學效果的有效的途徑。

（三）體現結構計算的重要性

實際工程中的結構計算往往是計算機計算，因此，應將應用現有商業軟件（如PKPM，ETABS等）進行工程結構計算作為實踐性環節的重要內容，為學生將來的工作實踐打下一定的基礎。 在對組合結構的基本理論進行講解的基礎上，應重點講解結構計算的手算方法，教學過程中要充分體現結構計算的重要性。

（四）考核方式效果分析

鋼與混凝土組合結構課程考核方式一般包括閉卷考試、開卷考試和考察。由于組合結構課程內容多，公式多，符號多，連接構造復雜，因此閉卷考核方式對研究生來說難度偏大，且考試內容不能涵蓋大多數知識點，也不利于學生分析能力的培養。采用讀書報告的考察方式又過于簡單，學生上交的讀書報告基本上是抄襲課本和參考書，沒有學生的獨立思考，也很少有學生能提出自己的獨到見解，所以考察的效果也不理想。近年來，該課程考核采用開卷考試的方式，讓學生帶上正式出版的教材和各類參考資料參考，教師命題，安排2.5-3小時考試，考核成績結合平時成績，按一定比例折算出總評成績。

五、強化課程建設

（一）更新充實教學內容

沒有一本教材能完全滿足特定專業研究生的教學需求，因此，教學內容應有針對性地進行調整，力求主次分明，重點突出。在學時有余的情況下，可增加外包鋼和外包鋼加固混凝土結構、槽型鋼—混凝土組合梁、鋼板—混凝土組合加固技術等方面的內容。

（二）補充與修改課件

課程教材變化后，PPT課件卻未能完全跟上新教材的變化。為此，可補充空缺的鋼管混凝土結構等章節。對已經有的內容，譬如型鋼混凝土結構也應作進一步的修改。新建組合結構發展很快，所以對混合結構設計章節應調整，甚至對最新的組合結構類型也應作介紹，設計建造的最新情況可以專題的形式進行講解，以幫助研究生了解和掌握相關知識。

（三）改變考核方式

在專碩課程教學中，加強教師與學生的互動。要求學生根據對組合結構的理解，結合自己具體的研究課題，制作5～10分鐘的PPT進行講解，由主講教師點評，其他學生可以提問，然后打分，作為考核依據。這一考核方式效果較好。

（四）調整授課模式

以往把研究生分為3個班，其中兩個班以學術型研究生為主，另一個班以專業學位研究生為主，分別由3位主講教師分班授課。為了發揮各教師的專業特長，讓所有研究生接受同等程度的教學，最近將3個班合并，由小班調整成大班，3位主講教師分工講授，教學效果也比較理想。今后是否再分成小班授課，視現有教學情況，再提出可行的改進措施。

六、結語

本文以西安建筑科技大學土木工程學院為例，對研究生層次的鋼與混凝土組合結構課程教學進行了探討，主要從課程特點、課程建設、教學效果、教學方法與考核辦法等方面，提出了存在的問題及其對策措施。

目前該課程建設與教學中值得注意的問題是：在制作、更新了PPT課件后，還應將現有教材及輔導教材修訂為立體化教材；授課的多媒體課件，在圖片、動態模擬等方面有待進一步改進。精品課程網站要保持內容的不斷更新，課程網站的師生互動、要點內容、網絡教學資源等部分還需要進一步修訂。學科優勢和實驗室資源未充分利用，需要進一步加強實踐性教學環節（如結合實際工程的大作業），以切實培養學生的工程實踐能力。

總之，今后課程教學尤其要抓好以下工作：一是教材建設方面，把補充缺失章節的課件作為課程建設的抓手。二是授課教師隊伍要注意老中青相結合，做好傳幫帶。三是重視課程網站建設。四是課堂教學要與國家現行有關設計施工標準相適應，強化課程教學與實際工程的緊密結合，教學過程中要充分體現結構計算的重要性。五是針對專碩與學碩及博士生的不同特點，改革授課模式和考核方式。

參考文獻：

[1]薛建陽，王威，徐善華.工程管理類《混凝土及砌體結構》課的教學實踐與思考[J].建筑結構，2008，38（S1）：90-92.

[2]王威，姚繼濤.指導土木工程專業畢業設計的實踐與思考——以鋼筋混凝土剪力墻高層住宅設計計算為例[J].高等建筑教育，2007，16（5）：140-143.

[3]王威，梁興文.有效提升《混凝土結構設計》課程教學質量的方法與實踐[J].重慶大學學報：社科版，2007，13（S1）：117-119.

[4]王威，史慶軒，梁興文，趙歆冬.《高層建筑結構設計》課的教學實踐與思考[J].建筑結構，2008，38（S1）：187-191.

[5]王威，馬樂為，薛建陽，姚繼濤.提升《砌體結構》課堂教學質量的方法與實踐[J].建筑結構，2008，38（S1）：249-250，254.

[6]馬樂為，王威，梁興文.關于提高土木工程專業畢業設計質量的建議[J].建筑結構，2008，38（S1）：301-302.

[7]趙鴻鐵，張素梅.組合結構設計原理[M].北京：科學出版社，2005.

[8]薛建陽.鋼與混凝土組合結構設計原理[M].北京：科學出版社，2010.

[9]薛建陽.組合結構設計原理[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[10]聶建國，樊健生.鋼與混凝土組合結構設計指導與實例精選[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[11]聶建國.鋼與混凝土組合結構原理與實例[M].北京：科學出版社，2009.

（編輯 王 宣）