夏紅春

摘要：混凝土結構設計原理是土木工程專業(yè)必修課程中重要的一門專業(yè)課，該課程的教學質(zhì)量直接影響學生部分后續(xù)課程的學習。基于課程特點和實際教學情況，對課程的教學方法進行了改革。主要包括充分利用多媒體技術、深入剖析公式內(nèi)涵、加強實踐教學、注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)、完善網(wǎng)絡平臺建設以及改革考核方式等。實施結果表明，所提出的的教學改革措施合理有效。

關鍵詞：土木工程;混凝土結構設計原理;教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2019）01-0083-05

土木工程是建筑、巖土、地下建筑、橋梁、道路、鐵路、礦山建筑、港口等工程的統(tǒng)稱，其內(nèi)涵為用各種建筑材料修建上述工程時的生產(chǎn)活動和相關的工程技術[1]。我國土木工程高等教育已經(jīng)有一個多世紀的歷史。2011年由住房和城鄉(xiāng)建設部頒布的《高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范》中明確指出：學生應掌握工程結構的基本原理，能正確設計土木工程基本構件，實踐體系中的專業(yè)基礎實驗實踐環(huán)節(jié)也包含了混凝土基本構件實驗。由此可見，混凝土結構設計原理課程在土木工程專業(yè)的培養(yǎng)方案中占有非常重要的地位，其主要內(nèi)容包括鋼筋與混凝土材料的力學性能，混凝土結構設計的基本原則，拉、壓、彎、剪、扭等的計算與分析、變形與裂縫寬度的驗算，以及預應力混凝土構件的計算與分析等[2-4]。通過該課程的學習，使學生掌握鋼筋混凝土結構構件設計的基本理論與設計方法，并為后續(xù)課程，如混凝土結構設計、高層建筑結構設計以及工程結構抗震設計等課程的學習奠定基礎。

一、教學中存在的問題

作為土木工程專業(yè)的重要專業(yè)核心課，混凝土結構設計原理包含的內(nèi)容較多，涉及面廣，既有理論推導又有實驗研究，同時又與相關規(guī)范及工程實際聯(lián)系密切，公式、圖表、規(guī)范條文多，具有綜合性、技術性以及應用性等特點[5]。該課程內(nèi)容豐富理論嚴謹，與其他專業(yè)基礎課和專業(yè)課聯(lián)系緊密，是一門信息量及教學難度均較大的課程，而《高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范》僅推薦60個左右的學時，因此，在實際教學工作中無疑將面臨教學內(nèi)容多，授課學時少的矛盾。如何合理組織教學，使學生在有限的時間內(nèi)理解并掌握課程的主要內(nèi)容，值得廣大從事該課程教學的教師深入探討。

二、教學方法的改革

（一）充分利用多媒體技術

混凝土結構設計原理包含的內(nèi)容及圖表較多，而傳統(tǒng)的板書以及語言等教學手段由于信息量較小、效率較低，已無法滿足現(xiàn)代課堂教學的需要。因此，在教學中充分利用多媒體技術，制作高質(zhì)量的課件，將大量現(xiàn)場工程圖片及視頻引入課堂教學中，做到圖文并茂[6]。一方面可以代替教材及課堂語言教學中冗長的文字說明，節(jié)約時間，達到事半功倍的效果;同時，又可以通過典型的工程案例，將工程中采用的一些新技術、新工藝、新材料、新設備以及施工中的新方法和注意事項等內(nèi)容介紹給學生，從而大大激發(fā)學生對課程的學習興趣，豐富了教學內(nèi)容。筆者在進行混凝土結構設計原理課程教學時，曾利用課余時間組織學生集中觀看了中央電視臺錄制的《港珠澳大橋》《上海中心大廈》《北京地鐵網(wǎng)絡》等系列紀錄片。這些極具代表性的超級工程，不僅是時代的標志，同時也展示了我國的強盛國力，彰顯了中國現(xiàn)代的建筑技術水平和時代風采。通過觀看視頻，在激發(fā)學生強烈學習欲望與興趣的同時，培養(yǎng)了學生的愛國熱情，增強了學生的民族自尊心與自豪感。

需要指出的是，雖然多媒體教學具有信息量大、教學效率高、直觀、形象以及表現(xiàn)力豐富等優(yōu)點，但在教學過程中若過分依賴，將容易出現(xiàn)課堂教學內(nèi)容多，教學進度快，學生對教學內(nèi)容“夾生”，甚至不理解等弊端。因此，應根據(jù)教學內(nèi)容將多媒體技術與傳統(tǒng)教學手段有機結合。例如：在講解受彎構件正截面承載力的計算時，由于公式中符號較多，且涉及到力和力矩的平衡方程，以及混凝土和鋼筋的力學性能等知識，可以采用錄像演示不同配筋條件下受彎構件正截面的受力特性和破壞形態(tài)，使學生對受彎構件的正截面破壞特征具有感性認識。但在講授單筋矩形截面、雙筋矩形截面以及T型截面梁的力和力矩的平衡方程基本計算公式時，則宜采用板書一步步演示公式的推導過程，從而加深學生對公式的理解。對于公式推導過程中所需要涉及的正截面應力以及應變沿梁高度的分布圖，則可直接采用多媒體圖片演示，從而大大節(jié)省課堂繪圖時間。但同時也應切忌陷入為了追求教學進度而過分依賴多媒體，將教師淪為“電腦操作員”的誤區(qū)。

（二）深入剖析公式內(nèi)涵

混凝土結構設計原理課程涉及大量的公式、圖表，限于篇幅，有些教材對部分公式或圖表等內(nèi)容的說明并不詳細，教師在講授這部分內(nèi)容時，若不講解透徹，勢必會導致學生理解困難，從而導致“夾生”現(xiàn)象。如：對雙筋矩形截面梁進行復核時，對于x<2a′s的情況，絕大部分教材都直接近似地取x=2a′s，正截面承載力按式（1）確定：

（三）加強實踐教學

鋼筋混凝土結構不同于其他結構的一個顯著特點就是它在我們的日常生活中大量存在。每一座橋梁、每一棟建筑都是設計者與施工者智慧的結晶與驕傲。而徐州的城市基礎設施建設最近幾年踏上了快速發(fā)展的快車道，高鐵、高速、高架、地鐵......得到了迅速發(fā)展。因此，筆者在講授課程之初即聯(lián)系校外實習基地，利用課余及周末時間帶領學生到工地參觀、調(diào)研，讓學生了解鋼筋的種類與直徑、鋼筋的加工和綁扎、混凝土的澆筑、梁、板、柱的形式等與課程密切相關的內(nèi)容，使學生對所學內(nèi)容建立直觀感性認識。這樣，在授課過程中涉及到結構形式、構造要求、施工工藝等內(nèi)容時，結合開課之初參觀視頻、圖片進行講解，使學生對所講解的知識點有更清晰的認識，避免了教師照本宣科。對于一些相對較簡單的問題，教師也可以發(fā)揮學生的主觀能動性，讓參觀時觀察比較細致的學生進行講解，然后組織學生討論。如：在施工過程中如何保證梁的混凝土保護層厚度？單筋矩形截面梁在工程中是否存在……這種方式相對于教師的枯燥講解更容易被學生所接受，加深了學生對相關知識的理解，提高了學生的觀察、分析和語言表達能力，同時也使學生實現(xiàn)了從被動的“要我學”到主動的“我要學”的轉變，提高了學生的學習興趣與熱情。

（四）注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)

筆者所在學院擁有的總面積達7 200 m2建筑結構實驗室，設施齊全、設備先進，是學?！笆濉逼陂g重點建設的、既能滿足土木工程及相關專業(yè)教學實驗要求，同時又兼顧科學研究及生產(chǎn)性試驗的綜合性實驗室，承擔了包括國家科技支撐計劃項目和國家自然科學基金項目等在內(nèi)的多項科研課題，其中多項課題又與鋼筋混凝土密切有關。在課程進行到受彎構件的正截面承載力計算這部分內(nèi)容時，筆者組織學生到學院建筑結構實驗室參觀，向學生介紹實驗室目前所承擔的與鋼筋混凝土有關的科研課題，鼓勵學有余力的學生參與教師的科研，使學生在加深對教材知識理解與掌握的同時，開闊了視野，激發(fā)了學生的學習興趣和探索新知識的欲望與動力，鍛煉了學生的動手操作能力，達到了培養(yǎng)學生的科研能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的教學目標，同時也為提升

學生的科研能力提供了機會與平臺。但需要注意的是，在鼓勵學生積極參與教師科研的同時，應充分考慮學生的現(xiàn)有知識水平，以免出現(xiàn)科研內(nèi)容超出了學生的知識范疇，使學生感到力不從心，從而挫傷了積極性。此外，教師安排給學生的科研任務應適量，過多會使學生感到有壓力，過少則會使學生感受不到科研的嚴肅性，從而使學生失去激情與動力。

（五）完善網(wǎng)絡平臺建設

現(xiàn)代網(wǎng)絡的普及為課程教學提供了師生互動、知識交流的平臺，使傳統(tǒng)的課堂教學時間得以延長，教學內(nèi)容得以擴展，從而使學生的學習更加方便快捷。

筆者所在學院非常重視專業(yè)與課程建設，每年投入大量的資金用于相關課程的網(wǎng)絡平臺建設?；炷两Y構設計原理作為大土木方向的專業(yè)課程，是學院現(xiàn)有的土木工程專業(yè)（含房屋建設方向、道路橋梁與隧道方向）、安全工程專業(yè)以及城市地下空間專業(yè)的必修課程，每年約有三百余名學生修讀該課程，在專業(yè)課程體系中占有重要的地位。因此，學院非常重視該課程的網(wǎng)絡平臺建設，也被學院第一批納入重點課程網(wǎng)絡平臺建設體系。學院組織該課程的所有任課教師進行了廣泛調(diào)研，在充分吸收借鑒清華大學、同濟大學、東南大學......等省內(nèi)外名校相關課程網(wǎng)站建設經(jīng)驗的基礎上，進行了課程網(wǎng)站的設計與制作。課程網(wǎng)頁主要包括課程簡介、教學大綱、授課教案、教學課件、復習資料、自我檢測、工程案例以及師生互動等內(nèi)容。通過網(wǎng)絡平臺，可以使學生明確課程學習的目的和意義，了解課程的教學體系和教學目標，從而實現(xiàn)課堂內(nèi)外相結合的啟發(fā)式、互動式教學。此外，網(wǎng)站中的大量與課程相關的現(xiàn)場施工視頻和圖片資料，將教材中抽象的理論知識轉換成直觀的感性認識，加深了學生對理論知識的理解，激發(fā)了學生的學習興趣，也使學生在上課時能夠帶著感性知識走進課堂，大大提高了課堂教學效果，真正做到了將理論與實踐教學有機結合。與此同時，教師把與課程相關的最新信息及時上傳到網(wǎng)絡平臺，使學生可以在第一時間了解學科的前沿動態(tài)，拓寬了學生的視野，進一步激發(fā)了學生的學習興趣，大大提高了教學效果。

（六）改革考核方式

混凝土結構設計原理是一門理論性及實踐性均較強的課程，該課程的突出特點是以實驗研究為基礎，依靠大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)提出假定，通過一系列數(shù)學方法建立半理論半經(jīng)驗的實用計算公式。該課程涉及的概念、公式、參數(shù)及符號較多，并且與實際工程緊密結合，加上規(guī)范規(guī)定的構造要求，對于沒有工作經(jīng)歷的本科生而言，要在短時間內(nèi)熟練掌握相關知識非常困難。因此，考慮到課程的特點，改革以往傳統(tǒng)的閉卷考試為半開半閉式考核，即將試卷分為基本概念題和計算題兩大部分，分值分別為60分和40分。考試也相應地分兩個階段，前60分鐘為閉卷考試，主要考查學生對基本概念的理解與掌握，主要題型包括填空題、（單、多項）選擇題、名詞解釋題以及簡答題等。后40分鐘為開卷考試，題型主要為計算題，學生在6道題中選4道作答。這樣一方面避免了學生死記硬背大量的公式，一定程度上避免了作弊現(xiàn)象發(fā)生;另一方面也促使學生平時必須用功學習，深刻理解基本概念并熟練掌握，自覺養(yǎng)成努力學習的好習慣，這樣在考試時才能做到融會貫通、游刃有余。實踐證明，這種考核方式頗受學生的歡迎，考試成績區(qū)分度較高，能夠充分反映學生對知識的把握程度。

三、實施效果

一年多的教學改革與實踐證明，上述措施已取得顯著成效。

（1）由于將大量現(xiàn)場工程圖片及視頻引入課堂教學，改變了過去枯燥的公式推導，使教學內(nèi)容更加豐富、形象、直觀。在加大教學信息量的同時，激發(fā)了學生的學習熱情及興趣。

（2）改革后的教學方法得到了絕大多數(shù)學生的認可，學院組織的教學滿意度問卷調(diào)查顯示，95%以上的學生認為該課程的教學方法與教學效果較好。

（3）學生的考試成績有較大幅度提高。圖1為2013級、2014級土木工程和城市地下空間兩個專業(yè)學生成績分布對比情況。從圖中可以看出，經(jīng)過上述教學改革，2014級學生的成績較2013級有明顯提高。不及格率由14%下降為8%，而成績在“良好”和“優(yōu)秀”區(qū)間的學生數(shù)則分別提高了8個和6個百分點。

（4）課程教學網(wǎng)絡平臺架起了教師與學生實時溝通的橋梁，拓寬了學生的專業(yè)視野，提高了學生的自主學習能力，同時也為其他課程的網(wǎng)絡課程建設提供了參考。

四、結語

混凝土結構設計原理雖然是大土木工程專業(yè)非常重要的專業(yè)課，但是在其教學過程中仍然存在較多問題，大部分高校的相關實驗室和實習實訓基地建設也有待進一步完善和提高。為此，為了提高課程教學質(zhì)量，其教學方法的改革更應值得關注與探討。在教學中應鼓勵教師創(chuàng)新教學方法，始終堅持以學生為本的教育理念，充分調(diào)動學生的積極性與主動性，激發(fā)學生的學習熱情，努力提高教學質(zhì)量，為我國的社會主義基本建設事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)優(yōu)秀的土木工程專業(yè)人才。

參考文獻：

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[3]東南大學，天津大學，同濟大學.混凝土結構設計原理 [M]. 5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

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[6]趙玉新，周清，包華.混凝土結構設計原理課程教學建設的幾點體會[J].東南大學學報：哲學社會科學版， 2012， 14（S2）： 89-91.