基于案例式教学的整体式简支斜板桥受力分析与配筋教学改革

孟阳君 李 灿

(湖南文理学院 湖南常德 415000）

课程教学改革是学习方法和教学方法的改革，它改变了传统的过分注重传授知识的倾向，强调主动学习态度的形成，是传统学习方法“被动性、依赖性、统一性、虚拟性、同一性”向现代学习方法“主动性、独立性、独特性、经验性、问题性”转变的过程。

当前，新型桥梁结构形式层出不穷，计算理论方法不断更新，致使桥梁工程教学面临很大挑战。然而，无论多么复杂的结构、高深的计算理论，以及桥梁工程教育教学改革均需桥梁工程的基础理论为依托，强基固本是桥梁工程教学改革的基础。

针对学生桥梁工程学习的难点，下述结合某地具体的工程案例，详细探讨了现浇整体式简支斜板桥受力分析与配筋教学改革。

一、案例式教学的过程及注意事项

案例式教学起源于“哈佛大学”的情景案例教学课[1]，之后迅速成为一种为全球培训业公认为最行之有效的培训方式之一。

案例式教学，是一种开放式、互动式的新型教学方式，需要结合一定理论，通过各种信息、知识、经验、观点的碰撞来达到启示理论和启迪思维的目的。通常，案例式教学要经过事先周密的策划和准备，使用特定的案例并指导学生提前阅读，之后组织学生开展讨论，互动交流，提出观点。在案例式教学中，所使用的案例是基于一定的事实而编写的故事，它用于课堂讨论和分析之后会使学生有所收获，从而提高学生分析问题和解决问题的能力。

案例式教学能使学生形成合作与自主学习、研究与探索性学习的开放学习氛围，使之成为教学活动的主体。相比于传统的教学方法，案例式教学法具有以下优点[2]。

（一）案例式教学改革传统教学观念

传统的教学方法注重教师和教材，从书本到书本，从概念到概念，注重把什么知识灌输给学生，忽视了对学生学习潜力的开发，导致学生的理论与实践脱节。案例式教学注重发挥学生的主体能动性，教学相长，引导学生通过分析、演绎并运用案例，更好地解决实际问题。

（二）案例式教学利于提高学生分析和解决实际问题的能力

相较于传统的灌入式教学，案例式教学是一种动态的、开放的教学方法。案例式教学能让学生置身于特定的情境，在有限的信息条件下，对复杂多变的情境作出独立的判断。在这个过程中，学生综合运用各种理论知识、经验分析和解决问题的能力会得到很大的提高。

（三）案例式教学可以帮助学生学会学习，掌握学习方法

传统的教学方法是用概念把现成的问题答案教给学生，并让学生机械地背诵、记忆，按照标准答案回答问题。案例式教学则告诉学生答案不是唯一的，而是开放和发展的。在案例式教学中，教师有意识地引导学生查阅资料，作出分析和判断。通过个人或团队合作，积极寻求各种可能的答案，这样反复练习，不断积累，学生必将掌握自主学习的方法。

（四）案例式教学帮助学生学会交流和合作

案例式教学的过程通常要经历个体与群体思维的碰撞，产生灵感，找到最佳答案。在合作中相互沟通，在沟通中加强合作，教会学生沟通与交流，并学会尊重与关心他人，增强说服他人、倾听他人的能力。

一般来说，案例式教学过程可以分为下述五个部分：问题导入、讨论组织、观点总结、集中点评和理论完善与提升五个阶段，每个阶段都有自己的侧重点和注意点。

在运用案例式教学法时，应做好以下两个方面的工作：

1.案例必须突出中心主题

采用案例式教学法时，案例的选取不能任意、随机选取，而是要根据不同的教学内容和教学对象精心挑选和设计。所选案例既要突出中心主题，又要符合教学要求。一般来说，案例的选择需要把握以下几点要求：

案例要恰当，能充分体现教学内容；所选案例应该生动而有吸引力；案例难度适中，易于学生理解；根据学生的知识水平，最好选择与其学习、生活相关的案例。

2.教学方法得当，准确把握教学过程

案例式教学的过程本质上就是用及时、恰当的问题介绍案例，组织学生进行讨论、思考，最后由教师进行点评和总结，最终完成教学目的的过程。在教学过程中，务必注意下述几个要点：

案件问题要适度，要有目的；案例问题要有层次性，充分考虑学生的认知顺序；教师应具备控制课堂过程和处理突发事件的能力；教师要有一定的组织、协调能力。

二、工程概况

某桥上部结构采用1×6m现浇砼简支实心板，斜交45度，桥梁宽度：4.5m（行车道）+2×0.5m（防撞护栏）。下部结构采用一字桥台，整板基础；0#桥台采用TST伸缩缝，1#桥台采用桥面连续；采用混凝土防撞护栏；桥头两端设置5m搭板。设计荷载：公路—Ⅱ级。

三、整体式斜板桥受力分析与配筋教学与改革

整体式斜板桥结构受力分析与配筋计算是桥梁工程教学的一个重点，也是一个难点。学生在理解斜板受力特点时，除了要把握斜板本身的受力特点，还需要和正交板的受力进行对比，弄清两者的异同点，这样有助于学生更好地理解斜板的受力。

结合案例，首先提出问题“整体式简支斜板桥受力特点”，组织学生开展讨论、思考，调动学生的积极性。为了让学生更好地理解问题并作答，特把正交板的受力特性给学生进行复习，并回答部分学生提出的问题。根据学生回答情况，进行归纳总结。

为了便于学生进一步理解“整体式简支斜板桥受力特点”，现将简支正交板（直板）与斜板的受力特点列于表1，并逐一进行讲解。

表1 简支正交板（直板）与斜板受力特点的异同[3][4][5]

学生在掌握斜板桥的受力特点之后，接下来讲授斜板在各类荷载作用下的受力分析与计算。这部分内容之中，特别是活载作用下的受力分析与计算，学生不易理解。为了加深理解，结合某1×6m现浇砼简支实心板桥进行讲述。现将部分计算结果列于表2。

表2 某1×6m现浇砼简支实心板桥内力

表2中，永久作用内力特别是自重内力采用M1=k1ql2、M2=k2ql2计算，其中，M1为垂直于支承边方向主弯矩，M2为平行于支承边方向主弯矩，k1、k2分别为M1、M2方向的弯矩系数，根据计算位置和b/l查表确定。讲授此处时，应时对学生讲明，其中l为斜板的斜跨跨长。现以某1×6m现浇砼简支实心板桥为例，板跨中央，b/l=5.5/(5.4/cos45°)=0.7202，斜交角φ=45°，查表k1=0.068、k2=-0.011，代入公式即可算得自重作用下的板跨中央弯矩，详见表2理论计算结果一栏。

在弄懂结构受力的基础上，就可进行斜板桥的配筋及计算分析的讲授[6]。在讲述配筋计算分析之时，首先需要讲解简支整体斜板桥的配筋计算公式（为了使学生产生兴趣，便于理解，暂不讲解公式的推导过程）。公式如下（式中M1'，M2'为钢筋方向的弯矩）：

运用公（1）时，首先需要讲清各个符号的含义，特别两个角度的定义（ψ、δ），此外，务必注意板顶、板底的配筋方向，当为垂直布筋时，ψ=90°，此时式（1）可以进一步化简。为了提高学生学习的兴趣，化简的任务留在课后让学生自己完成，并对结果进行点评。

配筋计算分析之后，就是构造验算，包括混凝土保护层厚度，配筋率，钢筋的间距及其连接等。针对整体斜板，特别是钝角部位上下层钢筋，应严格按构造要求验算，这块是学生最易忽略的部分，应该加强讲解。

根据计算结果，结合构造最终可得1×6m现浇砼简支实心板配筋图，限于篇幅详图省略。

经过近几年教学改革与探索，案例式教学法在桥梁工程教学中取得了良好的效果。学生积极主动，能将枯燥的力学分析与数学建模、桥梁实例进行结合，逐步提高分析问题、解决问题的能力，同时，逻辑思维的辨别能力也得到了很大的提高，并在实验教学中表现出积极主动性。通过案例式教学，学生反映他们的职业认同感大大增强，极大地提高了专业兴趣。

四、结束语

通过桥梁工程的案例式教学，针对如何改进高校案例式教学做了深入探讨，得出下述几点建议，可供参考。

1.既要关注案例的选择，更要注重案例的开发。当前高校课程选择的案例陈旧、简单，无法反应案例式教学的真谛。案例式教学的真谛应是通过学生独立思考、教学互动、讨论或争论，在共同参与的教学活动中相互交流、寻求共识，即便难于达成共识，也可借此开阔思路，在讨论中获得启示。

2.案例式教学对课堂也有一定的要求，讨论案例要求分组。案例式教学的课堂不宜过大，形状宜为正方形或半圆，无台阶。学生不宜过多，30-40人为宜，采用随机分组的方式，每组以6-8人为宜，并且注意男女比例；组长在小组内民主选举产生，小组讨论由组长协调组织，充分发挥各讨论小组的积极性，讨论结束后，应安排各小组及时展示或汇报小组讨论情况，并作简要评论。

3.参与案例式教学的教师要有实际工作经验。把这一理念落到实处，不仅是一个渐进的过程，更是一个采取措施提高实践工作者教学质量和技能的问题。然而，实际工作经验丰富的同志往往缺少教学经验，面对教学目标、如何聚焦教学主题、组织教学活动等问题，则存在明显不足。

4.案例式教学对象应为具有实践经验的学生。同时要注意所选案例内容与学生实践经验的关联性。同时，尽量结合多种背景的学生，为案例讨论中不同经验、信息、知识、观点的交流互动奠定基础。

5.案例式教学更需注重团队合作。案例式教学是一种团队活动，教师在很大程度上是某种意义上的策划者和训练师，发挥专职教师的作用是必不可少的，但团队合作对提高案例式教学效果的作用更为突出，必不可少。