新工科背景下应用型本科高校教学改革分析——以混凝土结构基本原理课程为例

王素萍

（郑州商学院建筑工程学院 河南 郑州 451200）

为了适应科学信息技术的发展，支撑服务创新驱动发展，教育部积极推行了新工科的学科建设，先后形成了“北京指南”“天大行动”和“复旦共识”，发布了《关于推进新工科研究与项目的通知》和《关于开展新工科研究与实践的通知》两个关于新工科教研的通知，新工科的专业建设与新工科背景下传统工科教学的课程改革成了高校教育界的热门议题，促进了我国高等教育的发展。[1-3]

新工科专业主要以互联网与工业智能为核心，涉及新兴产业的专业，如大数据、云计算、虚拟现实、智能科学与技术等工科专业，同时将新专业用于传统的工科专业中，满足新兴产业与新经济形势的需求，使学生成为有一定实践创新能力和国际竞争力的高素质复合型新工科人才。

混凝土结构设计原理课程是土木工程专业的必修课，主要讲述建筑结构基本理论与基本构件的设计原理，结合混凝土结构设计规范，课程内容包含了基本概念、计算公式的推导与应用、基本构件的简单构造要求，学生要有一定的高等数学、力学、建筑材料等相关知识基础，课程内容的理论性强；其后续课程混凝土结构设计和混凝土桥梁设计都属于专业课，主要讲述楼盖、单层厂房、高层建筑、公路桥梁、拱桥等建筑结构的设计。传统的教学方式主要以理论教学为主，知识的传递仅仅通过课堂上教师的讲解，人才培养的模式已经不能满足当前科技信息技术的发展。现以新工科为背景，探讨混凝土结构设计原理课程的教学改革，目的是提高教学效果，提升应用型本科学院土木工程专业学生的社会适用性，满足社会变革的需求。

一、混凝土结构基本原理课程教学现状

1.课程内容简述

混凝土结构基本原理课程主要以基本构件（梁、板、柱等）为基础，分析各种构件的受力性能，计算截面承载力，满足构造要求的同时对构件进行截面设计。本课程主要包含混凝土结构内容的简述、混凝土结构材料的物理力学性能、基本构件（拉、压、弯、剪、扭）的截面设计、混凝土的变形和预应力混凝土构件等章节。[4]其内容以理论为主，包含的工程实例较少，教材的编写是在混凝土结构设计规范的基础上进行的，知识的应用与后续课程的联系度不高。课程中的公式推导过程复杂，基本构件的受力性能分析难以理解，符号和公式繁多，截面设计的结果不唯一。如受弯构件正截面受弯承载力的设计计算与后续课程受剪、受压、受拉和受扭基本构件的截面设计计算关联度比较高，这部分内容在课本编著中所占的篇幅比较大，受弯构件正截面受弯性能的理论性强，正截面受弯构件计算原理基于理论分析与数学知识的结合，较难理解，截面设计的计算过程仅对此部分运用，同时要满足构造要求。整个课程内容编写基本都是基于这种模式，先对基本构件的破坏形态分析，进而进行截面设计与计算。

2.教学过程

传统的授课方式大多是教师结合多媒体技术进行知识的讲解，课堂活动“以教为主”，课堂是教师的“天地”，学生仅是知识被动的接收者。目前，高校混凝土结构基本原理课程的课时最多56学时，有的48学时。本课程知识点较多，设计推理过程复杂，课堂教学活动基本都是理论知识的讲解，讲解过程比较抽象，实验教学与实践教学环节开展较少，学生对各种构件的破坏形态没有直观的认识，对理论推导与设计部分理解不够准确，不能很好地将理论学习运用到工程实际中。学生的学习兴趣不高，学生与老师的课堂互动较少，学生课堂参与度偏低，教学效果不理想。

本课程开设的时间一般在大三上学期。前期，学生通过理论知识的学习掌握的学习方法最终求得结果都是定值。本课程作为结构设计的基本原理，基本构件的设计结果不唯一，设计过程除了运用课本中的理论推导公式或者经验公式进行计算，还需要满足建筑结构的构造要求。[5]这与之前学生的学习方式不一样，求解的过程也不一样，对大部分学生来说，这种转变较难接收。

郑州商学院作为应用型本科学院，土木工程专业的学生除了四年制本科学生以外，还有专升本的学生，学生对先修课程力学与高等数学相关知识的掌握程度、应用能力，以及学生的学习能力与接受能力都存在一定的差异，课堂教学以理论讲授为主，缺少实验与实践教学，无法保证教学的质量。当前社会对大学生尤其是工科毕业生的实践能力和创新能力要求比较高，学生走出校门，大都无法适应。

二、混凝土结构基本原理课程教学改革的内容

1.采用多维度的教学形式

混凝土结构基本原理课程包含的内容多，知识点琐碎，理论公式推导过程与相关构件构造要求占了很大篇幅。作为应用型本科院校，由于土木工程专业生源包括两部分（四年制本科+专升本），学生的学习基础、理解能力差异较大。鉴于此，采用超星学习通软件，建立整个课程的教学微视频，微视频主要包含基本构件不同受力状态下计算公式的理论推导和基本构件经典例题的讲解。在课堂教学中没有完全理解的学生，可以利用自己的课余时间重复观看相关理论知识的讲授视频，加强对理论知识的理解，提高学习效率。

本课程包含大量的图表、公式，采用多媒体与板书结合的教学形式，制作高质量的课件，放入大量的工程实例图片，同时在课堂教学中，不拘泥课本内容、PPT课件和板书，适当加入基本构件破坏形态的小视频，增加一定的工程实例。PPT制作过程中，对于基本构件的设计过程多采用流程图的形式呈现，方便学生做笔记与记忆。如讲授受弯构件承载力的计算时，适筋梁破坏是三个受力阶段和受弯构件的3种破坏形态，理论讲解的同时运用试验小视频，学生可以通过试验视频对受弯构件的受弯性能有更直观、更感性的认识；板书设置要有条理性，对于经典构件的典型例题讲解不能过于依赖多媒体教学，要采用板书的形式，在计算的过程中，启发学生思考，帮助学生提高运用知识的能力。

2.增加课堂互动，启发学生思考

要达到良好的课堂教学效果，就一定要有教学互动，在互动中发现问题，解决问题。在课堂师生互动中，教师教学设计要合理，依据各章节之间的关联性，利用启发式教学和对比教学，引导学生主动思考，主动形成知识体系，提高学习效率。如第三章3.3正截面受弯承载力的计算原理，本节内容运用到材料力学中的知识，钢筋、混凝土的应力应变关系、高等数学微积分运算等，在教学中，利用启发式教学，设定问题，让同学运用已有知识主动思考，积极参与回答，形成师生互动。对参与互动的学生增加平时成绩，学生的参与积极性大大提高。第五章5.5矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算，关于大偏心构件的计算公式讲解，教师利用启发式和对比式教学，让学生先自己推导计算公式，再讲解，最后与第三章3.5双筋截面受弯构件正截面受弯承载力的计算公式对比，教师可通过讲解帮助学生形成良好的学习方法，达到事半功倍的效果。

3.增加实践教学，提升学生的创新能力

混凝土结构基本原理课程的主要内容是设计建筑结构的基本构件，近年来，随着我国城市规模的不断扩大，地上与地下空间都得到充分利用，结构设计的形式越来越复杂，仅学习课本中的理论知识，无法适应社会发展对人才的需求。在教学中，充分利用课上时间，通过精美课件向学生展示大量的工程现场图片，同时在课下定期组织学生到校园周边或者学校的在建工程观摩，深入施工现场，感性地认识建筑结构基本构件的施工过程，如钢筋如何绑扎、布置、截断，施工现场各种构件的尺寸选取问题等。[6]通过实践教学，学生的学习兴趣大大提高，不仅将理论知识与实践联系起来，创新能力也得到一定提高，为后续参加结构模型或者结构设计竞赛打下一定的基础。

4.丰富师资队伍，提高教学质量

学校专职教师中，青年教师所占比重较大，应定期组织集体备课、公开课活动，同时选派青年教师到省内知名学校（郑州大学、华北水利水电大学等）进行短期学习，提升青年教师的教学技能。依托学院建立的科研平台——工程技术研究中心，鼓励教师积极参与科学研究，科研能够促进教师的专业知识不断更新，提升教师的自学能力、研究能力、思维与创新能力、表达与组织管理能力等。通过教学改革研究，将最前沿的知识运用到课堂教学中，在学生心中树立学术权威。近年来，学院与数家建筑设计、施工单位建立校企合作关系，成立校企合作基地，定期组织青年教师到校企合作单位学习建筑施工现场知识，丰富教师的工程实践经验，为“双师型”教师的培养与评选认定奠定了基础。教师是终身学习的职业，不能局限于课本，要积极充实自己的知识库，确保每节课教学内容丰富多彩，教学进度要满足大纲要求，合理设计教学环节，保质保量地完成教学任务。

5.考核方式的改革

传统的考试方式包含期末卷面成绩和平时成绩，通过简单的权重相加求和，作为学生的期末总成绩。大部分高校期末卷面成绩占60%—70%，平时成绩占40%—30%。平时成绩中作业成绩占比较大，但是笔者在教学实践中发现，学生抄作业现象严重，教师很难判断学生作业的真实情况与知识的掌握情况。鉴于此，把学生分组，对于理论性强的章节，在课堂教学中预留5分钟左右的时间讨论，根据每组学生的课堂表现情况评分，并划入平时成绩中，作业完成情况和考勤作为另一部分成绩。由此，期末成绩变为课堂分组讨论（20%）+作业完成情况（10%）+考勤（10%）+期末考试成绩（60%）。此种考核方式改变了平时成绩的划分方式，激励每个学生都参与到课堂教学环节中，保证了课堂的教学效果，减少了作业抄袭现象，对学生的学习有一定的促进作用。

三、结语

信息化技术的快速发展，使传统的工科教育无法满足社会变革对工科人才的需求，新工科的学科建设势在必行。混凝土结构基本原理作为土木工程专业的专业基础课，是学生学习后续专业课程、完成毕业设计的基础，也是基础学科与专业核心课程联系的纽带。该课程理论性较强，教学过程多采用传统的教学方式，学生对知识的实际应用程度较低。改革教学方式，能促进教学效果的提升，提高学生对该课程的学习兴趣，提升学生的创新与实践能力，确保培养的人才能够满足社会发展的需求。