三位一体教学模式在混凝土结构设计课程中的探索与实践

刘阳冰 陈孝珍 王 爽

（南阳理工学院土木工程学院 河南·南阳 473004）

0 引言

混凝土结构在我国乃至世界上均占据主导地位，也是土木工程专业学生毕业后从事专业技术工作所面临的主要结构形式。如何使学生在走上工作岗位后，能尽快胜任专业工作的要求。这与学生对混凝土结构知识的掌握程度密切相关。《混凝土结构设计》是专业方向必修课，内容涉及常见混凝土结构体系的设计，是土木工程专业学生应当具备的专业知识，也是后续课程的基础，同时也为学生毕业后从事工程技术工作或继续深造提供坚实的基础。通过课程的学习学生应具备混凝土结构设计的实践应用能力，并能通过工程语言正确表达设计意图。本课程的实践性强，是综合应用所学材料知识、力学知识和结构设计知识解决实际工程设计问题的过程。

目前在混凝土结构课程教学中，学生普遍认为理论和方法难以理解和掌握，即使理解了也不能较好地解决实际工程问题；教师则认为学生知识连贯性差造成课程难教。学生即使在考试中取得不错的成绩，但一遇到实际的工程问题，却不能很好地应用所学知识来解决。因此，为了提高《混凝土结构设计》的教学质量，提升学生的实践能力和自主学习能力，对课程的教学模式进行探索和实践。

1 教学中存在的问题

1.1 理论和实践存在一定脱节

混凝土结构设计课程是一门工程性和实践性强的设计类课程，但目前该课程教学基本都是以课堂理论教学为主，侧重于理论和方法的讲授。习题的知识点单一，缺乏工程背景，不能很好地将理论知识与工程背景联系起来，学生对具体可以解决实际工程中的什么问题不清楚，因此不能激发学生的求知欲。再加上设计方法多且不易理解，构造要求琐碎繁杂，施工图复杂，很容易让学生感觉学习难度大，从而失去兴趣。通常都是为了应付考试，对知识的掌握只是浮于表面，不能深入理解，更不要说学以致用。

在课程的整个学习过程中，虽然安排了课程设计实践教学，但是课程设计题目单一。比如设计楼盖或者单层厂房，内容陈旧。学生获取的知识仍然局限于课堂，课程设计不是一个完整的结构体系，且设计步骤程式化程度高。同学们往往都是参照类似的设计例题，照猫画虎，很少主动思考，基本没有自己的设计思想。然而设计例题与实际工程存在很大的差距，这就造成学生在面对实际工程问题时，无法下手，望而却步，无法培养解决实际工程问题的能力，与实际的期望存在差距。

1.2 教与学脱节，学习主动意识差

教与学脱节，教师在讲台上往往是一个人的精彩，往往只能感动了自己；学生置身事外，跟不上节奏，无精打采哈欠连天，除了归因于混凝土结构的内容难懂外，生动有趣的教学方法和良好的教学模式改革是值得我们思考和探索的重要问题。另外，课程需要有较好的荷载与结构设计方法知识、力学知识和混凝土结构构件设计知识的基础，但是大部分学生对这些课程所涉及的知识很难做到融会贯通，学以致用，因而导致其不能很好地理解课程中的设计计算方法，从而出现消极抵触情绪，致使授课过程中师生互动不流畅，补以前所学知识就需要花费大量时间。同学们学习主动意识差是更重要的一个原因，相当一部分学生对课程采取的态度就是上课听听，考试前看看，考试能过就行，课后很少主动关注需要着重理解、掌握并会应用知识，更不会主动查找相关资料，培养自己用所学知识解决实际问题的能力。

2 “理论—实践—自主研学”三位一体教学模式的探索和实践

2.1 教学模式

理论教学环节是实践应用和自主研学的基础。通过理论教学环节，掌握必备的混凝土结构专业知识和设计方法；实践环节是学生能力培养的重要手段，将专业知识融会贯通、学以致用，具备解决混凝土结构实际工程问题的能力；自主研究环节是学生科学素质和工程素质的具体体现，在知识和能力的基础上，培养学生具有不断学习和寻找解决问题的欲望，具有开拓进取精神、创新意识和创新思维。这三者相辅相成，互相补充。坚持“以学生为中心，以教师为主导”，建立“理论—实践—自主研学”三位一体的教学模式，是培养“懂技术、能施工、会管理”的具有一定创新能力和较强实践能力的高级应用型人才的必经之路。

2.2 三位一体教学模式的构建

2.2.1 教学内容遵循“理论—实践—自主研学”的递进式规律

《混凝土结构设计》的课时有限但是课程内容多、跨度大、难度大，实际的教学内容一般只局限于梁板结构、单层厂房和框架结构等简单结构的设计，且基本上都是由教师课堂讲授。混凝土结构设计的教学是一个循序渐进的过程，不可能一蹴而就。大体上可以划分为三个层次，第一个层次是必备知识积累过程，这个阶段是学习已有规律的过程，主要通过教师的课堂讲授，学生掌握理论知识；第二个层次是实践能力层次，这个阶段主要依靠实践锻炼，掌握技能，培养实践能力的环节；第三个层次是素质阶段，这个阶段是一个自主学习过程，是学生内在科学素质和工程素质逐步养成和提升环节。

因此，在课程内容设计中，除了按照“精简”“面宽”和“新颖”的基本原则，增加了工程设计行业相关知识，包括国家、行业规范、实际工程案例和专业软件应用等；还在教学内容设计中遵循“理论—实践—自主研学”递进式规律从而引导学生按照知识、能力和素质的自然逻辑构建了混凝土结构设计的专业能力体系。例如在梁板结构内容的设计中，单、双向楼盖的受力特点和设计计算方法为教师课堂讲授的理论知识部分，学生通过这部分知识的课堂学习，掌握这类结构的基本方法。基于实际工程项目中的单、双向板楼盖设计为实践部分，学生通过实际的工程案例，在教师的指导下和查阅相关资料，完成设计和施工图的绘制。楼梯的设计和相关设计软件应用相互校核部分为自主研学部分内容，学生通过了实践部分的锻炼，已经具有一定的实践能力，可以进行相关知识的拓展和独立解决问题。

另外，在《混凝土结构设计》课程结束的暑假安排学生到设计院或施工单位进行顶岗实习，这样在巩固课程所学知识和提升课程教学效果的同时，给予学生更多与行业接触的机会，不仅增强学生的实践能力和职业素养，而且可以培养学生自主发现问题和解决问题的能力。

2.2.2 教学方法设计体现“教学—实践—自主研学”的有序交互理念

传统的填鸭式的教学方法不仅使课堂教学变得死气沉沉、学生被迫思考、上课打瞌睡看手机不专心等，还达不到预期的教学效果。教师只有采用合适的教学方法，各种教学方法相互融合，教与学达到和谐和统一，才能使学生更有兴趣学习，学习的效果更好。

在教学方法设计上应充分体现“教学—实践—自主研学”的交互教学理念。针对课程的理论教学和实践教学，工程项目教学法贯穿始终，每个知识单元开始就给出相应的工程分项项目任务，随着知识点的课堂讲授和同学们的自主学习，逐一解决工程的项目任务，直至完成整个实际工程项目，且在项目任务完成过程中，每个学生都需要通过网络教学平台提交各个分项目的结项报告和相应讲解说明的音视频文件。整个实际工程项目完成后，每组选出一名代表，制作PPT，进行报告。

除了工程项目教学法贯穿始终外，在理论的教学过程中，通过线上线下混合式教学，对分课堂、论法等教学方法，以学生为中心，以培养学生的工程思维，独立分析、解决问题的能力和科学素养为主导，真正实现理论联系实际，理论服务实践，学生自律自主学习，从而有效地提高教学质量和培养学生的实践能力和创新意识。

2.2.3 考核方法改革保证三位一体教学模式的实现

基于三位一体的教学模式，并根据课程实践性和应用性的特点，探索了一条与教学内容和教学方法相适应的考试评价体系。压缩期末考试所占比例，采用平时成绩+期末开卷考试方式，课程常规作业、工程项目作业、自主学习成果以及课堂谈论发言均计入平时成绩。其中课程常规作业通过网络学习平台发布，形成学生提交—教师批改并反馈意见—学生修改提交—教师批改反馈，直至无误的时时反馈改进的良性闭合环。工程项目作业，分项的项目报告、音视频讲解和小组报告单独记分。自主学习成果包括拓展的结构软件设计任务和对分课堂的小讲师等。课程设计重在考察应用所学知识分析和解决问题的能力，采用平时+答辩+设计成果方全过程的评价。最终建立形成性评价和终结性评价有机结合的评价机制和持续改进机制以保证三位一体教学模式的实现和良性发展，从而不断提升课程教学质量。

2.3 实践效果

通过对2016和2018级土木工程1班和2班《混凝土结构设计》课程三位一体教学模式的探索和实践，调整了教学内容，改进了教学方法，真正将理论、实践和自主学习融为一体，收到了良好的教学效果。

（1）教学内容的调整和扩充，不仅拓宽了教学资源，而且使学生对自己所学知识有一个系统、清晰地认识，知道所学专业知识可以用来解决什么实际问题，怎么用来解决实际问题。学习起来有的放矢，增加了其学习兴趣和成就感。

（2）课程实践性增强，学生自主能动性提高。学生由原来课堂的被动学习和课设的相互抄袭，向主动思考和探索转变，并成立课外结构设计兴趣小组。

（3）学生不仅对专业知识的理解和掌握程度加深，也能更快更好地在毕业后适应工作岗位。通过三位一体教学模式的实践和暑假的顶岗实习，学生得到顶岗实习单位的认可和一致好评，大部分学生毕业后留在了实习单位；企事业单位更是希望17级的学生继续去单位带薪实习。

（4）学生的自主研学能力和创新意识得到较大的提升。学生积极广泛参与专业学科竞赛，获得国家级和省级一等奖多项。相当一部分学生考取了985、211学校的研究生继续深造。

3 结论

构建“理论—实践—自主研学”三位一体的教学模式，有利于《混凝土结构设计》课程教学质量的提高，分层次逐步提高了学生专业理论知识水平、实践能力和自主研学能力；有益于培养学生工程意识、解决实际工程问题能力和开拓创新科学素养，全面提高人才培养质量。