北部灣區(qū)域高校混凝土結(jié)構(gòu)課程教學改革研究

徐華 陳正 余波 覃英宏

摘要：混凝土結(jié)構(gòu)課程是土木工程專業(yè)的核心課程之一。文章以廣西大學為例，結(jié)合北部灣區(qū)域特色，就當前該課程教學過程中面臨的一些問題，對混凝土結(jié)構(gòu)課程的理論教學和實踐教學進行改革和創(chuàng)新，以提高學生的學習興趣和動手能力，引導學生深入了解混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理，切實掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法。

關(guān)鍵詞：北部灣區(qū)；混凝土結(jié)構(gòu)；教學改革；高等教學

中圖分類號：G642.0；TU375-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2018）01-0045-04

隨著北部灣區(qū)域經(jīng)濟的快速增長，該區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施，如大型港口、碼頭，跨海大橋，高層建筑等大規(guī)模涌現(xiàn)。這些基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)通常以混凝土結(jié)構(gòu)為主，北部灣臨海的區(qū)域特性，對混凝土結(jié)構(gòu)在安全性和耐久性等方面提出了更高的要求。因此，為該區(qū)域基礎(chǔ)建設(shè)培養(yǎng)具有區(qū)域?qū)I(yè)特色，懂理論，有技能的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工以及加固維護等方面的專業(yè)技術(shù)人才尤為重要。廣西大學作為服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)的高等院校，以培養(yǎng)具有區(qū)域特色的專業(yè)技術(shù)人才為己任，專業(yè)課程教學更注重專業(yè)化、特色化和實踐性。在土木工程專業(yè)課程體系中，混凝土結(jié)構(gòu)課程是培養(yǎng)學生掌握現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的核心主干課程，也是培養(yǎng)面向北部灣區(qū)域土木工程專業(yè)人才的關(guān)鍵專業(yè)課程[1]。為保證該課程的教學質(zhì)量，課程教學一般分為兩個學期，設(shè)置“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”和“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計”兩個部分，兩部分的知識由淺入深，從理論到實踐，相互貫通融合。學習該課程必須具備一定的數(shù)理、力學、材料和工程結(jié)構(gòu)等方面的知識，需要事先必修一些課程，如高等數(shù)學、理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學和建筑材料等。

筆者結(jié)合自身多年的教學經(jīng)驗，就當前廣西大學土木建筑工程學院混凝土結(jié)構(gòu)課程教學方式中存在的一些問題進行探析，以構(gòu)建服務(wù)北部灣區(qū)域建設(shè)的特色化課程為目標，從理論教學和實踐教學提出一些改革和創(chuàng)新思路，旨在提高學生的學習興趣，引導學生深入了解混凝土結(jié)構(gòu)的基本知識，切實掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方法。

一、混凝土結(jié)構(gòu)課程教學存在的問題

混凝土結(jié)構(gòu)課程涉及的知識面廣，對學生數(shù)理功底要求高，若想在教學大綱規(guī)定的學時里讓學生充分掌握混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理和設(shè)計方法具有一定的難度。因此，該課程除了講授傳統(tǒng)的課程知識以外，還需要增加具有地方特色的課程知識。筆者對北部灣區(qū)域高校土木工程專業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)課程教學存在的普遍問題進行探析。

（1）授課內(nèi)容陳舊，教材更新跟不上有關(guān)規(guī)范的修訂。毫無疑問，多年沉淀下來的傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計知識邏輯清晰，內(nèi)容系統(tǒng)全面。但是隨著現(xiàn)代技術(shù)水平的發(fā)展，混凝土的設(shè)計方法必然會有所突破創(chuàng)新，該課程教材內(nèi)容往往更新不夠及時，不能反映現(xiàn)代混凝土設(shè)計方法的最新水平。

（2）工程結(jié)構(gòu)中的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計問題均可抽象為一些力學和數(shù)學模型，以致教材中出現(xiàn)大篇幅的理論和公式推導，教師在講授時又很難用形象的語言來表述，因而學生在學習過程中面對抽象化的數(shù)學語言，在短時間里很難理解這些數(shù)學語言的本質(zhì)含義，以致部分學生畏難厭學。

（3）授課內(nèi)容未能體現(xiàn)地方特色。例如北部灣地區(qū)處于氣候濕熱的海洋環(huán)境，混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中要充分考慮其耐久性因素，而傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計偏重的是安全性設(shè)計，耐久性設(shè)計涉及較少，以致學生對該方面的知識一知半解。

因此，筆者認為有必要對混凝土結(jié)構(gòu)課程的理論教學部分和實踐教學部分進行全面梳理。一方面，要構(gòu)建具有地方特色的課程知識體系，以體現(xiàn)該課程的本土化特色；另一方面，采用現(xiàn)代教學理念對理論教學進行改革，增加實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容和時間，使理論教學環(huán)節(jié)與實踐教學環(huán)節(jié)相互融合，相互促進，為培養(yǎng)北部灣區(qū)域人才提供保障。

二、 理論教學的新思路新方法

（一）地方特色課程知識體系的構(gòu)建

北部灣臨海的區(qū)域特性，使得混凝土結(jié)構(gòu)易受到氯鹽的侵蝕而導致結(jié)構(gòu)性能的失效，因此，混凝土結(jié)構(gòu)除了滿足安全性要求外，臨海混凝土結(jié)構(gòu)還需要滿足結(jié)構(gòu)的耐久性要求，以保證和提高建筑物的使用壽命。然而，傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容往往更多地關(guān)注安全性方面的設(shè)計，對耐久性設(shè)計并未作深入講析。因此混凝土結(jié)構(gòu)課程教學應強調(diào)耐久性設(shè)計的重要性，要把耐久性設(shè)計過程的關(guān)鍵問題講解透徹，讓學生掌握耐久性設(shè)計特別是掌握針對氯鹽環(huán)境下耐久性的設(shè)計方法，培養(yǎng)學生服務(wù)北部灣區(qū)域建設(shè)的能力。

課程組成員所在的工程防災與結(jié)構(gòu)安全教育部重點實驗室和廣西防災減災與工程安全重點實驗室具有從事臨海混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的多年經(jīng)驗，多項研究成果處于國內(nèi)的前列。課程組充分利用科學研究的優(yōu)勢，將耐久性的前沿知識與傳統(tǒng)的耐久性設(shè)計方法進行重新整合，從結(jié)構(gòu)材料特性、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)體系三個層面構(gòu)建氯鹽環(huán)境下耐久性設(shè)計方法的知識體系，幫助學生充分掌握混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的先進方法。

（二）以項目為導向的教學方法

項目導向法[2]是開展工程學科教學的一種有效方法，其核心是采用“項目導向、任務(wù)驅(qū)動、講練結(jié)合”三位一體的教學方法，將傳統(tǒng)的依照章節(jié)知識點安排內(nèi)容轉(zhuǎn)變成以工程實際項目為目標，通過設(shè)計教學任務(wù)，按照專業(yè)崗位需要掌握的知識和能力來組織課堂內(nèi)容，學以致用，提高學生的學習興趣。

采用混凝土結(jié)構(gòu)課程項目導向教學法要把控以下三個關(guān)鍵問題：一要明確項目和任務(wù)。教師在組織教學過程中，要根據(jù)教學目標將課程內(nèi)容分為不同的項目和任務(wù)。例如在講解混凝土構(gòu)件設(shè)計的基本知識時，可以以實際工程中的肋梁樓蓋體系為項目，將項目劃分為受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件、受剪構(gòu)件和受扭構(gòu)件等不同的任務(wù)。每個任務(wù)還可細分為多個子任務(wù)，每個任務(wù)或者子任務(wù)都有自身的教學目標，學生掌握后才能勝任相關(guān)的設(shè)計工作。二要確立學生為主體的地位。項目導向法的本質(zhì)是以學生為主體，根據(jù)課時安排完成不同的任務(wù)，由此提高學生的自主學習能力。對內(nèi)容繁多、工作量較大的任務(wù)，實施過程中可以采取分組學習的形式。每個組的學生合理分工，通力合作，充分發(fā)揮每個人的優(yōu)勢。三是理論學習來源于實踐并指導實踐。在相關(guān)實踐教學過程中，各組學生在教師的指導下自行選擇感興趣的項目進行深入學習和討論。這些項目來源于實踐，最終的成果也將指導實踐。教師要對項目進行分解，并進行必要的實踐操行示范。學生分小組圍繞項目進行討論，相互協(xié)作，最后共同完成項目。項目導向教學法具有傳統(tǒng)教學方法不可比擬的優(yōu)勢，它可以提高學生的學習動力和興趣，培養(yǎng)學生解決問題的能力和創(chuàng)新能力。因此將項目導向法引入混凝土結(jié)構(gòu)課程教學，對提高北部灣區(qū)域高校土木工程專業(yè)學生的實踐能力和專業(yè)素養(yǎng)具有重要的意義。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂教學法

翻轉(zhuǎn)課堂教學法[3]是有別于傳統(tǒng)教學的新型教學模式，其將傳統(tǒng)教學過程的“課程講解+課后作業(yè)”改為“課前學習+課堂探究”。與項目導向法相類似，翻轉(zhuǎn)課堂教學法也以學生為中心，鼓勵學生自主學習、探索交流，摒棄照本宣科、灌輸式的傳統(tǒng)教學模式，推廣研究式、啟發(fā)式、互動式等教學模式，激發(fā)學生的學習興趣，以全面提高教學質(zhì)量。在混凝土結(jié)構(gòu)課程翻轉(zhuǎn)課堂教學過程中，學生和教師的角色以及課堂時間分配發(fā)生了轉(zhuǎn)變。學生由“被動接受者“變?yōu)椤爸鲃友芯空摺保瑢W生自學能力得到加強，在遇到問題時能主動查閱資料，解決問題。課堂教學設(shè)計是以學生為中心，學生要獨立完成作業(yè)，并積極參與教師設(shè)計的課堂活動。教師在與學生相互協(xié)作的過程中，引導學生深入掌握知識。在這一過程中，教師從講授者轉(zhuǎn)變成學生學習的監(jiān)督員，這對教師的能力有更高的要求。教師要根據(jù)教學任務(wù)建立完備的知識體系，準備好完整的教學資源，才能為學生提供良好的自學環(huán)境。

以混凝土結(jié)構(gòu)課程的第一部分“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”為例。課程內(nèi)容主要涵蓋材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、構(gòu)件的彎剪扭計算、結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計等，各部分的知識體系有嚴密的邏輯聯(lián)系，但又不盡相同[4]。特別是在理論計算部分，教師可以采用現(xiàn)代信息化教學的方式，錄制相關(guān)的微課視頻，讓學生在自學過程中反復觀摩學習，提高翻轉(zhuǎn)課堂教學效果。

三、 實踐教學的新突破新形式

（一）強化工程實踐，增強學生的感性認識

混凝土結(jié)構(gòu)理論來源于實踐并又指導實踐，因此應強化工程實踐教學，增強學生的實踐能力。讓每個學生直接參加生產(chǎn)單位工程實踐的可能性較小，因此在教學過程中應增加認識實習、暑期社會實踐等，以提高學生的感性認識。開展認識實習或暑期社會實踐，要注意兩個問題：一是認識實習和社會實踐對象的專業(yè)性和典型性，這樣學生才能在實踐過程中迅速提升感性認識。例如在混凝土耐久性設(shè)計方面，暑期社會實踐可組織學生前往北部灣區(qū)域調(diào)查臨海建筑耐久性方面存在的問題，以臨海區(qū)域混凝土結(jié)構(gòu)在氯鹽腐蝕下結(jié)構(gòu)失效、倒塌的案例，幫助學生認識耐久性設(shè)計的重要性。二是強化認識實習或?qū)嵺`中專業(yè)知識的學習。學生在進行認識實習和實踐過程中要重視實踐報告的撰寫；教師要對實踐報告進行認真批閱，隨時了解學生應用專業(yè)知識理解和掌握專業(yè)問題的能力。

（二） 特色課程設(shè)計，提高學生的理論知識

混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計是學生應用理論知識模擬工程實踐的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)課程設(shè)計往往過多地強調(diào)設(shè)計成果的“手算”，“手算”一方面多為機械地查表和計算，并未涉及過多的理論知識；另一方面忽視了設(shè)計過程中學生對計算機軟件的應用，因此有必要增加工程設(shè)計軟件的學習與應用，這對學生今后走上工程設(shè)計崗位具有重要的作用。目前，許多高校開設(shè)了有關(guān)計算機基礎(chǔ)知識和計算機語言編程的課程，因此在課程設(shè)計環(huán)節(jié)，可以采用計算機語言進行計算。該計算方式雖然難度大，但是可以鍛煉學生的思維能力，也有利于學生掌握現(xiàn)代結(jié)構(gòu)計算的基本思路和原理。例如，在對受彎構(gòu)件承載力設(shè)計時，可以將計算過程流程化，甚至可以將計算過程交互化與可視化。通過該手段，一方面可以提高學生的課程設(shè)計效率；另一方面可以激發(fā)學生的學習興趣，增強學生對理論知識的理解和掌握。課程組成員還可以充分利用自身的科研優(yōu)勢，將研發(fā)的耐久性設(shè)計軟件介紹給學生，引導學生使用專業(yè)軟件對臨海區(qū)域混凝土結(jié)構(gòu)進行耐久性方面的課程設(shè)計，幫助學生掌握耐久性設(shè)計的方法，提高學生服務(wù)北部灣區(qū)域建設(shè)的能力。耐久性設(shè)計的教學要以真實項目為導向，將工程實踐與理論知識緊密結(jié)合，才能切實提高學生的專業(yè)能力。

（三）增加實際操作環(huán)節(jié)，增強學生的專業(yè)技能

在混凝土結(jié)構(gòu)課程教學中，如果過度強調(diào)理論知識，不給學生提供足夠的實踐時間，學生不僅會失去對學習的興趣，而且對專業(yè)知識的理解和掌握也不到位。因此，除了增加認識實習和課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)外，還可以給學生布置一些有意義的實踐任務(wù)。例如在完成受彎構(gòu)件、受剪構(gòu)件等內(nèi)容的講授后，要求學生完成一根梁的受力縱筋、箍筋、架立鋼筋的計算，并繪制梁的設(shè)計圖紙。在教學時間足夠充裕的情況下，還可以給學生布置小比例梁模型制作的作業(yè)。學生在制作模型過程中，需要積極發(fā)揮主觀能動性，根據(jù)圖紙內(nèi)容使用日常生活中的材料模擬不同的鋼筋，并將各類“鋼筋”綁扎成一個完整的骨架。這一過程能夠加深學生對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工環(huán)節(jié)的了解，幫助學生親身體驗結(jié)構(gòu)設(shè)計方法在實踐中的應用，進而牢固掌握相關(guān)專業(yè)知識[5]。

四、 結(jié)語

近年來，在混凝土結(jié)構(gòu)課程教學過程中，筆者以學生為重點，以課程教學服務(wù)于北部灣區(qū)域建設(shè)為目標，對該課程理論教學和實踐教學進行了一些創(chuàng)新改革。實踐表明，本文提出的教學方式和方法是可行的，教學新思路也受到學生廣泛的好評，并取得了良好的教學效果。推進教學改革是高校教師永恒的使命，特別是從事工程教育的教師，要通過不斷進行教學方式方法的改革創(chuàng)新，提出一些有創(chuàng)造性的教學模式，才能進一步提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)具有獨立思考能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才，為地方經(jīng)濟建設(shè)輸送優(yōu)秀人才。

參考文獻：

[1]陳正， 楊斌， 余波. 面向北部灣混凝土結(jié)構(gòu)的課程群建設(shè)探析[J]. 東南大學學報：哲學社會科學版， 2014（14S）： 132-134.

[2]任曉丹. 項目導向、任務(wù)驅(qū)動教學法在電力系統(tǒng)繼電保護運行與調(diào)試教學中的應用[J]. 中國冶金教育， 2016（1）：19-21.

[3]吳香國， 鄒超英，等. 土木工程專業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)課程FCM教學改革[J]. 高等建筑教育， 2014， 23（6）： 59-62.

[4]沈蒲生， 梁興文. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M]. 北京： 高等教育出版社， 2007.

[5]中華人民共和國國家標準. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）[S]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社， 2010.