“水工鋼筋混凝土結構學”課程教學改革

韓愛紅+傅建+張曉燕

摘要：本文主要介紹“水工鋼筋混凝土結構”課程的主要內容，通過在理論教學過程中采用現實生活生動對比法，將多媒體技術同傳統教學有機結合起來，并在教育教學過程中加強工程安全意識和標準規范的融入，增強對學生綜合能力的培養，努力使課程教學內容適應市場對“卓越工程師”的需求。

關鍵詞：水工鋼筋混凝土結構學;課程教學;教學改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）20-0112-02

“水工鋼筋混凝土結構學”是華北水利水電大學水利類專業必修的專業基礎課，是一門實踐性很強，與現行規范、規程等有關的專業基礎課。通過本課程的學習，讓學生了解本學科的發展方向和研究進展，掌握水工鋼筋混凝土結構構件設計的基本理論、設計方法和構造知識，并能正確理解、規范使用，從而培養學生從事結構設計的基本技術技能，為以后學習有關專業課程和從事水工鋼筋混凝土結構設計工作打下堅實的基礎。考慮專業方向不同，該課程有48學時和64學時兩種授課計劃，主要講授：混凝土結構材料的性能，設計原則，受力構件（受彎、受壓、受拉、受扭）的破壞特征及設計方法，鋼筋混凝土構件的抗裂、裂縫寬度和構件撓度驗算，鋼筋混凝土肋形結構及剛架結構設計，預應力混凝土基本概念（48學時的不講）等[1]。

2010年6月，教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”;2013年6月，我國成為《華盛頓協議》的預備成員，工程教育（專業）認證進入了實質性的實施階段;近年來，相關專業注冊工程師執業資格制度逐漸完善。這些制度的制定和實施更好地滿足經濟社會發展對高素質創新性人才的需要，作為實踐性極強的《水工鋼筋混凝土結構學》課程，如何適應市場對工程師的需求，構建合理的教學模式，是教學工作者需要深思的問題。根據多年的課堂理論教學和工程實踐，作者對該課程的教學模式提出了幾點建議。

一、課程內容總介紹

混凝土結構課程具有內容多、涉及面廣、經驗強、公式多、符號多、構造規定多、實踐性強的特點。既有理論推導，又有試驗研究，同時還與規范、工程實際聯系密切，因此教學難度較大，對于沒有實際工程經驗的學生來說，理解和掌握該課程的難度較大[2]。為了使學生理解和掌握結構系統概念，了解本課程的主要層次關系，從全局把握學習重點，理清學習思路，本文把該課程的內容比作競技運動會，荷載效應和結構抗力就是參賽團隊間的PK，具體對比如表1所示。通過這種對比方式，同學們都能從整體上了解該課程的主要內容。

二、現實生活生動對比法

水工鋼筋混凝土結構這門課程里面有很多比較抽象的概念，學生理解起來比較困難，很難記憶。針對這種現象，作者采用了現實生活生動對比法，把學生身邊的事情和見聞融入到課程內容的記憶中來，起到了良好的效果。例如：（1）課程的全部內容相當于兩個選手的比賽，即結構抗力和荷載效應的PK;（2）光面鋼筋和變形鋼筋粘結力的組成用釘入木料中的普通釘和螺絲釘的差別來理解;（3）偶然荷載用“中大彩票”來對比，只不過偶然荷載是對結構的致命打擊，而中打彩票是人生的特大驚喜，它們的共同點就是發生的機會很渺小;（4）極限狀態用學校的規章制度GPA=2.0來對比，兩種極限狀態，即正常使用極限狀態和承載能力極限狀態就相當于學生的學位證書和畢業證書。想要完成學業，就要好好學習，滿足GPA的要求，取得學位證書和畢業證書;（5）混凝土的在長期荷載作用下的徐變相當于學生受50kg荷載時，慢慢垮下的狀態;（6）鋼筋的冷彎性能，好比開車的車技，轉彎半徑越小，轉的角度越大，說明開車水平越高，冷彎性能越好;（7）荷載效應和結構抗力。荷載效應就是我打你一拳（一拳就是荷載），你感覺到疼（疼就是荷載效應）;結構抗力就是你的承受疼的能力，如果是個柔弱的學生，可能就被打倒了，而強壯的學生，就不會被打倒，這就說明結構抗力只與自身的因素有關，與外部荷載沒有關系。

三、多媒體技術同傳統教學有機結合起來

水工鋼筋混凝土結構這門課程具有難度大、專業性強、內容多的特點，教材的編寫不可能與工程實際情況同步，要想在有限的課時中完成教學任務，就要求將多媒體技術同傳統的教學方式有機結合起來。教材、板書及語言等傳統教學方式雖然能夠加強對學生邏輯能力的培養，但無法讓學生將知識應用到實際工作中[3]。作者結合精品課程建設，利用多媒體技術和網絡教學資源對知識進行綜合整理，將混凝土結構知識生動、立體的展示給學生，彌補了傳統教學方式的不足;學生通過文字、聲音、圖片和動畫等多種信息加深了對知識的了解和掌握。

1.引入混凝土施工工藝流程視頻，了解施工工藝，講解施工過程中容易出現的問題，提醒學生在結構設計時多多注意。結構設計不僅要滿足理論要求，同時還要方便工程的施工。

2.制作flash動畫，生動展現構件的破壞過程。例如受彎構件正截面與斜截面的變形、裂縫開展及最終破壞的全過程、不同柱子受壓破壞過程等，同時還會安排4學時的實驗課，加強學生對于實驗研究的重視。因為該課程的理論公式，都是在實驗研究的基礎上進行合理的假定得到的。

3.網上收集實際工程中的混凝土、鋼筋、梁、柱、板和節點等圖片，加深學生對鋼筋混凝土結構的理解。

4.板書內容精簡化，把重點放在基礎概念、適用條件、公式以及計算方法和步驟上，減少實驗分析和破壞機理等方面煩瑣內容的板書;采用多媒體講解，多媒體和板書結合，讓學生更容易理解和掌握該課程。

四、加強綜合能力的培養

1.水工鋼筋混凝土結構是一個整體，學習過程應該是認識整體結構→合理拆分構件→組裝構件成結構的過程。而課程的教學程序則是材料→截面→構件→結構，課程教學基本都是在花大量的時間講構件的設計，導致了學生到最后也不清楚如何整合這些構件成為結構。因此，在開課初期，作者就給學生介紹一個比較熟知的混凝土結構（如5號教學樓），從全局上介紹結構—構件—截面—材料體系，講清結構設計程序是從結構→構件→截面，同時構件的受力性能又取決于材料。通過這樣的講授，使學生一開始就建立起結構整體系統的概念，理清了各部分的關系，為課程學習建立了一個總體框架，更重要的是使學生明白了所應解決的問題。

2.把課程設計——渡槽和剛架設計融入到課程教學中來[4]。

3.大作業——受彎構件梁的設計：正截面與斜截面設計、裂縫寬度和變形的校核，整合第2、3、4、8章的內容，通過大作業，讓學生理解實際工程中設計梁的流程，避免以后實際工作中的茫然，無從下手。

4.該課程安排了4個學時的試驗——受彎構件矩形梁的破壞試驗。5～6個同學一組，為了加深學生的理解，從鋼筋的綁扎、混凝土的攪拌與澆筑、應變片的粘貼、儀器設備的調整和最終的破壞試驗，都要學生全程參與，分工合作。

5.鼓勵學生到施工現場參觀，觀察結構形式，分析梁、板、柱的受力和傳力關系，了解各種構件的配筋特點及主要的構造措施，使學生對梁、板、柱等常見的混凝土基本構件和框架結構、剪力墻結構等常見的混凝土結構形式有一些初步的感性認識。

五、加強工程安全意識和標準規范的融入

現行設計標準和規范，是具有法律效力的文件，是設計的重要依據，水工混凝土結構設計必須符合現行規范，符合國內通用圖例。作者在課堂教學過程中時刻強調設計標準和規范的重要性，指導學生正確理解和運用相關的設計標準，從而使設計更加規范化，確保工程設計質量。鼓勵學生定期從網上查閱近期發生的相關工程事故，分析事故原因，加深對工程安全的理解。邀請企業和設計院的相關專家給學生做講座，使學生在較短的時間內掌握相關理論和技術在工程項目設計中所遇到的具體問題，貫徹和了解新規范內容和建筑前沿新知識[5]。

六、成績考核

課程成績考核依據：平時考勤和作業（20%）+課堂測驗（20%）+實驗課成績（10%）+結課考試（50%）。加大了學生平時作業、測驗和實驗課的成績，從多個方面給予成績評定。

七、結語

“水工鋼筋混凝土結構”是一門理論與實際緊密聯系的課程，既有系統的科學理論又具有很強的工程概念。因此，作者在理論教學過程中采用現實生活生動對比法，將多媒體技術同傳統教學有機結合起來，并加強工程安全意識和標準規范的融入，注重學生綜合能力的培養，努力使課程教學內容適應市場對“卓越工程師”的需求。

參考文獻：

[1]河海大學，武漢大學，大連理工大學，等.水工鋼筋混凝土結構學[M].第4版.北京：中國水利水電出版社，2009.

[2]張曉燕，李鳳蘭，曲福來，等.凝土結構設計原理課程教學方法探討[J].高等建筑教育，2011，20（1）：79-82.

[3]任宜春.“水工鋼筋混凝土結構”課程教學方法探討[J].中國電力教育，2014，（14）：105-106.

[4]杜聚國.《水工鋼筋混凝土結構》教學內容改革探討[J].長江工程職業技術學院學報，2004，21（2）：8-9.

[5]朱秀清.基于行業需求為導向的《水工鋼筋混凝土結構學》課程教學改革嘗試[J].天津農學院學報，2013，20（4）：59-61.