应用型高校混凝土结构设计原理教学改革探索

董吉武　孙爱琴

摘  要：基于应用型人才培养要求，从教学理念、教学方法、教学手段、课程考核等方面探讨混凝土结构设计原理课程教学改革，以提高教学效果和学生自主学习能力。

关键词：教学方法;教学手段;应用型高校

中图分类号：G642     文献标识码：A    文章编号：2096-3769（2019）03-033-04

混凝土结构设计原理作为土木工程专业的课程，起着承上启下作用，其前修课程相关理论较多，包括土木工程材料、材料力学、结构力学等，对后续专业课程高层建筑结构设计、基础工程、建筑结构抗震设计等起着重要的基础作用。该课程涉及钢筋和混凝土两种材料的协同工作，与前修课程材料力学、结构力学等学习方法有所区别，学生不易适应。此外，该课程还有其它特点：经验半经验公式多、参数多、设计结果不唯一、验算条件多、构造要求繁杂、规范条文严格等[1]，是培养学生规范意识的一门重要课程。学生普遍认为本门课程涉及内容繁杂，学习难度较大，畏难现象较明显。

一、调整教学理念，顺应应用型人才培养的要求

1.整合教学内容，注重学生知识应用能力的培养

切实改变传统的以学科和知识体系确立的课程教学内容和教学大纲的做法，遵循应用型人才培养“理论够用，重在应用”的基本原则[2]。采用模块化教学，根据人才培养方案，删减与前修课程土木工程材料、材料力学等重合部分的内容，增加建筑结构荷载内容，增加由实际工程结构物到简化计算模型的构建过程介绍等，增强学生分析实际工程问题的能力。

应用型大学本科教育目标的核心与关键问题是培养学生的专业技能和应用能力。[3]采用“应用型”思维开展教学，注重设计基本原理的讲授，提高学生的知识应用能力。在当前理论课时普遍在被压缩的情况下，须设法保证有限学时下的教学质量和教学效果。应用型人才培养的主要目的在于培养学生具备一定的理论知识、分析和解决实际工程问题的能力。在讲授过程中，尽量弱化复杂公式的理论推导过程，强化公式应用的适用条件、构造要求及相应的注意事项等。更加强调理解，注重“会查会用”。例如依据建筑结构荷载规范（GB20009-2012）：按荷载基本组合进行承载能力极限状态的构件设计时，需要满足γ0Sd≤Rd，其中为γ0结构重要性系数，Sd和Rd分别为荷载组合的效应设计值，结构构件抗力的设计值。讲授时应以“安全第一”思想贯穿始终——被缩小后钢筋混凝土构件的抵抗能力（材料强度值采用较其标准值小的设计值）不小于经放大荷载作用下的内力（荷载采用标准值乘以分项系数，可将其理解为“放大系数”或“安全系数”，此外，活荷载标准值前尚需乘以相应设计使用年限的调整系数），构件即可满足承载能力设计要求。再如“标准值”这个概念，可以让学生理解成“在标准尺寸、标准测试方法等各种标准条件下获得的不低于95%保证率的数值”。这些内容较为抽象，如果完全按照严谨的“科学”定义去讲授，学生不易接受。

2.强化规范意识，提高学生对构造要求的重视程度

注意培养学生注重运用规范、遵守规范的良好习惯。本门课程对应的单向肋梁楼盖设计的指导书就注明了参考规范的条款，系部资料室购买了最新的混凝土结构设计规范，可供学生查阅。学生通常习惯于注重计算过程及其结果，却忽视同样重要的构造规定。工程问题必须以规范和标准为依据，必须抓住这个机会，强化学生以现行的标准、规范、规程为依据的工程意识，这同时也是培养学生工程师品质的基本要求。

三、运用多种教学方法，有效提升教学效果及学生自主学习能力

1. 利用类比方法建立知识点之间的联系，提高学生理解力

要善于建立不同知识点之间的联系，与已学内容进行类比。在讲授梁正截面承载力设计时，重点讲授单筋矩形截面，一般安排较多学时，以确保学生扎实掌握。该部分内容主要基于力及力矩的平衡条件建立平衡方程，从而确定受力钢筋截面面积。解决问题的基础在于极限状态下的力平衡和力矩平衡条件。为便于学生理解与掌握，该部分原理分析要透彻，需重点讲授两个平衡方程建立的来源和相关参数的含义等。

而通过类比，可将双筋截面视为单筋截面基础上在受压区增加了受压钢筋，第一类T形截面设计视为宽度为翼缘计算宽度的单筋矩形截面，第二类T形截面则视为受压钢筋已知的双筋矩形截面。由于上述正截面承载力计算原理仍然是力及力矩的平衡方程，利用类比方法对双筋截面和T形截面设计进行泛讲即可。

斜截面可以利用类比的方法进行教学，剪跨比可视为配筋率，三种脆性破坏特征更明显的斜截面破坏方式——斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏相应地与超筋破坏、适筋破坏、少筋破坏呈现较为相近的破坏特征。同样，在进行梁斜截面承载力计算时，需防止发生斜拉破坏和斜压破坏，与正截面设计时要避免少筋破坏和超筋破坏类似。另外，就是大偏心受压破坏和小偏心受压柱正截面承载力计算公式可分别视为逆时针或顺时针旋转了90°的双筋截面和超筋的雙筋截面，其受力钢筋确定的基础仍为力和力矩的平衡方程。类比方法的利用会在较大程度上降低学生接受新知识的难度，也可明显提高课堂教学效率和效果。

2.结合行业新技术拓展学生视野，提高学生学习兴趣

通过结合结构设计的新进展以及新工艺，新技术，BIM技术及其工程应用等抗震新技术，结合实际工程问题，拓展学生的眼界，也为学生毕业后顺应行业企业需求提供支撑。让学生接触这些专业技术名词，以便在未来的工作过程中能够更快适应未来工作环境。利用相关课程教学研讨会、学术交流会，将最新的教学理念和方法带到课堂上，提高学生的学习兴趣。此外，结合实际工程提出相应问题也会对学生有所启发，激发学生求知欲。如新型轻质高强可以为工程加固，也提供了FRB材料应用新思路等。

此外，该门课程本身整体较为枯燥，内容相对繁杂，课堂教学语言组织应尽量采用轻松、幽默的方式，会降低学生对本门课程的抵触情绪，活跃课堂气氛。

3. 運用多媒体手段，提高课堂教学效果

利用多媒体可以将普通梁内受力钢筋纵筋、箍筋、架立钢筋，弯起钢筋等表达清晰明了，利用Powerpoint软件的动画播放功能，也可直观表达出材料抵抗弯矩图绘制方法、详细绘制步骤及钢筋弯起点、弯终点的位置等信息，可以演示不同配筋率下的简支梁正截面破坏特征等等，有助于学生增强感性认识和理解。由于课时紧张，诸如适筋梁破坏过程的实验视频文件可提前让学生利用课外时间自行学习。

为了丰富学生视野，笔者积极开展多媒体资源库建设，通过网络公开资源，查找选取典型性的相关实验视频、动画资源、图片资源，建立电子资源库。此外，笔者还要求假期实习的学生拍摄相关照片和视频，挑选代表性新工艺、新流程，分类备注后纳入资源库。根据课程进度选取相应视频、图片资料发给学生提前学习。

4.提高学生自主学习能力

虽然大学课程教学是知识、能力和素质培养的主要场所，但不能也不可能全部知识点交由教师讲授。[4]应用型本科教育，要求学生具有更宽广的理论基础和可供广泛迁移的知识平台，具备较强的终身学习能力及自主获取知识的能力[5-6]。通过学生提交阶段总结的形式强化其归纳总结能力。也可以利用课后完成的过程考核达到目的。考核一般是结合实际工程，具有一定的综合性和启发意义，以提高学生分析问题、解决问题的能力。诸如：校内教学楼有没有存在结构平面布置不合理之处，应如何改进;某钢筋混凝土梁经检验不合格，从结构设计的角度出发，找出可能存在的问题及其对策;通过本课程的学习，简要说明结构设计需要遵循的主要原则有哪些？等等。对于环境类别、混凝土保护层厚度等规范规定的条文，要求学生课下自行学习，并通过课堂提问的方式检验学习效果。

四、建立反馈机制，注重过程监控

1.利用社交平台，提升学生学习效果

本课程学习和材料力学等前修课程类似，需要通过强化练习方可有效掌握。若作业上交和批改不及时，其巩固知识的效果将会大打折扣。笔者通常第一时间迅速浏览一遍学生的作业，掌握整体情况后挑选若干份较规范的作业认真批改，尽可能将其反映出来的问题全部标出，给出规范严谨的解答过程，并加注依据及相应文字解释。然后用手机拍下，上传至学生班级QQ群共享，供学生自行对照学习。为保证效果，最快当天将规范的解答和批注传达给学生。因此，学生可以在较短时间内评判自己的知识掌握情况，同时也能“知其然且知其所以然”，这种“趁热打铁”的做法受到了学生的认可。需要强调一点，对于学生问题的反馈必须及时，才能有效维持学生积极的求知欲。实践表明，这种良性反馈机制的建立对于提高学生学习效率是有显著效果的。

2.注重过程考核，适当增加主观题、理论结合实际等类型题的比重

模块化教学体系改革的重点之一是注重课程的过程考核，弱化期末考试所占比重。依据学院规定，3-5次过程考核成绩占学生总评成绩的50%，期末卷面成绩仅占40%，另外10%为课程的学习笔记。这样可以更加客观地反映学生的真实水平。伴随课程进程，过程考核可以采用课堂测验、课后综合练习、学习小结等多种方式让学生自我评判知识掌握、能力达成情况，反映学生前期课程掌握程度及存在的主要问题，也为授课教师及时采取相应对策提供了依据。建立激励机制，对于练习完成质量高的学生通报表扬，增强学生的自信，提升学生的成就感。

3.加强校内外同行交流，倾听学生意见和建议，不断总结经验

因为应用型人才培养体系就是教学体系构建与评价周而复始的循环过程，这一过程是保证教学与实践相统一的基石。[7]土木工程专业领域的相关课程教学研讨会就是非常好的学习交流平台，可以近距离分享经验。教研室教师之间的交流也最为直接、方便，可采用无记名方式收集学生意见、建议，这种方式能够较为客观反映出学生的评价和意见，有助于及时调整教学方案和方法。

参考文献：

[1]邵永健，劳裕华，刘凡，等. 混凝土结构设计原理课程建设探讨[J].高等建筑教育，2011， 20（3）： 69-71.

[2]曾祥蓉，陈进，王平，等. 提高混凝土结构设计原理课程教学质量的实践与探索[J].高等建筑教育， 2013，22（3）： 109-111.

[3]王玉林，张向波，孙家国，等. 应用技术型大学土木工程专业实践教学体系研究[J]. 高等建筑教育，2015， 24（6）： 29-33.

[4]华小洋， 蒋胜永，朱志勇. 试论应用型人才培养体系的建构[J].高等工程教育研究，2017（6）： 100-104.

[5]李小文，夏建国.应用型本科院校课程改革的若干思考[J].高等工程教育研究，2018（1）： 107-110.

[6]古天龙，景新幸，郭庆，等.本科院校工程应用型人才培养模式改革探索——基于桂林电子科技大学电子信息类工程应用型人才培养实验区的思考[J].中国高教研究，2012（1）：107-110.

[7]马小南，韩萍.应用型人才培养的教学与评价体系构建[J].中国高等教育，2016（3）： 60-63.