李濤 蔡靖

摘要 文章遵循“科研育人”“課程育人”“實踐育人”的思路，對砌體結構課程進行了科研―知識―實踐全流程架構設計，以形成新型教學體系。①基于課程設計任務形成新型課程知識體系框架；②圍繞知識體系從哪里來的問題，建立最新科研成果與知識框架的對應關系；③圍繞知識體系往哪里去的問題，建立最新規(guī)范、圖集內(nèi)容與課程知識的對應關系。通過科研―知識―實踐全流程聯(lián)通，使學生掌握知識的來龍去脈，有的放矢地開展學習，為學生做好課程設計及適應未來工作提供助力。

關鍵詞 砌體結構課程；科研―知識―實踐；全流程架構

中圖分類號：G642文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.8.020

砌體結構課程是土木工程專業(yè)建筑工程方向的一門專業(yè)限選課，與混凝土結構和鋼結構組成建筑工程方向的三大類結構。多數(shù)本科院校以單獨設課或與混凝土結構合成一門課的形式持續(xù)為學生開展砌體結構教學，通常理論課時安排16―24學時。

砌體結構課程對土木工程專業(yè)建筑工程方向?qū)W生的畢業(yè)要求具有重要的支撐作用，幫助學生構建各類結構設計的完整知識體系。課程的主要目標和教學內(nèi)容包括：砌體結構設計原則、砌體材料力學性能、靜力計算簡圖和規(guī)定、無筋砌體受壓和局部受壓承載力計算、配筋砌體種類和承載力計算、特殊構件（圈梁、過梁、墻梁、挑梁）、砌體結構抗震設計等。結構工程師完成砌體結構設計還需要掌握工程荷載（工程荷載與可靠度設計原理課程）、內(nèi)力分析（材料力學和結構力學課程）、獨立基礎（基礎工程課程）、現(xiàn)澆樓板（混凝土結構課程），砌體結構課程只是對砌體結構特有的知識點進行學習，需要配合多門課程形成砌體結構設計知識體系。

1砌體結構課程教學中存在的問題

砌體結構課程教學面臨的最主要問題是課程教學與科學研究和設計施工實踐的接軌，具體表現(xiàn)如下：

①對砌體結構整體性和知識關聯(lián)性的掌握薄弱，對結構構造掌握不足。砌體結構看似簡單，但所涉及的知識點比較繁雜，課程教學中通常將砌體構件承載力設計作為重點，整體性概念和構件聯(lián)系的介紹較少[1]。由于對結構整體概念把握不足，學生也不容易厘清瑣碎的構造知識。砌體結構設計還跟土木工程多門課程有關，這些課程講授的知識點相互交織，學生不容易整體掌握。

②對砌體結構重要知識點的來龍去脈掌握不夠[2]。砌體結構中有很多公式形式和參數(shù)是基于科學研究和工程經(jīng)驗而提出的，如果不掌握知識點的源頭，就很難發(fā)展針對具體問題具體分析的能力，在工作中容易形成機械化代公式和死用規(guī)范的習慣，在未來工作中規(guī)范發(fā)生更新時難以適應甚至出現(xiàn)誤用。

③課程設計不重視查找規(guī)范，學習過程與設計實踐有一定脫節(jié)。結構設計需要遵循規(guī)范群，一門規(guī)范的修訂可能影響其他規(guī)范的規(guī)定，因此，整體來看，砌體結構設計涉及的規(guī)范更新速度也很快，學生主要依托砌體結構教材和課程設計指導書進行課程設計，可能不符合最新規(guī)范要求，與設計實踐有一定脫節(jié)[3]。

2“科研―知識―實踐”全流程教學設計

土木工程專業(yè)有砌體結構、混凝土結構、鋼結構三大結構設計類課程，均有課程設計任務。結構設計的研究與實踐是相輔相成、互相促進的，其中主線為“科研―知識―實踐”，如圖1，三個方面分別對應于砌體結構課程教學的三個常見問題。砌體結構的科研主要是通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗、理論和數(shù)值分析等研究砌體設計理論、砌體材料、砌體構件的承載和破壞特點等；通過過去幾十年的科研和經(jīng)驗積累形成了砌體結構課程的知識體系；基于砌體結構知識體系（課程主要內(nèi)容），結合工程經(jīng)驗，可以開展砌體結構設計和施工實踐。通過對砌體結構的“科研―知識―實踐”教學體系全流程建構，打破課程教學的孤立，將其向前與科研聯(lián)結，向后與設計和施工實踐聯(lián)結，通過聯(lián)系科研與實踐，創(chuàng)新知識體系框架，并圍繞新型知識體系框架培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新思維和加強學生的實踐能力。

具體舉措包括三個方面：①在知識架構方面，以OBE理念調(diào)整授課順序，如為配合“科研―知識―實踐”全流程教學體系，在緒論中介紹砌體結構設計流程，以流程為主線介紹各個章節(jié)的主要內(nèi)容，在第一次課就向?qū)W生展示一個整體圖景，方便學生帶著問題學習，也方便后續(xù)課堂引入科研成果、規(guī)范圖集等。

②在科學研究方面，跟蹤學術期刊，將課堂知識來源文獻和最新支撐性研究成果對應于課程不同的知識區(qū)塊，使學生掌握知識的來源。對課堂不同知識章節(jié)，可安排學生分組查閱最新文獻，展示最新科研進展，鍛煉學生的論文查閱、提煉、展示能力。

③在設計和施工實踐方面，細化分析“砌體結構通用規(guī)范”“砌體結構設計規(guī)范”“砌體結構設計與構造”圖集、“砌體結構工程施工規(guī)范”等相關條文和詳圖，將規(guī)范中與課程設計相關的核心內(nèi)容納入課程教學，并隨時更新最新的規(guī)范條文，使學生熟悉課程設計中需要查閱的規(guī)范和圖集，確保學生按現(xiàn)行最新規(guī)范規(guī)定進行課程設計，以更好地對接未來工作。

2.1注重知識體系整體性構建

砌體結構的設計首先需要根據(jù)使用需求開展建筑設計，根據(jù)結構設計基本條件進行結構選型和結構體系布置，初步確定房屋靜力計算方案；然后確定塊體和砂漿材料，進行墻、柱高厚比驗算；確定墻柱尺寸后進行結構計算（計算單元―計算簡圖―荷載計算―內(nèi)力分析和內(nèi)力組合―承載力驗算）[4]，如果不能滿足驗算要求需要調(diào)整結構布置、材料型號等；設計過程中需要滿足構造措施，前后統(tǒng)籌考慮，尤其需要熟悉構造措施（需要滿足要求又不浪費材料），這是學生進行課程設計的薄弱點，需要依賴工程經(jīng)驗逐漸熟悉。

基于項目式學習理念[5]，根據(jù)砌體結構設計流程，倒推課堂知識體系框架。緒論中介紹砌體結構設計流程，作為整門課程的總括；然后依次介紹砌體材料性質(zhì)；確定結構體系布置方案；確定荷載、內(nèi)力以及材料抗力；然后開展無筋砌體、配筋砌體和特殊構件承載力驗算；條形基礎設計；設計實踐中一開始就需考慮抗震，可將結構抗震布置調(diào)入結構體系和內(nèi)力分析部分。除荷載確定、基礎設計等有相關課程專門學習外，微調(diào)課程內(nèi)容，使課堂學習按設計順序涉及相關知識，為課程設計打下良好基礎，課程知識體系框架如圖2所示。作為課程主體的承載力驗算部分，引入砌體受壓仿真教學展示系統(tǒng)，幫學生先建立感性認識，再學習承載力計算過程。在課程內(nèi)容安排中，依然把承載力驗算作為課程重點，同時加強課程教學主線，強調(diào)好各部分的關聯(lián)以及與相關課程的關聯(lián)，使學生形成完整、連貫、系統(tǒng)的砌體結構設計概念。

2.2支撐性研究成果納入課堂教學

砌體結構設計知識繁雜，涉及很多參數(shù)取值、構造規(guī)定等，這些參數(shù)和規(guī)定主要是根據(jù)研究成果或?qū)嵺`經(jīng)驗總結而形成的。傳統(tǒng)課堂授課較少介紹這些規(guī)定和公式的來源和考量，學生如果無法掌握參數(shù)取值的原因和背景，就很容易將“設計”變?yōu)椤坝嬎恪保鴨渭兊挠嬎憔毩晫μ岣邔W生的設計能力事倍功半。如果學生缺少獨立解決實際工程問題的能力，工程師培養(yǎng)可能成為計算員、施工員培養(yǎng)，而隨著計算機技術的發(fā)展，相比計算能力，對學生結構整體概念和工程師思維能力的培養(yǎng)變得更為重要。

在砌體結構課堂教學中，跟蹤總結最新研究進展（比如“土木工程學報”“結構工程學報”“JOURNALOFSTRUCTURALENGINEERING”“ENGINEERINGSTRUCTURES”等期刊），將課堂知識來源文獻和最新支撐性研究成果按章節(jié)納入課堂教學。砌體結構設計中很多設計規(guī)定是基于早年研究成果給出的，適當介紹相關成果，能讓學生把握知識來源，更容易掌握繁雜的砌體設計知識。比如，樓板與砌體墻連接的構造要求是在2008年汶川地震后修改的，通過介紹規(guī)范修改的考量因素，讓學生更好地記住重要構造要求。又比如，砌體結構碳纖維布加固方法是以砌體受壓壓潰破壞特點為科學基礎的，可以在講授砌體受壓時啟發(fā)學生思考加固方法?；谡鹿?jié)安排，砌體結構研究方向可以分為結構體系布置研究（砌體結構體系、砌體結構設計理論、砌體結構體系改造）、荷載、內(nèi)力和材料抗力研究（新型塊體材料、新型膠凝材料、砌體結構加固）、承載力驗算研究（砌體構件抗力和破壞形式、砌體構件承載力計算方法），根據(jù)三個研究方向可考慮增加學生自主查閱展示研究進展的環(huán)節(jié)，讓學生參與到最新研究成果的查閱和PPT展示中來，鍛煉學生科研能力。

2.3課程教學緊跟設計規(guī)范和圖集

結構設計規(guī)范和圖集是成體系的，砌體結構課程涉及的核心規(guī)范和圖集群包括“砌體結構通用規(guī)范”“砌體結構設計規(guī)范”“砌體結構設計與構造”圖集、“砌體結構工程施工規(guī)范”；涉及的相關規(guī)范和圖集包括“建筑抗震設計規(guī)范”“建筑結構荷載規(guī)范”“建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準”“建筑地基基礎設計規(guī)范”“配筋混凝土砌塊砌體建筑結構構造”“混凝土結構設計規(guī)范”等。在設計實踐中，需要滿足各個規(guī)范的要求，脫離規(guī)范條文來源介紹設計知識，有時會使學生摸不著頭腦。另外，常見規(guī)范不斷梯次更新，一本規(guī)范的更新可能導致其他規(guī)范個別條文失效。因此，有必要厘清課堂教學中設計知識來源于哪本規(guī)范和圖集，并在教學中不斷更新適用條文。

厘清砌體結構設計規(guī)范和圖集，緊跟最新規(guī)范。注意規(guī)范的梯次更新，比如“建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準”（2018年）中計算作用基本組合的效應設計值時恒荷載和活荷載的分項系數(shù)分別為1.3和1.5，應用“砌體結構設計規(guī)范”（2011年）時也需要注意遵循其規(guī)定。因此，規(guī)范和圖集的梯次更新要求課堂教學跟隨設計和施工實踐現(xiàn)行規(guī)范而動。這就需要對核心規(guī)范條文的更新有一定預期，由此，可建立核心規(guī)范條文（比如強條）與課堂教學主要內(nèi)容的對應關系表，方便在后續(xù)教學中不斷更新條文，顯然“砌體結構設計規(guī)范”是課程最重要的規(guī)范，規(guī)范相比教材，知識骨架更清晰但缺乏枝葉，即缺乏科研支撐、規(guī)定的解釋、公式的推導等，課程學習中引入規(guī)范條文，使學生建立知識與規(guī)范的聯(lián)系。通過建立條文和課程內(nèi)容對應表，緊跟規(guī)范的梯次更新，有利于學生運用規(guī)范進行復習，也可以幫助學生養(yǎng)成查閱規(guī)范和圖集進行結構設計的好習慣。

3結語

文章針對砌體結構課程教學中常見的砌體結構整體性和知識關聯(lián)性掌握薄弱、砌體結構重要知識點的來龍去脈掌握不夠、學生不重視查找規(guī)范和聯(lián)系設計實踐等問題，提出了科研―知識―實踐全流程砌體結構課程教學框架，通過砌體結構知識框架系統(tǒng)性構建、支撐性研究成果納入課堂教學、緊跟設計規(guī)范和圖集，培養(yǎng)學生的結構概念和工程師思維，滿足新形勢下的工作需要。

基金項目：中國民航大學教育教學改革與研究項目“三全育人理念下‘科研-知識-實踐’全流程《砌體結構》課程教學創(chuàng)新與實踐”（CAUC-2022-C2-007）。

參考文獻

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[2]高向玲，趙憲忠.以卓越工程師培養(yǎng)為目標的設計類課程教與學——以土木工程專業(yè)建筑混凝土結構設計為例[J].高等建筑教育，2016， 25（4）：90-94.

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[4]李永梅，孫國富，張勇波.砌體結構課程教學改革與實踐[J].高等建筑教育，2009，18（4）：77-79.

[5]黃信，李長輝，吳堃，等.基于項目式學習的工程結構設計創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].科教導刊，2022（11）：45-47.