三位一體教學模式在混凝土結構設計課程中的探索與實踐

劉陽冰 陳孝珍 王 爽

（南陽理工學院土木工程學院 河南·南陽 473004）

0 引言

混凝土結構在我國乃至世界上均占據主導地位，也是土木工程專業學生畢業后從事專業技術工作所面臨的主要結構形式。如何使學生在走上工作崗位后，能盡快勝任專業工作的要求。這與學生對混凝土結構知識的掌握程度密切相關。《混凝土結構設計》是專業方向必修課，內容涉及常見混凝土結構體系的設計，是土木工程專業學生應當具備的專業知識，也是后續課程的基礎，同時也為學生畢業后從事工程技術工作或繼續深造提供堅實的基礎。通過課程的學習學生應具備混凝土結構設計的實踐應用能力，并能通過工程語言正確表達設計意圖。本課程的實踐性強，是綜合應用所學材料知識、力學知識和結構設計知識解決實際工程設計問題的過程。

目前在混凝土結構課程教學中，學生普遍認為理論和方法難以理解和掌握，即使理解了也不能較好地解決實際工程問題；教師則認為學生知識連貫性差造成課程難教。學生即使在考試中取得不錯的成績，但一遇到實際的工程問題，卻不能很好地應用所學知識來解決。因此，為了提高《混凝土結構設計》的教學質量，提升學生的實踐能力和自主學習能力，對課程的教學模式進行探索和實踐。

1 教學中存在的問題

1.1 理論和實踐存在一定脫節

混凝土結構設計課程是一門工程性和實踐性強的設計類課程，但目前該課程教學基本都是以課堂理論教學為主，側重于理論和方法的講授。習題的知識點單一，缺乏工程背景，不能很好地將理論知識與工程背景聯系起來，學生對具體可以解決實際工程中的什么問題不清楚，因此不能激發學生的求知欲。再加上設計方法多且不易理解，構造要求瑣碎繁雜，施工圖復雜，很容易讓學生感覺學習難度大，從而失去興趣。通常都是為了應付考試，對知識的掌握只是浮于表面，不能深入理解，更不要說學以致用。

在課程的整個學習過程中，雖然安排了課程設計實踐教學，但是課程設計題目單一。比如設計樓蓋或者單層廠房，內容陳舊。學生獲取的知識仍然局限于課堂，課程設計不是一個完整的結構體系，且設計步驟程式化程度高。同學們往往都是參照類似的設計例題，照貓畫虎，很少主動思考，基本沒有自己的設計思想。然而設計例題與實際工程存在很大的差距，這就造成學生在面對實際工程問題時，無法下手，望而卻步，無法培養解決實際工程問題的能力，與實際的期望存在差距。

1.2 教與學脫節，學習主動意識差

教與學脫節，教師在講臺上往往是一個人的精彩，往往只能感動了自己；學生置身事外，跟不上節奏，無精打采哈欠連天，除了歸因于混凝土結構的內容難懂外，生動有趣的教學方法和良好的教學模式改革是值得我們思考和探索的重要問題。另外，課程需要有較好的荷載與結構設計方法知識、力學知識和混凝土結構構件設計知識的基礎，但是大部分學生對這些課程所涉及的知識很難做到融會貫通，學以致用，因而導致其不能很好地理解課程中的設計計算方法，從而出現消極抵觸情緒，致使授課過程中師生互動不流暢，補以前所學知識就需要花費大量時間。同學們學習主動意識差是更重要的一個原因，相當一部分學生對課程采取的態度就是上課聽聽，考試前看看，考試能過就行，課后很少主動關注需要著重理解、掌握并會應用知識，更不會主動查找相關資料，培養自己用所學知識解決實際問題的能力。

2 “理論—實踐—自主研學”三位一體教學模式的探索和實踐

2.1 教學模式

理論教學環節是實踐應用和自主研學的基礎。通過理論教學環節，掌握必備的混凝土結構專業知識和設計方法；實踐環節是學生能力培養的重要手段，將專業知識融會貫通、學以致用，具備解決混凝土結構實際工程問題的能力；自主研究環節是學生科學素質和工程素質的具體體現，在知識和能力的基礎上，培養學生具有不斷學習和尋找解決問題的欲望，具有開拓進取精神、創新意識和創新思維。這三者相輔相成，互相補充。堅持“以學生為中心，以教師為主導”，建立“理論—實踐—自主研學”三位一體的教學模式，是培養“懂技術、能施工、會管理”的具有一定創新能力和較強實踐能力的高級應用型人才的必經之路。

2.2 三位一體教學模式的構建

2.2.1 教學內容遵循“理論—實踐—自主研學”的遞進式規律

《混凝土結構設計》的課時有限但是課程內容多、跨度大、難度大，實際的教學內容一般只局限于梁板結構、單層廠房和框架結構等簡單結構的設計，且基本上都是由教師課堂講授。混凝土結構設計的教學是一個循序漸進的過程，不可能一蹴而就。大體上可以劃分為三個層次，第一個層次是必備知識積累過程，這個階段是學習已有規律的過程，主要通過教師的課堂講授，學生掌握理論知識；第二個層次是實踐能力層次，這個階段主要依靠實踐鍛煉，掌握技能，培養實踐能力的環節；第三個層次是素質階段，這個階段是一個自主學習過程，是學生內在科學素質和工程素質逐步養成和提升環節。

因此，在課程內容設計中，除了按照“精簡”“面寬”和“新穎”的基本原則，增加了工程設計行業相關知識，包括國家、行業規范、實際工程案例和專業軟件應用等；還在教學內容設計中遵循“理論—實踐—自主研學”遞進式規律從而引導學生按照知識、能力和素質的自然邏輯構建了混凝土結構設計的專業能力體系。例如在梁板結構內容的設計中，單、雙向樓蓋的受力特點和設計計算方法為教師課堂講授的理論知識部分，學生通過這部分知識的課堂學習，掌握這類結構的基本方法。基于實際工程項目中的單、雙向板樓蓋設計為實踐部分，學生通過實際的工程案例，在教師的指導下和查閱相關資料，完成設計和施工圖的繪制。樓梯的設計和相關設計軟件應用相互校核部分為自主研學部分內容，學生通過了實踐部分的鍛煉，已經具有一定的實踐能力，可以進行相關知識的拓展和獨立解決問題。

另外，在《混凝土結構設計》課程結束的暑假安排學生到設計院或施工單位進行頂崗實習，這樣在鞏固課程所學知識和提升課程教學效果的同時，給予學生更多與行業接觸的機會，不僅增強學生的實踐能力和職業素養，而且可以培養學生自主發現問題和解決問題的能力。

2.2.2 教學方法設計體現“教學—實踐—自主研學”的有序交互理念

傳統的填鴨式的教學方法不僅使課堂教學變得死氣沉沉、學生被迫思考、上課打瞌睡看手機不專心等，還達不到預期的教學效果。教師只有采用合適的教學方法，各種教學方法相互融合，教與學達到和諧和統一，才能使學生更有興趣學習，學習的效果更好。

在教學方法設計上應充分體現“教學—實踐—自主研學”的交互教學理念。針對課程的理論教學和實踐教學，工程項目教學法貫穿始終，每個知識單元開始就給出相應的工程分項項目任務，隨著知識點的課堂講授和同學們的自主學習，逐一解決工程的項目任務，直至完成整個實際工程項目，且在項目任務完成過程中，每個學生都需要通過網絡教學平臺提交各個分項目的結項報告和相應講解說明的音視頻文件。整個實際工程項目完成后，每組選出一名代表，制作PPT，進行報告。

除了工程項目教學法貫穿始終外，在理論的教學過程中，通過線上線下混合式教學，對分課堂、論法等教學方法，以學生為中心，以培養學生的工程思維，獨立分析、解決問題的能力和科學素養為主導，真正實現理論聯系實際，理論服務實踐，學生自律自主學習，從而有效地提高教學質量和培養學生的實踐能力和創新意識。

2.2.3 考核方法改革保證三位一體教學模式的實現

基于三位一體的教學模式，并根據課程實踐性和應用性的特點，探索了一條與教學內容和教學方法相適應的考試評價體系。壓縮期末考試所占比例，采用平時成績+期末開卷考試方式，課程常規作業、工程項目作業、自主學習成果以及課堂談論發言均計入平時成績。其中課程常規作業通過網絡學習平臺發布，形成學生提交—教師批改并反饋意見—學生修改提交—教師批改反饋，直至無誤的時時反饋改進的良性閉合環。工程項目作業，分項的項目報告、音視頻講解和小組報告單獨記分。自主學習成果包括拓展的結構軟件設計任務和對分課堂的小講師等。課程設計重在考察應用所學知識分析和解決問題的能力，采用平時+答辯+設計成果方全過程的評價。最終建立形成性評價和終結性評價有機結合的評價機制和持續改進機制以保證三位一體教學模式的實現和良性發展，從而不斷提升課程教學質量。

2.3 實踐效果

通過對2016和2018級土木工程1班和2班《混凝土結構設計》課程三位一體教學模式的探索和實踐，調整了教學內容，改進了教學方法，真正將理論、實踐和自主學習融為一體，收到了良好的教學效果。

（1）教學內容的調整和擴充，不僅拓寬了教學資源，而且使學生對自己所學知識有一個系統、清晰地認識，知道所學專業知識可以用來解決什么實際問題，怎么用來解決實際問題。學習起來有的放矢，增加了其學習興趣和成就感。

（2）課程實踐性增強，學生自主能動性提高。學生由原來課堂的被動學習和課設的相互抄襲，向主動思考和探索轉變，并成立課外結構設計興趣小組。

（3）學生不僅對專業知識的理解和掌握程度加深，也能更快更好地在畢業后適應工作崗位。通過三位一體教學模式的實踐和暑假的頂崗實習，學生得到頂崗實習單位的認可和一致好評，大部分學生畢業后留在了實習單位；企事業單位更是希望17級的學生繼續去單位帶薪實習。

（4）學生的自主研學能力和創新意識得到較大的提升。學生積極廣泛參與專業學科競賽，獲得國家級和省級一等獎多項。相當一部分學生考取了985、211學校的研究生繼續深造。

3 結論

構建“理論—實踐—自主研學”三位一體的教學模式，有利于《混凝土結構設計》課程教學質量的提高，分層次逐步提高了學生專業理論知識水平、實踐能力和自主研學能力；有益于培養學生工程意識、解決實際工程問題能力和開拓創新科學素養，全面提高人才培養質量。