地質(zhì)工程專業(yè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理課程教學(xué)研究★

武海鵬 吳麗麗

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理》是土木工程專業(yè)中一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也是地質(zhì)工程專業(yè)中一門工程類基礎(chǔ)課。該課程具有很強的實踐性和理論性，既與現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相結(jié)合指導(dǎo)實際的土木工程建設(shè)，又基于以概率論為基礎(chǔ)的力學(xué)分析計算。該課程內(nèi)容主要包括混凝土構(gòu)件的設(shè)計理論和設(shè)計方法，涉及的知識體系非常廣泛。在土木工程專業(yè)中，一般具備較為完整的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理課程前導(dǎo)課程，例如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑制圖、建筑材料、房屋建筑學(xué)等課程，但是在地質(zhì)工程專業(yè)中，建筑制圖、建筑材料、房屋建筑學(xué)等課程并不會開設(shè)。因此，地質(zhì)工程專業(yè)《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段應(yīng)區(qū)別于土木工程專業(yè)。

1 課程開設(shè)背景

地質(zhì)工程專業(yè)是研究礦產(chǎn)資源開發(fā)、工程建設(shè)、災(zāi)害防治與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域地質(zhì)問題的工科類專業(yè)，涉及工程地質(zhì)體的工程勘察、設(shè)計、施工，地質(zhì)災(zāi)害防治理論等技術(shù)，與土木工程專業(yè)為相近專業(yè)。專業(yè)培養(yǎng)方案要求，所培養(yǎng)的學(xué)生除系統(tǒng)掌握工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、巖土工程等專業(yè)知識和技能外，還需要對礦業(yè)工程、環(huán)境工程、土木工程、地下工程、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等有一定的了解。2018年出版的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》[1]對地質(zhì)工程專業(yè)的要求中，將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理列為工程類的專業(yè)知識理論課程，并將其相應(yīng)的課程設(shè)計列為實踐教學(xué)內(nèi)容。同時，2016年6月，我國正式加入國際上最具影響力的工程教育學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》，通過認(rèn)證協(xié)會認(rèn)證的工程專業(yè)，畢業(yè)生在相關(guān)國家申請工程師執(zhí)業(yè)資格時，將享有與本國畢業(yè)生同等待遇，全國高校各專業(yè)積極主動的進(jìn)行工程教育認(rèn)證，我國《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》也對地質(zhì)類專業(yè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理課程的開設(shè)提出了要求[2]。

2 課程教學(xué)存在的問題

1)教師教學(xué)課時少。地質(zhì)工程專業(yè)中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理計劃課時一般為32學(xué)時，其中包含4學(xué)時的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)；在土木工程專業(yè)中，該課程的學(xué)時一般為56學(xué)時～72學(xué)時不等。顯然在地質(zhì)工程專業(yè)中課時相對不足，給上課內(nèi)容的編排及教學(xué)質(zhì)量帶來了較大的影響。

2)學(xué)生知識儲備不足。由于缺少必要的前導(dǎo)課程，特別是建筑材料和房屋建筑學(xué)課程的缺乏，學(xué)生對鋼筋、混凝土材料的基本物理力學(xué)性能和混凝土材料的制備方法缺少材料層次的基本概念，同時，也對建筑結(jié)構(gòu)中梁、板、柱等基本構(gòu)件的受力模式缺少構(gòu)件層次的基本概念。在授課過程中，往往需要花費較多的時間從概念上進(jìn)行先導(dǎo)知識的解讀，然后才能進(jìn)行混凝土基本理論的介紹，這更加劇了教學(xué)課時少的矛盾。

3)授課方式單調(diào)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法是以概率論為基礎(chǔ)的半經(jīng)驗半理論方法，教師講授是主要的教學(xué)方法之一，灌輸式教學(xué)特征較為明顯，在一定程度上抑制了大學(xué)生主觀能動性，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，影響了教學(xué)效果[3]。

4)前導(dǎo)課程不足，課程內(nèi)容深淺不一。土木工程專業(yè)和地質(zhì)工程專業(yè)的課程體系是不同的，對《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理》課程教學(xué)內(nèi)容的要求也是不一致的。土木工程專業(yè)要求學(xué)生掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理、基本方法，并能夠結(jié)合所學(xué)的力學(xué)知識、材料學(xué)知識，進(jìn)行鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，相對而言，其教學(xué)體系完整。而地質(zhì)工程專業(yè)，只要求學(xué)生了解基本的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，能夠進(jìn)行簡單的計算及概念設(shè)計，相對而言，這只是其專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的次要課程。在工程教育認(rèn)證的背景下，理論教學(xué)課時被壓縮，對于本課程的教學(xué)內(nèi)容選取及普及前導(dǎo)知識上，具有較大的難度。

3 教育改革方案

3.1 將課程思政融入教學(xué)

準(zhǔn)確把握“堅定學(xué)生理想信念，教育學(xué)生愛黨、愛國、愛社會主義、愛人民、愛集體”的主線，結(jié)合非土木工程專業(yè)《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程的特點，深入挖掘蘊含的思政教育資源，優(yōu)化課程的思政內(nèi)容供給?！朵摻罨炷两Y(jié)構(gòu)原理》課程中有著豐富的思政內(nèi)容。例如，在講述第一章緒論時，通過介紹我國混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史、取得的成就，在房屋建筑工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間結(jié)構(gòu)工程、邊坡工程等領(lǐng)域內(nèi)的標(biāo)志性建筑物或構(gòu)筑物，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和國家榮譽感，從而對自己的未來專業(yè)方向有些許期待。通過介紹鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理，從材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)三個層次由淺入深進(jìn)行分析，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)知識的求知欲。這些內(nèi)容只是本課程中的冰山一角，仍然有更多的思政內(nèi)容可供開發(fā)。總之，課程要堅持以本為本，聚焦專業(yè)特點和育人要求，適應(yīng)創(chuàng)新型復(fù)合型應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，推動專業(yè)教育與思政教育緊密融合。

3.2 推薦線上自學(xué)課程

針對非土木工程專業(yè)課程體系不能很好的適用于《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理》課程的問題，首先對地質(zhì)工程專業(yè)已修課程進(jìn)行分析，然后通過推薦線上校內(nèi)公開課、國家級精品課程、中國大學(xué)慕課等課程，學(xué)生可以通過自學(xué)完成知識體系的建設(shè)。地質(zhì)工程專業(yè)與土木工程專業(yè)屬于相近專業(yè)，部分前導(dǎo)課程類似。例如地質(zhì)工程專業(yè)將理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)合并為工程力學(xué)，進(jìn)行了部分教學(xué)內(nèi)容的簡化，但仍可為《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理》提供力學(xué)知識支撐。而對于未修的建筑制圖、房屋建筑學(xué)、建筑材料課程，通過提供精選章節(jié)的線上課程，針對性補充所需的專業(yè)知識，計劃課后線上課程約16學(xué)時即可使學(xué)生了解基本的概念和方法，滿足本課程對于前導(dǎo)課程的要求。線上課程與線下課程相配合，既能夠有效完成本課程的教學(xué)目標(biāo)，也能夠為培養(yǎng)復(fù)合型人才提供知識支撐。

3.3 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

基于地質(zhì)工程專業(yè)對本課程內(nèi)容的需求及教學(xué)課時的實際情況，對本課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，在最新制訂的課程教學(xué)大綱中描述為：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理是地質(zhì)工程專業(yè)的一門重要的工程基礎(chǔ)課，具有很強的理論性和實踐性；目的是使學(xué)生掌握鋼筋混凝土基本構(gòu)件的設(shè)計原理及相應(yīng)的構(gòu)造措施，具備對簡單構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計及綜合運用基本概念分析構(gòu)件受力特性的能力；主要講授鋼筋混凝土材料的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)的基本計算原則、基本構(gòu)件的設(shè)計方法，如受彎構(gòu)件的正截面和斜截面承載力計算、軸心受壓和偏心受壓構(gòu)件的承載力計算、各類構(gòu)件的配筋構(gòu)造等。課程共有三個目標(biāo)，并對應(yīng)于三個畢業(yè)指標(biāo)點，介紹如下：

目標(biāo)1：通過理論學(xué)習(xí)，掌握鋼筋混凝土材料的物理力學(xué)性能，熟悉各種基本構(gòu)件的受力特點及破壞特征，掌握各種基本構(gòu)件的構(gòu)造要求、設(shè)計基本原理和方法，能進(jìn)行各類基本構(gòu)件的設(shè)計計算。對應(yīng)畢業(yè)指標(biāo)點：1.2(工程知識)：掌握從事地質(zhì)工程工作所需的工程基礎(chǔ)知識。

目標(biāo)2：通過課程配套的鋼筋混凝土矩形截面梁正截面受彎承載力試驗，掌握鋼筋混凝土構(gòu)件試驗的一般方法，能設(shè)計并測試基本構(gòu)件的力學(xué)性能。對應(yīng)畢業(yè)指標(biāo)點：4.1(研究)：針對復(fù)雜工程地質(zhì)問題，能夠利用工程地質(zhì)科學(xué)原理與方法設(shè)計(進(jìn)行)實驗，獲取各種參數(shù)。

目標(biāo)3：了解鋼筋混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要類別，能針對特定的工程需求，選擇合適的構(gòu)件形式，如梁、板、柱、墻等。對應(yīng)畢業(yè)指標(biāo)點：6.1(工程與社會)：了解與本專業(yè)相關(guān)職業(yè)和行業(yè)的社會、健康、安全、法律、文化等背景知識。

通過給出明確的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，使教師在授課時可以較好的把握教學(xué)內(nèi)容的深度，學(xué)生也可以較好的領(lǐng)會并完成對教學(xué)內(nèi)容的掌握。

3.4 理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合

在有限的32計劃學(xué)時內(nèi)，通過推薦課后線上課程、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容等手段后，為解決授課方式單一、學(xué)生主動性低等問題，將本課程內(nèi)容分為基礎(chǔ)理論模塊(28學(xué)時)和課程實驗?zāi)K(4學(xué)時)，使本課程賦予理論性和實踐性。基礎(chǔ)理論模塊使學(xué)生掌握鋼筋混凝結(jié)構(gòu)原理課程的理論知識框架，掌握基本概念、基本原理、基本計算方法，初步具有結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力；課程實驗?zāi)K是對基礎(chǔ)理論模塊教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步鞏固與加深理解，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力和實際動手能力，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。

3.5 教學(xué)改革實施效果

通過對地質(zhì)工程專業(yè)2個班級一個學(xué)期的《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理》教學(xué)改革的實踐，上述教學(xué)改革方法和實踐措施取得了一定的成績，學(xué)生學(xué)習(xí)效果和主觀能動性得到了提升。但也存在一定的問題，課后線上課程的完成度與掌握程度不一，部分自律能力較強的同學(xué)完成度較高，部分同學(xué)未完成相應(yīng)的課程，因此，如何對督促或激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性仍有待研究，但不能簡單的以增加考核的方式來實施。

4 結(jié)語

地質(zhì)工程專業(yè)《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理》課程的教學(xué)不能夠簡單的按照土木工程專業(yè)的要求進(jìn)行刪減，應(yīng)當(dāng)結(jié)合課程思政、工程教育認(rèn)證的要求，以人才培養(yǎng)為指揮棒，不斷的在教學(xué)實踐過程中對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)考核進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生必要的工程應(yīng)用及實踐能力。