優化“混凝土結構設計原理”課程教學方法探析

代慧娟 張淑云

【摘 要】 本文分析了《混凝土結構設計原理》課程在教學過程中存在的主要問題，并提出了具體的教學改革措施：優選相關《混凝土結構設計規范》條文，并將其課程教學化；典型工程實例庫的建立及其在課程教學中的應用；加強對工程構造措施的掌握；建立以培養應用型人才為目標的課程考查體系。

【關鍵詞】 混凝土結構設計原理；工程應用能力培養；課程建設

一、教學改革背景

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

“混凝土結構設計原理”是土木工程專業必修的專業課程，是為該專業學生將來從事工程設計、施工和管理工作提供專業技術基礎知識的主要課程。該課程是一門理論與實際緊密聯系的課程，既有很強的工程概念，又有系統的科學理論。通過該課程的學習，使學生掌握混凝土結構學科的基本理論和基本知識，為繼續學習《混凝土結構設計》專業課、畢業設計以及畢業后在混凝土結構學科領域繼續學習提供堅實的基礎。該課程要求學生系統掌握：鋼筋混凝土的材料力學性能、結構設計原則、鋼筋混凝土各類構件的受力性能、計算方法和配筋構造等結構設計的基本知識。按照“卓越工程師計劃”中關于培養人才的相關要求，該課程在土木工程專業人才培養中處于核心地位。

“混凝土結構設計原理”課程具有與實際工程聯系密切的特點，通過該課程的學習，應培養學生建立起初步結構設計的概念，并具有一定的查閱、解讀規范的能力，同時具有一定的工程分析應用能力。

二、課程特點教學現狀

“混凝土結構設計原理”課程涉及的計算方法是以試驗研究為基礎，建立半理論半經驗的計算公式，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，學生學起來無味，且抽象難懂，由此造成學生的學習積極性不高。另外，該課程的最大特點是概念多、公式多、系數多、條件多、構造要求多、與相關規范緊密結合并且內容比較零散，系統性、邏輯性差，因而學生學習時會感到沒有規律可循。[2]主要表現在以下幾個方面：

1、“混凝土結構設計原理”課程與以往學習的課程大有不同，該課程中涉及的計算方法是以試驗研究為基礎，建立半理論半經驗的計算公式，公式的計算能夠滿足工程的設計需求即可。學生在學習的過程中沒有轉變思維，單一注重理論及計算結果，認為每個問題僅有唯一的標準答案，過分強調計算結果中數字的準確性，不能夠理解計算結果與實際工程的聯系。

2、“混凝土結構設計原理”課程的最大特點是概念多、公式多、系數多、條件多、構造要求多，概念及公式易混淆。有部分學生過分依賴老師的課堂教學環節，認為只需要做到上課聽講，到期末復習就可學習好這門課程，在平時的教學過程中沒有做好復習及預習，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，對部分構件的設計過程及設計步驟理不清楚，計算過程中的每一步驟所對應的工程含義不能理解。

3、“混凝土結構設計原理”課程的連貫性較強，前面章節的內容是后續章節的基礎。諸如如果能夠理解單筋矩形截面受彎構件承載力計算公式的建立過程及思路，則在學習雙筋矩形截面受彎構件承載力計算公式及偏心受壓構件承載力計算公式時則順理成章，但如果前面章節的內容掌握不好，學生在學習后續章節時則會更加吃力，導致部分同學喪失學習的興趣和積極性。

4、“混凝土結構設計原理”課程在學習的過程中，需要用到結構力學、材料力學、彈性力學等專業基礎學科的相關知識，部分同學的專業基礎課程掌握較差，諸如涉及到平面內、平面外構件的空間形態等抽象概念不能理解，對負責截面的力學參數不能夠準確的求解，同時對混凝土結構中的構件無法與結構力學中的力學模型相聯系。

三、課程教學中存在的問題

結合在實際教學過程中的體會，“混凝土結構設計原理”課程在教學過程中存在如下幾個方面的問題：

1、課程教學過程中僅注重對基本公式的講解，關注學生對基本公式的應用，計算結果是否正確等問題，忽略了對結構構造及實際施工過程中的問題，且在課堂教學過程中與《混凝土結構設計規范》聯系不夠密切；

2、在課堂教學過程中只注重對教材中知識點的講解，與實際工程的聯系不夠密切，學生不能夠很好地將所學的知識與實際工程相結合；

3、目前在考查學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，不利于學生對知識的理解及其工程應用能力的提高。

四、教學改革措施

1、優選相關《混凝土結構設計規范》條文，并將其課程教學化

“混凝土結構設計原理”是一門實踐性強且與《混凝土結構設計規范》結合緊密的課程，該課程是對規范的解釋、細化及延伸。教師在教學過程中不能局限于對教材中知識的介紹和講解，還要將與課程內容相關的具體條文給學生進行講解，并結合一定的工程實例，培養學生具備按照規范設計結構構件及處理實際工程問題的能力。

首先需要結合“混凝土結構設計原理”課程內容，考慮學生的理解與接受能力，在深入理解規范條文的基礎上，選擇確定適用于課程教學的規范設計條文；其次，需要將所確定的相關規范條文進行擴展闡述，將其課程教學化，以能夠通過課程教學語言深入淺出地講解給學生。

諸如2010版《混凝土結構設計規范》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。在教學過程中不僅需要給學生講授混凝土保護層的定義，還要給學生講解新、舊規范規定的不同以及調整的原因，給出具體的計算實例讓學生進行練習，促使學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中的應用

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

以受彎構件為例，首先進行案例教學準備，查閱相關資料，搜集實際工程中典型梁破壞實例及圖片，在課堂中展示給學生，并且引導學生思考引起梁破壞的原因，激發學生的學習興趣，并調動學生學習的積極性。

學生進行梁受彎破壞的現場試驗或者觀看視頻，引導學生觀察裂縫的開展過程以及梁的破壞過程，在試驗結束后，讓學生對試驗數據進行處理，分析梁的應變片數據及荷載-位移曲線。

引導學生利用學過的力學知識以及觀察的試驗現象，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。

結合承載力計算公式及規范中關于梁的構造規定，綜合運用計算公式，

3、加強對工程構造措施的掌握

由于混凝土材料的非均質特性、結構設計的非絕對理論化特性，在工程結構中完全依賴于計算設計難以完全確保結構的安全性、適用性與耐久性。因此，相對于計算設計而言，構造措施同等重要。在教學過程中，應當給學生強調并使學生理解工程構造的重要性。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、鋼筋的凈距等都有具體的構造措施的相關規定和要求。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的規定和要求。在教學過程中，不僅要讓學生掌握各類受力構件配筋計算的方法，尚需讓學生理解工程構造的重要性及具體的措施。此外，多在教學過程中列舉工程實例，諸如在給學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，為學生講解配筋計算及構造措施在設計工程中的具體體現。

4、建立以培養應用型人才為目標的課程考查體系

圍繞提高學生工程應用能力和創新能力為目標，革新現有的單純知識點考試式的課程考查方式，增加知識應用能力的啟發性考查，有意識地激發學生重視知識的運用，建立以培養應用型人才為目標的課程考查體系。

鑒于工程應用能力培養是一項長期性的工作，因此，應加強對學生應用能力培養的過程控制。采用工程案例分析、工程質量評估探討、調研等多種考核方式，將學生理解和應用課程所學專業知識解決實際工程問題的能力作為考核的核心內容。

采用半閉卷、半開卷的形式。對需要學生掌握的概念、理論等部分采用閉卷的形式，對那些結構設計計算中需要用到的復雜公式及表格可以不要求學生記憶、只要求應用的部分可采用開卷的形式。

五、結論

1、《混凝土結構設計原理》課程的特點包括：公式多，字母多，概念多，與實際工程聯系密切、公式的適用條件多，構造要求多且與《混凝土結構設計規范》聯系緊密等特點。

2、《混凝土結構設計原理》課程在教學過程中存在：教學內容注重公式的應用而不重視基本概念和構造措施的理解、教學過程中忽略了理論與實踐的結合、采用的考核方式不利于學生對知識的理解及其工程應用能力的提高。

3、本文結合《混凝土結構設計原理》課程的特點及在教學過程中存在的問題，提出了具體的教學改革措施：①基于“混凝土結構設計原理”課程教學內容，優選相關《混凝土結構設計規范》條文，并將其課程教學化；②建立典型的工程實例庫并應用在課程教學中；③加強對工程構造措施的掌握；④建立以培養應用型人才為目標的課程考查體系。

【參考文獻】

[1] 宋巖.基于卓越工程師計劃的“混凝土結構設計原理”課程教學改革[J]. 蘭州教育學院學報，2013.29（12）83～84+87.

[2] 周孝軍，楊 虹，伍 平.混凝土結構設計原理課程教學探討[J].教育教學論壇，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建筑與土木工程學院，研究方向：混凝土課程建設.

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