《鋼-混凝土組合結構設計》教學中存在的問題及探討

王琨 仲振鵬

摘? 要：《鋼-混凝土組合結構設計》是土木工程專業的一門綜合性較強、難度較高的選修課程，具有較強的理論性和實踐性。針對教學過程中存在的認識不足、教學內容滯后、教材與規范不匹配、學時壓縮等問題，對教學方式進行了一定程度的探討，并提出了相應的教學改革措施，可降低教學難度、提高學生的學習熱情，從而提高教學質量。

關鍵詞：組合結構;土木工程;教學方法;教學質量

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）04-0084-03

Abstract： Steel-Concrete Composite Structure Design is an elective course of civil engineering with strong comprehensiveness and high difficulty. In view of the problems existing in the teaching process， such as the lag of teaching content， the mismatch between teaching materials and specification， and the compression of class hours， the teaching methods are discussed to some extent， and the corresponding teaching reform measures are put forward， which can reduce the difficulty of teaching， improve students' enthusiasm for learning， and improve the teaching qualities.

Keywords： composite structure; civil engineering; teaching methods; the quality of teaching

《鋼-混凝土組合結構設計》是土木工程專業難度較高的一門專業選修課，是在《鋼結構設計》和《混凝土基本構件設計原理》等基礎上的延伸與拓展，其前修課程相關理論較多，包括土木工程材料、材料力學、結構力學等，同時也對后續專業課程如《高層建筑結構設計》《基礎工程》《建筑結構抗震設計》等的學習有一定的影響。同時該課程充分結合了《鋼結構設計》和《混凝土基本構件設計原理》的相關內容，為學生畢業從事組合結構、高層結構、超高層結構以及大跨度橋梁結構設計分析提供了必要的學習基礎。

《鋼-混凝土組合結構設計》的課程教學內容主要包括鋼-混凝土組合板、鋼-混凝土組合梁、型鋼混凝土結構、鋼管混凝土結構、外包鋼和外包鋼加固混凝土結構等的結構構件形式的基本理論和設計計算，其特點是教學內容涉及面廣、計算公式繁多，計算公式具有一定的適用范圍，且不同的構件形式所要求的構造也不盡相同。在本科教學中，尤其是開設土木工程專業班級數量較少的學校，很容易出現學生選課人數少、畏難、厭學的情況。同時，由于《鋼-混凝土組合結構設計》也是一門專業性較強的課程，需要教師緊跟組合結構學科和時代的步伐，及時調整教學方法使學生掌握鋼-混凝土結構構件的設計計算方法[1-2]。

本文從作者自身的教學、科研和工程實踐出發，依據《鋼-混凝土組合結構設計》的課程的特點，提出該課程在教學中存在的幾點關鍵問題，并結合多年的教學經驗，對該課程的教學方法進行了一定程度的探討。

一、教學中存在的主要問題

（一）對鋼-混凝土組合結構認識的誤區

對于開設土木工程專業的院校，鋼筋混凝土結構和鋼結構是學生學習的重點，而兩者結合的《鋼-混凝土組合結構設計》課程則一般開設為選修課程，其目的是培養學生了解鋼-混凝土組合結構在現有建筑工程中存在的現狀，同時也需要熟悉或掌握鋼-混凝土組合結構構件的設計和構造要求，能在相關的工作中做到舉一反三。然而，通過開展這門選修課的結果可以看出，學生熟悉或掌握鋼-混凝土組合結構設計、并在一定程度開展應用的能力并未得到相應的重視，也未能達到學習該課程的目的。此外，由于土木工程專業學生畢業后，絕大部分從事的是鋼筋混凝土結構和鋼結構，而在工作中遇到的鋼-混凝土組合結構的可能性較小，即使遇到，也會委托綜合能力較強的單位進行設計和施工，而一般的設計和施工單位很難有機會接觸。因此，《鋼-混凝土組合結構設計》課程并未得到相關教師及學生的重視，甚至會出現一定的阻礙。

（二）教學內容落后于工程技術的發展

隨著我國土木工程技術的迅速發展，大量高層、超高層、大跨度以及重載建筑得到了大量的應用，新理論、新技術不斷應用于工程之中，這促使對傳統結構的認識也在不斷地完善和發展，尤其是新型組合結構形式，如異形型鋼混凝土柱組合結構、預應力組合結構、高強高性能型鋼混凝土結構等也得到了較多的研究和應用。而目前，相關鋼-混凝土組合結構的教材中仍然主要講授較為傳統的板和梁柱構件的形式、技術和方法，而工程中大量應用的新結構形式，例如預應力型鋼混凝土梁、鋼管混凝土疊合柱、型鋼增強鋼管混凝土柱等并未得到關注，從而使學生與工程實踐產生明顯的脫節。

（三）教材與規范不匹配

目前，在鋼-混凝土組合結構領域，我國存在兩本主要規范和規程：《組合結構設計規范》（JGJ138-2016）和《鋼骨混凝土結構技術規程》（YB9082-2006）。其中，《組合結構設計規范》是在原《型鋼混凝土組合結構技術規程》（JGJ138-2001）基礎上發展起來的。可以看出，雖然我國現有建筑結構類的規范更新的時間一般為每十年左右，但對于鋼-混凝土組合結構的規范規程更新時間更長，最近的更新時間達到了十五年左右[3-4]。

而對于多數鋼-混凝土組合結構的教材或者教學用幻燈片而言，其教學內容并未依據新規范進行及時更新，或者只是簡單的修補，因而造成更新內容不夠嚴謹甚至錯誤。例如，教材中的例題延續老版教材，卻未考慮在新的規范中，相關的參數和公式以及發生了相應的變化，或者某些表格并未根據新版規范作相應的修改，從而導致學生在學習時，發現教材或幻燈片與現行規范產生不一致、不匹配的矛盾。

（四）學時嚴重不足

《鋼-混凝土組合結構設計》作為一門專業選修課程，其包含的內容較多，涉及面廣，既有試驗研究，又有理論推導，甚至還有非線性分析，同時相關的設計又與規范及工程實際聯系密切，公式、圖表、規范條文多，具有綜合性、技術性以及應用性等特點，因此，學生學習時將會遇到較多的困難，這就要求教師在教授過程中必須保證有足夠的學時。

然而，隨著教學的改革，尤其是大土木概念的提升，不僅土木工程專業課課時受到大幅度的壓縮，選修課程學時也受到較多的限制。目前，《高等學校土木工程本科指導性專業規范》僅推薦約24個左右的學時，因此，在《鋼-混凝土組合結構設計》實際教學工作中，教師將面臨教學內容多、授課學時少、教學難度大、學生接受程度低等的矛盾。這些矛盾無疑降低了《鋼-混凝土組合結構設計》的課程學習效果。

二、教學方式方法的探討

（一）正確認識鋼-混凝土組合結構

目前，我國的土木工程設計、施工已走在世界前列，并與各國開展了較多的交流合作。對于很多地標性建筑，如阿利法塔、上海中心等超高層建筑，急需要掌握鋼-混凝土組合結構設計和施工的專門人才。然而，很多高校的畢業生在其課程學習中，因為對土《鋼-混凝土組合結構設計》課程認識的不足，未認真投入精力學習這門選修課程，因而喪失了能進入國企、央企等綜合能力較強的單位。

此外，研究生的招生規模逐年擴大，這反映了社會對高層次工程技術人員的需求也在不斷增加，推動了研究生招生規模的擴大。鋼-混凝土組合結構作為科學研究的熱點，其具有承載力高、抗震性能好等優點，得到了各科研單位的重視。而研究生的學習目的是追蹤專業發展的前沿課題，因這就要求研究生能充分了解鋼-混凝土組合結構在建筑工程中的現狀和影響。

因此，對于教授《鋼-混凝土組合結構》課程的教師應充分講授鋼-混凝土組合結構在未來發展的趨勢，從而端正學生的學習態度，提高后繼深造的能力。

（二）教學與實際工程相結合，加強工程素質的培養

工程項目教學法，是將學生的課后作業以課程設計的形式來完成的一種教學方法。這種教學方法可使課程內容與實際工程緊密結合，并通過充分查閱相關規范規程，使學生充分了解組合結構的整體設計和構造要求，尤其是內容繁多、抽象的構造措施，可以在課程設計中讓學生通過“PKPM建模-規范圖集查閱-施工圖繪制”的學習過程來掌握。這種教學方法，可充分調動學生的學習主動性，通過實際工程的課程設計，讓學生充分重視結構概念設計和構造措施，從而提高學生的舉一反三、自學能力。

（三）選擇合適的教材

目前，有關鋼-混凝土組合結構的教材較多，而針對學校采用的教材須不斷吸收國內外最新的科研成果，全面采用國家新的規范標準。雖然各個不同專業之間規范不同，著重點不同，而選擇一本符合鋼-混凝土組合結構專業規范、知識點、專業特征、與學時相匹配的教材，不僅有助于教師合理安排授課內容，也方便學生對知識進行有側重點的學習。與此同時考慮到國際上主流規范正從模式規范向性能規范轉變，而性能規范是建筑技術法規層面的一場深刻革命。因此，在《鋼-混凝土組合結構設計》的課程教學中老師應充分考慮這場革命的影響，在課程教學中，應以教學改革的思想貫穿于教材、教學中，不斷根據最新科研成果，增添工程案例，反映最新科學前沿[5]。

（四）教學方式多樣化，課堂高效化

1. 多媒體與板書相結合

當前有關組合結構課程的授課多采用幻燈片等多媒體。多媒體不但節約了教師板書的時間，而且可以綜合利用圖片、動畫、視頻等形式對知識點進行直觀展示，這是板書所不能比擬的。但是，盡管多媒體教學具有較多優點，但對于鋼-混凝土組合板、組合梁、型鋼混凝土梁柱等截面力和力矩的平衡方程的基本計算公式進行講解時，宜采用板書演示公式的推導過程，從而加深學生對公式的理解。

因此，在教學中切忌陷入為追求教學進度而過分依賴多媒體，否則將出現教學過程快、學生對教學內容掌握程度低等問題。所以，在《鋼-混凝土組合結構設計》教學過程中，應根據教學內容將多媒體技術與傳統的板書相結合[6]。

2. 課程與規范相結合

《鋼-混凝土組合結構設計》課程是一門工程實踐性很強的選修課程，課程內容與《組合結構設計規范》（JGJ138-2016）和《鋼骨混凝土結構技術規程》（YB9082-2006）這兩本規范密切相關，且主要是對規范條款的解釋、細化和延伸。教師在講解過程中，要緊密聯系這兩本現行規范，同時，也要結合《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）等規范規程，指明相關規范之間的區別與聯系，闡述清楚理論依據與工程意義，拓展學生理解結構工程設計規范體系，培養學生處理實際工程問題的能力[7-8]。

3. 被動學習與小組討論相結合

在現有的教學組織過程中，教師主要進行教授，而學生則偏向于被動學習，獲得知識的積累，這對較難的課程是非常有利的[9]。然而，由于本課程是在混凝土和鋼結構等知識基礎上的拓展，如果在課堂上組織學生開展討論，可充分調動學生的學習熱情，同時也對已有知識進行復習，能使學生對組合結構有較為深刻的認識，達到有效串聯知識點的目的。

三、考核方式的調整與改進

《鋼-混凝土組合結構設計》這門課程需要學生掌握鋼-混凝土組合板、組合梁、型鋼混凝土梁柱、鋼管混凝土柱等構件的受力性能、計算方法以及相應的構造措施，并通過熟練運用規范，達到解決實際工程問題與開展工程結構設計的能力。

因此，在教學中，應將過程考核列為重點內容，并逐步降低期末考試所占比重。鑒于該課程有大量的公式、概念、參數，要在較短時間內掌握相關知識，這是非常困難的。據此，在考試方式上，可采課堂大作業的考核方式，即根據所學知識，依據課本、規范規程、獨立完成相關設計題目，對組合結構形式提出新的截面形式，并說明理由。這可以充分考察學生的動手查閱規范的能力，并且提高了學生的創新性。

四、結束語

《鋼-混凝土組合結構設計》是一門實踐性、綜合性較強的選修課程，該課程知識面廣、創新性、應用性很強。教師在講授這門課時，應緊密結合現行組合結構設計規范和規程，注重理論聯系工程實踐，從而使學生充分理解和掌握鋼-混凝土混凝土結構設計原理和計算方法，為我國的社會主義基本建設事業的發展培養優秀的土木工程專業人才。

參考文獻：

[1]李紅現，劉殿忠.現代鋼-混凝土組合結構的研究與應用[J].城市住宅，2019（2）：133-134.

[2]于斌.探究土建深化技術在型鋼混凝土組合結構中的應用[J].建材與裝飾，2018（17）：96.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.組合結構設計規范（JGJ138-1016）[S].北京：建筑工業出版社，2016.

[4]中華人民共和國國家發展和改革委員會.鋼骨混凝土結構技術規程（YB9082-2006）[S].北京：冶金工業出版社，2006.

[5]陳華.混凝土結構設計課程教學改革研究與實踐[J].科教導刊（上旬刊），2018（01）：104-106.

[6]徐海賓，韓曉斌，姚小平.《混凝土結構設計原理》課程教學探討[J].河北工程大學學報（社會科學版），2018，35（01）：102-103.

[7]李喆.混凝土結構設計原理課程教學改革研究與實踐[J].湖南科技學院學報，2016，37（10）：104-106.

[8]夏紅春.混凝土結構設計原理課程教學改革與實踐[J].高等建筑教育，2019，28（01）：83-87.

[9]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）：150-152.