《混凝土结构设计原理》课程教学的改革与实践

初明祥，王清标，苏晓方

(山东科技大学 资源与土木工程系，山东 泰安 271019)

《混凝土结构设计原理》课程教学的改革与实践

初明祥，王清标，苏晓方

(山东科技大学 资源与土木工程系，山东 泰安 271019)

《混凝土结构设计原理》课程对培养土木工程应用型高技术人才，特别是培养学生的工程能力及创新能力具有重要的作用。根据这一培养要求，本文对该课程的教学内容、教学方法、考核方式进行研究探讨，改革完善了课程的知识体系，探索了课程的教学方法和教学手段，实现了对学生综合运用知识与理论的能力及实际能力的培养目标。

混凝土结构设计原理;教学改革;实践;工程能力;创新能力

进入21世纪，我国高等教育类型结构呈现出多元化和多样性。发展应用型本科教育已成为我国走新型工业化发展道路，培养多样化人才的共同选择和普遍趋势。面对迅速发展的土木工程行业及其对应用型人才需求量急剧增加的现状，如何培养素质高、能力强、能满足土木工程业企业要求的高等技术应用型人才，已成为土木工程专业课程教学改革面临的主要任务。

《混凝土结构设计原理》课程是应用型土木工程专业必修的专业基础课，也是一门实践性很强与现行规范、规程等有关的专业基础课。为适应培养土木工程应用型高技术人才的要求，提高学生的工程能力及创新能力，我们对该课程从教学内容、教学方法等方面重新进行了设计，在教学中既注重基本概念和基本理论的讲授，又努力提高学生综合运用知识与理论的能力，注重实际能力的培养，取得较好的实践效果。

一 课程在土木工程专业的定位与课程目标

本课程主要讲授:混凝土结构所用材料的性能、混凝土结构设计原则、混凝土结构中常见的种类受力构件的破坏特征、设计模型建立及设计方法等。课程所讲述的内容是后续各方向的《混凝土结构设计》、《基础工程设计》等专业课程的理论基础和工程基础，也是土木类学生进行毕业设计及参与工程实践活动必不可少的知识。因此，本课程在土木工程专业高级工程技术人员的培养过程中处于核心地位。

课程以提高教学质量和教学效果为核心，以培养学生的综合能力，提高学生整体素质为目的。其总体目标是:通过本课程的学习，让学生掌握混凝土结构材料的特性、混凝土结构的设计方法和原则，能运用结构的设计原理及结构的特点设计一般的钢筋混凝土构件，并满足工程实际所需的构造要求。了解混凝土结构的最新成果及发展方向，为后续专业方向的专业课程的学习及今后的工作打下扎实的基础，最终实现具有工程能力及创新能力的土木工程高级工程技术人才的培养目的。

二 课程知识结构、教学内容设计及特点

(一)知识结构

根据本课程的知识体系的特点，将其知识结构分为两大部分:

1.理论基础部分:主要的混凝土结构所用材料的力学性能及混凝土结构设计的基本原则，这是贯穿整个课程的基础知识，是学习该课程的基层知识结构。

2.工程基础部分:主要包括各类钢筋混凝土及预应力混凝土构件的承载力设计知识和正常使用状态下的验算方法，包括各类构件的破坏形态、受力特征，承载力极限状态下力学模型的建立，承载力计算公式的推导，公式的适用范围及工程应用。这是该课程学习的核心内容，其先修内容涉及到基础理论，其后续内容延伸到结构设计即工程应用部分。

(二)本课程的教学内容及设计顺序

我们本着由浅入深，由已知向未知过渡的认知规律对本课程的教学内容进行设计。全部内容分为9部分，其顺序为混凝土所用材料的性能、混凝土结构设计原则、轴心受力构件正截面承载力计算、受弯构件正截面承载力计算、受弯构件斜截面承载力计算、受扭构件承载力计算、偏心受力构件承载力计算、变形及裂缝和耐久性、预应力混凝土构件设计。

(三)课程教学内容设计的特点

1.由浅入深，由经典的数学、力学定律过渡到简明实用的模型和公式

教学实践表明，学生最难闯的是从先修数学、力学课程到混凝土结构设计原理的过渡关。往往数学、力学要求严格、精确，不差分毫，如果将这些引入到本门课程的话，势必考虑的问题过细，变化参数过多，计算公式过于复杂而抓不到问题的重点。为此，本课程的知识体系是先将混凝土所用材料的性能设在最前面讲解，通过对材性的学习，了解混凝土所用材料性能的复杂性，强调材料的性能影响构件的性能，并最终影响结构的性能。在教学中通过构件破坏特征和受力特点的分析，建立反映问题实质的实用计算模型和公式，实现理论基础学习方法与工程应用学习方法的顺利过渡。

2.先基础后应用，理论基础与工程应用交叉融合、互相渗透

混凝土结构设计基本原则，是继混凝土结构所用材料后又一基础内容。它非常抽象，只有一些一般性的概念和表达公式。但正是这些，统一了全部混凝土结构构件的设计方法和材料性能的取值，同时也体现国家对混凝土结构设计的可靠性和经济性的统一。在初学时，名词、符号、术语繁多，又没有实际具体的计算，一次很难掌握。但在后续的钢筋混凝土及预应力混凝土构件设计的工程应用的学习过程中，反复说明建立公式的原则，将理论基础与工程应用交叉融合，达到将设计原则贯穿全部结构构件设计即工程应用的全过程。

3.理论计算与规范运用结合，突出学科及课程的实用性

《混凝土结构设计原理》是一门实用性的课程，尽管我们建立的计算公式能反映结构受力的本质，但还有很多未考虑的因素。同时由于混凝土结构中材料和结构及施工过程的复杂性，使我们无法也没有必要将所有的影响因素都通过计算公式表达出来，另外工程实践经验也给了我们一些启示，这些都反映在相关规范的条文上。因此在教学上本课程一定要将结构构件的理论计算与规范的条文结合起来学习。

4.不同规范相融合，突出课程的基础性和广泛性

本课程作为土木类专业各方向的专业基础课程，其设计的教学内容应具有“宽”的涵盖面。但其工程应用部分又与各专业方向的规范有密切的联系。为此，在教材及课程教学中，将结构受力特点这些共同的东西放在一起讲解，而涉及到各自的差别时，分开进行公式的推导和构造措施的表述。一般先将土木工程中最量大的建筑工程和其他工程的内容进行融合，充分体现大土木的思路。

5.引入学科发展的最新成果，在课程中注入先进性和时代性

规范是国家技术政策和经济政策的体现，也是国家成熟的科学技术成果的反映。因此与本课程配套的教材及课程教学的内容应随着新的规范的更新而更新。这样，学生学习的才是最前沿的东西，这是本课程和课程教学的责任。另一方面，随着材料科学、计算机科学、新的试验方法和手段的出现，施工技术水平和管理水平的提高，都对混凝土结构课程注入了新的生机。如纳米材料技术，外加剂技术等，都在课程教学中得以体现，让《混凝土结构设计原理》课程保持先进性和时代性。

三 课程教学方法的改革探索

通过多年的教学探索与和实践，针对本课程的知识体系和认知规律，对课程教学的方法进行了以下改革:

(一)课程重点、难点的教学方法

1.课程的重点与难点

本课程的重点是材性、设计方法、受弯构件的正截面和斜截面承载力及偏心受压构件设计。本课程的难点是受弯构件综合考虑正截面和斜截面承载力时，纵向钢筋的弯起与截断;

偏压构件的破坏特征的判别，小偏压构件正截面承载力计算;混凝土构件变形、裂缝的机理及计算方法;预应力混凝土构件的预应力损失的概念及损失计算;各阶段应力分析等。

2.本课程重点和难点的教学方法

由于本课程具有理论基础部分抽象，工程应用基础部分实践性、实用突出等特点，在课程内容及课堂教学上采用如下方法解决重点和难点问题。

(1)预习引导、重点突破

对于重点、难点内容，在讲解前进行预习引导，提出几个下次讲课前要求学生回答的问题，使课前预习有目的性和针对性。在讲授中，对重点、难点部分放慢节奏，观察学生的反应，及时调整反复强调的内容。课后要求学生进行教学内容的分析、对比和总结。为帮助学生学习，我们在每次教学活动结束前，对重点、难点及带规律性内容问题进行归纳。

(2)开展多媒体教学、充分利用网络教学资源

根据课程特点，采用了传统的粉笔加黑板的方法与自制教学课件相结合的方式进行课堂教学，对于纲目性质的内容及上课时绘制比较费时费力的图形，采用课件形式先制作出来，而对于必须掌握的公式推导部分仍采用传统的教学手段，两种结合比只采用其中之一的方法效果要好。如果遇到某些上课时没有及时做出笔记或理解透的问题，可以在课后登录校园网通过课程课件及《混凝土结构设计原理》网络课程进行进一步学习。

(3)启发式提问，引出重点及难点内容

强调教学过程中的师生互动，教师对学生进行启发式提高，引导教学主线;要求学生遇到问题课堂上及时提问，通过教师的回答将难点及时化解。

(4)例题、作业练习、辅导答疑

对课程学习的知识，要通过练习才能牢固掌握，本课程对于有示范作用的问题通过例题讲解传授一般解决方法，对于其他参数的变化则通过学生的作业练习来完成。并设置了课后定期答疑制度，解答学生们在学习过程中遇到的问题。

(二)课程常规教学方法与手段研究探索

1.传统教学手段与现代信息技术手段相结合

随着对土木工程应用型培养目标和教学模式的改革，课程教学既要注重基本概念和基本理论的讲授，又要努力提高学生综合运用知识与理论的能力，注重实际能力、创新能力和工程能力的培养，完全依赖传统的教学方式来进行教学已经满足不了教学的要求，借助于现代信息技术手段是必然趋势。但根据几年的教学实践来看，完全采用多媒体课件教学，效果并不理想，对于教学内容完全采用多媒体进行，易学、形象、好懂，印象深但理解不深、掌握不牢。为此，我们采用多媒体加黑板的教学方式，对于复杂、需要演示的图形及纲目性的内容以多媒体教学为主;而对于必须掌握的公式推导、工程应用部分以多媒体和传统教学手段相结合的方式进行;在教学中根据学生掌握知识的状况需要补充或详细说明的内容在黑板上完成。

2.教师采用引导性教学与学生课后自主学习相结合

教师对学生的知识传授当然是越多越好，越细越好，但限于教学时数的要求不可能做到如此。因此教师应起到激发学生的学习兴趣，引导学生科学思维的作用。在课堂上教师在有限的时间内，对基本原理、重点难点及强制性的标准规范要求作出讲授，而加强反复练习、扩大知识面和加强动手能力的训练部分放在课后进行。学生可根据自己的时间、进度来自主学习。

3.加强理论教学和实践教学相结合

通过课堂的理论教学重点传授知识，而通过实践性教学加强学生对知识的理解、巩固。为此，在实践教学环节中除普通的习题作业、观看试验录像、观看工程录像和计算机模拟动画外，还设置了受弯构件正截面承载力试验和偏心受压构件正截面承载力试验教学。通过对试验的观测和试验数据的分析整理，能对理论教学的相应部分知识有直观、深刻的掌握。这些试验除直接为理论教学服务外，还为后续课程如《混凝土结构设计》等学习打下基础，同时也锻炼了学生的动手能力，培养了学生科学研究的兴趣。

4.采用灵活多变的试验手段，扩充教学内容，解决了学生被动学习的局面

充分利用现有教育技术及实验教学资源，采用实物模型试验、计算机仿真实验，动画摸拟和现场工程录像等灵活多变的教学手段，对目前暂无条件开出实物试验或无法实施的试验内容以计算机仿真实验的形式开出，对不能到现场观看的结构及施工过程，则采取观看计算机模拟动画及现场录像等形式进行，实践教学内容丰富，形式多样，生动活泼，学生学习兴趣大，主动性和创新性得到加强，教学效果良好。

四 课程考核方式的改革

在课程学习中，采用大型习题讲解与工程实际相结合的教学方式、经典理论与现代试验分析相结合的教学方式;在课程考核上，采用闭卷与开卷相结合的考试方法。对需牢固掌握的理论基础部分内容采取闭卷考试的形式，对需灵活运用所学理论知识解决实际问题的混凝土结构设计和工程应用知识则采取开卷考试形式。考试的成绩占总评成绩的80%，以知识考核为主;平时的作业和小测验占20%，其中有部分内容需要学生通过参考规范等条文及一些课外参考资料才能完成的大作业，以能力考核为主。这种考核方式，充分调动了学生的主观能动性，激发了学生的学习潜能。

五 结语

《混凝土结构设计原理》课程对培养土木工程应用型高技术人才，特别是对培养学生的工程能力及创新能力具有重要的作用。为了适应这一培养要求，近几年我们对该课程从教学内容、教学方法、考核方式等方面重新进行研究探讨，根据课程的知识结构改革完善了课程的知识体系，根据课程知识体系的认知规律改进并采用了许多先进的教学方法和手段，实现了提高学生综合运用知识与理论的能力及实际能力的培养目标。

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G642.3

A

1674－5884(2012)07－0046－03

2012－03－11

山东科技大学泰安校区创新基金资助项目(CXJ01)

初明祥(1963－)，男，山东诸城人，副教授，主要从事土木工程方面的教学与科研工作。

(责任编校 朱正余)