应用型本科院校混凝土结构基本原理课程改革探索★

黎 莹 郭秀芹

(西安交通大学城市学院，陕西 西安 710018)

1 概述

混凝土结构是当前土木工程界使用最为广泛的结构类型之一，内涵丰富。《混凝土结构基本原理》是土木工程专业重要的专业核心课，学生对该门课程的掌握程度和应用水平将直接决定其在专业岗位中的专业技术能力[1]。

当今土木工程应用型人才缺口较大，应用型本科院校以培养适应社会需求的具有扎实基础、较强实践能力和良好发展潜力的应用型人才为培养目标[2]。然而学生对《混凝土结构基本原理》课程相关知识的掌握程度和分析应用能力较差，仅会简单照搬公式，不能很好理解基本设计原理和掌握相关计算方法，无法主动思考问题、解决问题，这和多年来传统教学中以解题为目的抽象式教学方式有很大关系。

结合目前工程教育专业认证明确提出的构建“结果导向(OBE)”的人才培养体系的核心内涵，针对混凝土结构基本原理这门核心课程理论性和工程应用性强的特点，结合当前市场对本专业毕业生所应具有的专业知识技能的要求，对土木工程专业核心课——《混凝土结构基本原理》课程的教学改革进行了深入思考，以学生为主体，从教学内容到授课形式上进行多方面思考，使学生更主动地掌握课程基本原理、基本方法、基本实验操作技能，培养学生分析和解决实际问题的能力，为后续课程的学习打下扎实的基础。

2 《混凝土结构基本原理》课程教学分析

2.1 教学对象特点分析

目前，本科专业教学的对象大多是一批聪明且善于利用互联网络获取“快餐”资源的“零零后”们。在课堂教学中有两大问题日益凸显：

1)传统的授课模式和内容难以吸引学生深入学习。在课堂学习中，学生普遍具有定力不足、兴趣不高的特点。因而授课难点从“如何教好知识”向“如何激发学生进行深入学习”迁移。

2)受“快餐”资源影响，学生善于利用网络寻找解决问题的直接办法，却疏于通过思考分析问题出现的原因。

2.2 课程特点分析

混凝土结构是当今世界使用范围最为广泛的一种结构类型，《混凝土结构基本原理》是土木工程专业最为重要的一门专业核心课[3]。

由于研究对象为钢筋和混凝土两种受力特性相差很大的弹塑性材料组成，构件的受力分析、简化和设计的知识体量均较大。故在有限的课时条件和课程考核的要求下，教师为求效果，普遍将授课重点向构件设计计算方向偏移，使该门课程变为一门计算量大且存在设计套路的“计算”课。学生纵使会计算，也难以从“模板套路”计算中获得工程思维方式的训练。

3 课程改革探索

3.1 课程改革思路

针对学生有迫切获取工程经验的心理特点，课堂教学可采用工程案例为载体，让课本知识来源于工程实际，有枝可依；也使学生在学习知识过程中直接获得工程体验，调动学生学习的主动性。

知识是能力的载体。故课堂教学应从“教知识”向“提能力”转换。根据“高素质应用型工程人才”的培养目标，课堂教学应牢牢抓住“以学生为主体，以结果为导向(OBE)”的培养思路。教师在专业授课过程中应增强学生的工程角色代入感，强化学生学习的主人翁意识；同时借助工程案例等合适的素材，将授课重心从教授知识转变为引导学生从课本的基本理论出发，推导总结规律，获得工程规范的相关规定，并且将此灵活应用于解决工程实际问题。通过专业思维方式的引导，提高学生分析和解决问题的能力，让课本知识顺利落地生根、开花结果。

3.2 课程改革中的关键问题

针对以上现状，课程改革中的关键问题如下：

1)注重基础知识储备，使学生认识到基础知识的重要性从而主动学习。

2)注重分析问题背后的真正原因。引导学生深入理解混凝土基本原理，并通过组织讨论，举一反三，以同样的分析思路独立分析其他问题，获得工程思维方式的锻炼。

3)注重利用力学平衡的思想建立分析方程，帮助学生进一步建立力学平衡的思维方式。

4)注重计算结果的适用范围，让学生明确数学计算只是工具，对计算结果的择取更为重要。

3.3 课程改革方法和策略

1)教学资源选择。结合工程调研结果，选择合适的教学实验或工程案例为基础教学资源。例如：在讲授混凝土材料的变形时，首先引入一个工程案例：某承受长期荷载作用的轴心受压混凝土柱，当轴压比达到90%时，经过一段时间柱子会被压碎。从表面看混凝土材料强度足够，实则由于混凝土材料变形特点——当应力超过其抗压强度的85%时，裂缝进入不稳定扩展状态，最终裂缝扩展至贯通，导致材料破坏。故混凝土的长期抗压强度仅能达到短期强度的85%。借助工程案例分析，引导学生理解《混凝土结构设计规范》中关于“柱轴压比限值不得超过0.85”规定的原因，完成专业知识从课本到规范的过渡。

2)利用试验结果，透过现象看本质。教师组织学生自主分析实验设计的可行性并预测实验结果，通过实验设计帮助学生理解实验的目的和手段，激发学生的学习兴趣。通过不断设问，引导学生逐步深入思考，透过现象看本质。例如：在螺旋箍筋柱的受力特性分析中，课堂教学首先从螺旋箍柱的配筋形式入手，让学生在了解该类柱的配筋形式后，组织学生自主设计对比实验，通过实验设计帮助学生理解对比实验的目的和手段，并采用“试错”的方法，引导学生先自主分析试验结果，帮助学生充分理解螺旋箍筋受力过程中的重要现象，只有柱发生过大变形，保护层剥落之后，抗压承载力才会提高。进而通过不断设问，引导学生逐步深入思考螺旋箍筋柱为提高承载力产生的后果。使学生深刻理解，受约束混凝土若要利用抗压强度提高这一优势，会导致保护层剥落。最终得出结论：使用螺旋箍柱的主要目的是提高在罕遇地震下结构安全储备能力，并非是提高抗压承载力。由此培养学生的思辨能力，为后续螺旋箍筋构件的承载力分析做准备。

上述分析方法适用于各类混凝土构件的学习。学生经过如上学习训练，方可对混凝土结构基本原理有更为深刻的理解。

3)以学生为主体，以教师为主导，以工程思维能力培养为目标组织课堂教学。基于建构主义的“情境”“协作”“会话”和“意义建构”四大基本属性，在课堂教学过程中，逐步深入分析学生的学习规律。以学生为主体，教师引导其根据实验现象或工程案例自主分析，以培养工程思维能力。例如：在“轴心受拉构件的受力特性分析”的教学过程中，组织学生观察轴心受拉构件的试件特点，结合已有的钢筋和混凝土材料的特性的知识储备，引导学生主动思考试验设计的可行性，并对试验现象进行初判，激发学习兴趣。在此基础上给出试验结果并组织小组讨论，鼓励学生自主分析试验曲线的特点，划分工作阶段，从而帮助学生充分理解钢筋混凝土轴心受拉构件的破坏过程，混凝土先拉断退出工作，钢筋再屈服，从而构件达到极限承载力。进而通过不断设问，引导学生逐步深入思考出现这一破坏特性的根本原因是钢筋和混凝土的受力性能的巨大差异。透过现象看本质，帮助学生准确掌握轴拉构件的破坏过程及破坏特征。这一分析方法具有一般普适性，通过实验现象的分析，得出结论：混凝土由于抗拉能力非常弱，很早就被拉断退出工作，因而钢筋混凝土轴拉构件的承载力仅取决于钢筋，与混凝土无关。帮助学生深入理解钢筋和混凝土两种材料力学特性，进一步体现基础知识的工程应用价值。

4)以知识为载体，以能力培养为目标，让课本知识落地生根。引导学生利用课堂学习的分析方法去解决一个新问题，例如：利用钢筋混凝土轴心受拉构件的受力特性的分析方法来分析轴心受压构件的受力特性，利用梁受力特性的分析思路分析偏心受压柱的力学性能，从而完成利用旧知识解决新问题的目标，帮助学生获得工程师思维能力的锻炼。

4 结语

《混凝土结构基本原理》课程是土木工程的重要核心课，内涵深厚。本文讨论了当前应用型本科生和《混凝土结构基本原理》课程特点，分析了课程改革思路和课程改革过程中的四大关键问题，提出了四项课程改革策略。

按上述思路实践课程改革，改变了现有教育方式下学生为了考试而死记硬背公式和概念的学习方法；借助工程案例和实验，以学生为主体组织教学，增强学生的主人翁意识，化被动接受为主动吸收，提高学生分析和解决工程实际问题的能力，为毕业设计和以后学习工作打下扎实基础；并且利用有限学时，通过搭建钢筋混凝土构件的知识逻辑关系网，提高学生对专业知识整体的理解程度和应用能力。对完善土木工程专业课程建设、提高学生整体水平、培养契合时代需求的应用型土木工程专业人才具有重要意义。