基于卓越工程师教育培养计划的水工钢筋混凝土结构课程教学改革

蓝文武　钱凯

【摘 要】基于“卓越工程师教育培养计划”人才培养目标，结合水工钢筋混凝土结构课程教学存在的不足，探讨该课程的教学内容和教学方法改革，提出强化基本概念和基本原理、强化专业实践教学环节的内容改革建议，并构建相应的讲授法与探究法有机结合、练习法与实验法有机结合、强化案例教学的教学策略和教学方法。

【关键词】卓越工程师 水工钢筋混凝土结构课程 教学改革

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）06C-0071-03

教育部“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，是高等工程教育改革的里程碑。其宗旨是要培养、造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的、高质量的各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。通过实施“卓越计划”，主要强化培养学生的工程意识、工程素质和工程创新理念，提升学生的工程实践能力、创新能力，培养一大批卓越的后备工程师。

广西大学的水利水电工程专业是国家特色专业，经80多年建设，已形成了“本—硕—博”的人才培养体系，在以宽口径、厚基础为培养目标以及“面向广西与东盟的水利水电工程专业人才培养模式创新试验区”的专业改革中，不仅积累了丰富的教学改革经验，与时俱进提升了教学质量，而且逐渐形成了显著的办学特色。为适应“卓越计划”新举措下的人才培养模式，以及继续强化专业基础、拓宽专业口径的培养目标的需要，对水利水电工程专业课程教学进行相应改革势在必行。本文在分析传统的水工钢筋混凝土结构课程教学存在不足的基础上，基于强化学生工程能力和创新能力培养的目的，分别从该课程的教学内容组织、教学方式应用两个方面对水工钢筋混凝土结构课程的教学改革进行探索。

一、传统课程教学存在的不足

水工钢筋混凝土结构属于专业基础课，由三部分的内容构成：一是理论性较强的“基本构件”部分，二是实践性极强的“结构设计部分”，三是水工钢筋混凝土结构设计计算中的若干特殊问题。因此，该课程是水利水电工程专业的最重要的专业基础课之一，是综合理论与试验来指导工程实践的课程，广泛应用于水工结构、港工结构以及房屋建筑结构的工程领域中，具有很强的理论性和实践性。课程的教学效果将直接关系到学生工程素质、工程技能和创新能力的培养水平，课程是“卓越计划”培养模式下的核心课程。

水工钢筋混凝土结构课程传统的教学方式注重传授系统的理论知识，有助于学生在短期内形成混凝土结构的知识架构与体系等，但由于传统的教学方式通常是以教师为主体，学生是被动地接受知识，甚至不乏“满堂灌”的情形，已不符合“卓越计划”的人才培养理念及要求。归纳起来，不足主要有：

第一，不利于充分挖掘或培育学生的创新能力。在培养目标上，重视传授知识，但对发展分析问题和解决问题能力的力度不足，且一般均设置统一的人才培养标杆，按单一模式培养学生，培养理念相对保守、封闭，不利于创新思维和创新能力的培养，已不能满足学生发展的需要和“卓越计划”的培养目标的要求。

第二，教学内容与工程实际的联系不够紧密。传统教学在教学内容组织上，教材基本上是学生唯一的学习内容，是学生知识的主要来源，如果教材结合工程实际或引进案例的程度不足，将会对“卓越计划”下的人才培养目标和要求产生不利影响。同时，水工钢筋混凝土结构是一门理论性和实践性较强的课程，教学内容纷繁复杂，跨度广、难度高，同时还涉及许多结构规范或规程，在“卓越计划”人才培养模式下，紧密与工程实际的联系力度、优化教学内容的组织势在必行。

第三，不能充分发挥学生的自主学习能力。在教学方法上，传统教学以“传递—接受”为渠道，强调的是教师怎样去“教”，不重视学生如何去“学”，往往以单一化的课堂教学为中心，课堂外教学不足，学生对知识的掌握主要以死记硬背为主，不利于学生探究基本原理的能力及灵活掌控公式运用能力的培养，不利于发挥学生的自主学习能力，调动学生学习的积极性。

二、教学改革探索

（一）课程教学内容的改革。水工钢筋混凝土结构含主讲教学学时70学时，课程设计1.5周，相对于教学内容，学时相对偏少。在对课程教学内容进行优化组织时，需综合“卓越计划”的要求以及该实际课时条件进行教学内容的调整改革。

1.强化基本原理内容，优化与相关课程知识的联系。构成水工钢筋混凝土结构课程的三部分内容中，基本构件部分包括钢筋混凝土结构材料性能、设计计算原理，以及拉、压、弯、剪、扭五大类基本构件和复合受力构件的受力机理、破坏形态、承载力计算和构造要求等内容，是本课程的基础内容，是学生学习后续的结构设计内容的基础和前提，也是夯实基础、拓宽专业口径的主要切入点之一，具有经验性和理论性强的特点。学生只有理解和把握了该内容的基本概念和基本原理，才能从源头上掌握钢筋混凝土结构的基本理论体系，从而为今后的工程灵活应用及工程创新打下坚实基础。因此，对课程教学内容的组织和优化，应确立基本概念和基本原理的核心地位，根据该部分知识的特点建立其理论主干线，并围绕主干线有序、有条理组织知识点，达到强化基本原理的目的。

同时，这些内容与概率统计理论、建筑材料、理论力学和材料力学等课程联系十分紧密，是以这些课程的知识为基础的。例如，设计计算原理讲授的极限状态设计法，其基于可靠度的设计表达式、荷载和材料强度的取值等，均以概率统计理论为基础；钢筋混凝土结构的钢筋（或型钢）、混凝土的力学性能与建筑材料课程的知识联系紧密；基本构件的受力分析、计算简图和平衡方程的建立则是理论力学、材料力学的基本原理的具体应用。因此，在本课程的教学计划中，在强化基本构件理论内容的同时，还需注重并合理组织与其他相关课程知识点的联系，并结合教学方法上的配套改革，综合实施教学内容的优化。

当然，由于教学学时的限制，在引进相关课程知识点的教学内容的组织上，必须注重引进或联系的方式。行之有效的方式，如将联系的知识点合理穿插于本课程的相关内容的教学中，即课堂插花方式，以及课前安排学生预习相关课程知识点、布置预习主题等，即课外延伸方式，这样不仅可以解决教学学时紧的问题，而且有利于发挥学生学习的积极性和主动性，提高学生的自主学习能力。

2.强化专业实践教学环节。为强化学生工程素质、工程技能和工程创新能力的培养，使学生能够在踏上工作岗位后很快进入角色，首先必须强化实践教学环节。作为富于实践性的专业基础课程，在水工钢筋混凝土结构教学内容中强化专业职业实践教学环节成为必然。这些专业职业实践教学环节，宜包括校内实践教学和校外企业工程实践环节两大部分。校内实践教学又可分为混凝土试验课教学环节、课程设计教学环节、钢筋混凝土结构主题的科学试验和研究环节，以及为满足各种职业资格考试（如注册建造师、注册土木工程师等考试）需要的、与该考试相关的钢筋混凝土结构知识的培训、混凝土结构专业设计软件实训等实践教学环节。校外企业工程实践环节主要有设计单位的工程设计实践环节、施工企业的工程施工实践环节、工程监控和检测的工程实践环节，等等。

（二）教学方式的改革。若改革和优化仅对教学内容进行，没有适当的教学组织形式、教学方法和技术配套跟进，将很难取得理想的教学成效和实现预期的培养目标。为达到强化基本原理和专业实践教学环节的教学内容的目的，以强化学生的工程能力和创新能力培养，采用讲授法与探究法有机结合、练习法与实验法有机结合、强化案例教学不失为可选和可行的教学方式。

1.讲授法与探究法有机结合，强化基本原理的教与学。水工钢筋混凝土结构课程内容繁杂，具有“六多”的特点，即概念多、原理多、公式多、参数多、条件多、构造多，且与多门课程的知识密切相关，内容综合性强，抽象难懂，初学者很难准确理解和把握，有必要先讲授，让学生对钢筋混凝土结构知识体系有所认识，然后再放手让学生探究学习。因此，在开始的前四章（包括钢筋混凝土结构材料性能、设计计算原理、受弯和受剪构件的承载力计算）的学习中，宜以讲授法为主，采用课堂讲授的方法给学生讲解基础性的基本概念和基本原理，使学生理解和掌握必备的钢筋混凝土结构基础知识，对钢筋混凝土结构的学习方法有所认识和感悟。讲授中，宜结合本课程的特点，以构件的“截面设计和截面承载力复核”为中心，以“试验研究—截面受力分析—破坏形态和破坏特征—基本假定—计算简图—公式推导—公式应用—总结”为主线，组织教学和展开讲解，并根据学生的实际情况、接受程度，采取启发式教学，突出重点和难点，因材施教。在第四章之后的内容的教学中，则可以采取讲授法和探究法相结合进行，并加大探究教学的比重。例如，对受压构件承载力计算的教学，有了受弯构件的知识基础，就可以分别以构件的破坏形态和破坏特征、受力分析和计算简图建立、界限破坏和界限受压区高度、承载力计算公式推导和公式应用为主题，放手让学生成为主体，观看轴心受压、偏心受压试件试验的视频，在老师的启发和引导下，主动地探索、分析、认识、构建和掌握上述主题的新知识，进而主动将原理和公式灵活应用于习题或工程实例的求解中，避免以继承为中心的教学模式的仅仅强调知识的记忆、模仿和反复练习带来的抑制学生的创新力的弊端，达到调动学生学习的主动性和积极性、培养和提高学生的动手能力和创新能力的目的。同时，学生通过主动学习构建的对知识的理解和掌握是自主的、本源性的，因此也是根深蒂固和融会贯通的，为今后的灵活工程应用和创新发展奠定了坚实基础，具有“可持续发展性”，达到了强化基本概念和原理的教与学的目的。

受限于教学学时，目前广西大学的水工钢筋混凝土结构课程仅开出了适筋梁的实验课，该实验从粘贴钢筋应变片—绑扎钢筋—浇筑混凝土—养护—刷白—划线—粘贴混凝土应变片—加载实验，全部由学生自主完成，而少筋梁和超筋梁的加载实验则是由老师主导完成。显然，实验的数量过少，不利于探究式教学的开展。采取的弥补措施有：一是组织学生现场观摩或参与研究生的构件实验。每年研究生都会进行大量的梁、柱、墙试件或结构体系的实验研究，实验室基本处在连续工作的状态中，这就给本科生的观摩学习提供了良机，部分同学甚至通过导师制培养机制直接参与到了实验研究中。另有部分同学通过各类本科生创新项目的申请立项，参与了实验研究创新实践。二是充分利用多媒体技术，组织学生观看结构实验的视频，并在观看后举行主题讨论活动，让学生探索构件的受力过程、截面的应力应变分布和破坏形态等。

2.强化解决工程实际问题的案例教学。在水工钢筋混凝土结构教学中，可强化的实践教学环节有校内、校外的多种实践教学环节。除了前面阐述的实验课教学环节、钢筋混凝土结构主题的科学实验环节之外，在该课程的课程设计和习题教学中，强化工程案例教学，也是强化实践教学、促进学生工程素养和工程能力提升的途径。通过案例教学并在其中强化对现行规范条文的学习和应用，有利于在理论知识和工程实际之间建立起联系的桥梁，促进实践教学与实际工作技能实现“无缝对接”。

案例教学的关键在于案例素材的组织。作为案例教学的核心，案例应具备工程背景性、典型性、启发性和实效性的特点，即案例应取材于实际工程，经精心筛选、比对后择优选用，具有代表性或一般性，能体现出同类构件或结构的工程特性，并可使案例教学取得实效。同时，应能提供从引入边界条件简化、建立内力计算简图的环节开始，逐步展开构件或结构的设计案例教学，启迪思路，并留给学生必要的多种设计方案的自主发挥空间。

《水工钢筋混凝土结构学》教材是高等学校水利类专业的经典教材，曾获原国家教委全国高校优秀教材奖和原水利电力部优秀教材一等奖。教材中，针对基本构件的截面设计和承载力复核编写的许多例题，均来源于实际工程，且问题的求解一般始于荷载分析和受力分析环节，十分有利于学生认识和了解工程实际状况，有利于将理论知识应用于求解工程实际问题的思路的构建，是实践教学与实际工作技能培养实现“无缝对接”的、很好的习题或案例素材组织形式。受教材启发，笔者选取了某水利枢纽工程的坝后式厂房坝段为工程实例，系统地将其坝顶人行道板、尾水平台板、厂房屋面板、吊车梁、屋面大梁集成为受弯、剪、扭构件案例，将厂房排架柱、启闭机排架柱、工作桥刚架柱等集成为偏心受压构件案例，应用于例题讲授和学生作业中，结果学生提出问题的现象增多了，课间讨论的现象增多了，激发了学生浓厚的学习和探究兴趣，也得到了学生的肯定。同时，为拓展学生的专业口径，在课程设计中，选取实际的工业厂房结构或较规则的低层建筑结构为题，促进学生对工业建筑和民用建筑结构的认识和了解，拓宽学生的专业视野。

总之，“卓越计划”下，水工钢筋混凝土结构教学内容的改革应以强化基本概念和基本原理、强化专业实践教学环节等为重点，并推行符合工程能力培养规律的教学方法，注重讲授法与探究法的有机结合、练习法与实验法的有机结合，强化案例教学环节。“卓越计划”培养模式下的水利水电工程教育教学改革是一项系统的工程，任重道远，课程的教学内容和教学方法的改革必须纳入到水利工程专业“卓越工程师”的总体培养方案和计划中，成为系统性的工程人才培养工程中结构得到优化的、起积极作用的“一根柱子”。

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[6]邢贞相，李晨洋. 水工钢筋混凝土结构教学方法探讨[J].高等建筑教育， 2009（3）

【基金项目】2015年度广西高等教育本科教学改革工程立项项目（2015JGZ107）

【作者简介】蓝文武（1966- ），男，广西都安人，广西大学土木建筑工程学院副教授，硕士生导师，研究方向：混凝土结构、组合结构和工程抗震研究。

【通讯作者】钱 凯 （1983- ），男，浙江宁波人，广西大学土木建筑工程学院校聘教授，硕士生导师，研究方向：钢筋混凝土结构和预制混凝土结构安全防护和抗震防灾研究。

（责编 黎 原）