探討混凝土結構基本原理精品課程建設

楊虹，萬忠倫，伍平，何凌

(西華大學建筑與土木工程學院，四川成都610039)

土木工程專業中《混凝土結構基本原理》作為專業基礎課，在學科設置中占有重要地位。其后續課程《混凝土結構設計》以及教學實踐環節包括課程設計和畢業設計都與該課程有緊密關系。但學科自身的特點，通過試驗建立的設計原理在考慮工程經驗、國家的經濟社會發展水平等多種因素的基礎上確定的計算公式多、構造復雜，導致學生不易掌握該學科的特點，每年學生的綜合測試合格率大約占70%左右。兩者的矛盾迫使主講教師必須建設混凝土結構基本原理精品課程。精品課程建設是一項系統工程，涉及教師、學生、教材、教學技術手段、教育理念和教學過程管理等內容。因此精品課程建設要求團隊內的老師精心設計、統一策劃，首先樹立“為什么建、怎樣建、如何建”三個問題。“為什么建”明確建設所服務的對象。“怎樣建”是在土木工程本科培養目標總體思想指導下，傳承學科建設的理念，圍繞新時期人才培養模式新發展確定達到建設的目標。“如何建”是精品課程建設的核心和關鍵，即要反映學科的特點，又要反映課程的新穎性、特色性和獨創性。其次精品課程的建設應實現以學生為本，強調為學生的學習服務。文章圍繞該課程實際建設過程做了如下探討。

1 “為什么建”問題

《混凝土結構基本原理》作為土木工程專業基礎課，其學科的重要性和教師難講、學生難學的矛盾始終共存。所以“為什么建”問題就需首先明確建設的服務對象:(1)為學生而建。著眼于最大限度調動學生學習的主動性和積極性，培養學生的學科探索精神和創新能力，拓寬知識面，為學生個性化學習提供高質量的支持和服務。(2)為教師而建。一方面由于教師結構的梯隊差異，建設過程中便于教師共同學習、探討、集思廣益，提高整個項目組的教學水平以期達到不同教師授課，其效果一致的目標，體現共性特點;另一方面也便于教師利用資源再次開發，適合教師自己教授風格和特色，發揮教師的個性特點。

2 “怎樣建”問題

為培養學生全局性、綜合性、創造性等方面素質，劉吉臻提出工程化的視角［2］來設置工程教育課程目標，用一種集成化的思維去組織課程內容和課程體系，使學科體系轉向工程科技與實踐能力的培養方面。所以“怎樣建”問題就要體現知識結構與實踐能力這兩方面內容。由于《混凝土結構基本原理》側重構件設計，圍繞承載能力極限狀態方程γ0S≤R的中R［3］(結構抗力)講解，造成學生缺乏對結構整體認識。因此課程建設中應側重構件與結構關聯性、構件與構件的承接性和差異性這方面的內容來建設，避免學生死記硬背公式，缺乏對知識靈活運用、舉一反三的能力。如受彎構件中雙筋矩形截面的正截面承載能力計算和大偏心受壓構件正截面承載力計算就體現了構件之間的承接性，具體表現為計算簡圖、計算公式、公式適用條件、求解方法等相似性;其差異性僅表現為彎矩M用N·e代替。在培養學生的綜合性方面，教師在講授過程中可引導學生結合受彎構件雙筋矩形截面公式和第2類T形截面單筋公式(只配受拉鋼筋As情況)來推導第2類T形截面雙筋公式(即配受壓鋼筋A's，又配受拉鋼筋As情況)、求解方法與適用條件，拓展學生的思維，達到靈活運用基本知識的能力。這是教材普遍沒提到的內容。

3 “如何建”問題

3.1 教材的選擇

好的教材就是好的學習工具，因此教材的選用上采用普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，混凝土結構(上)－混凝土結構設計原理(第四版)［1］，在知識傳授方面同國內知名院校相接軌。該教材本身體現了先進性、權威性、與時俱進性。從第二版到第四版，知識內容不斷變化，條理更加清楚，知識聯貫性更為緊湊。特別是第四版，在知識結構上作了重大調整。將第三章的結構設計基本理論:以概率理論為基礎的極限狀態設計方法這一章節內容全部刪除，放在混凝土結構(中)里，從而打破了長期以來在教材編制中該章節與其他章節的脫節造成學生學不知所云的局限性。其次章節中的例題也緊跟規范的發展，在第四版中鋼筋普遍采用HRB400級、混凝土強度采用C30或C35，與實際工程采用的材料強度相吻合。

3.2 課程內容的組織

3.2.1 教學內容組織

混凝土結構基本原理承載多元理論:(1)承載材料理論——鋼筋與混凝土兩種材料各自特性、解決兩者共同工作問題;(2)承載抗力理論——解決結構的強度和剛度問題，是教材的主要內容。但主要為“構件”的抗力理論而非“結構”的抗力理論。其內容主要有三部分:一是“正截面”問題，解決構件的受彎、軸拉、軸壓、偏拉、偏壓;二是“斜截面”問題，解決受彎、受壓和受拉的抗剪;三是“螺旋面”問題，解決構件的抗扭，包括純扭、剪扭與彎剪扭問題。(3)承載構造理論——解決構件本體構造和構件的連接問題。因此教學應緊緊圍繞這三方面理論進行知識體系的組織:材料物理力學性能單列一章，其次按受彎、受剪、受壓、受拉、受扭構件順序組成各章節，并將構造貫通各章節中。

教師在掌握整個教學內容基礎上，理清知識脈絡，圍繞一條主線、一個關鍵點和構件破壞機理展開講解。其中主線指:試驗+基本理論+構造。以構件破壞的試驗為基礎，在基本假定基礎上根據截面內力、力矩平衡建立計算公式、適用條件，并緊緊圍繞構造確定求解的合理性。關鍵點指:混凝土受壓區高度(x或ξ)。在工程實際應用中，無論是截面設計題或是截面復核題，關鍵求出x或ξ，然后討論x或ξ限值，得出相應的結果并滿足構造要求。破壞機理指:以裂縫研究為基礎，圍繞裂縫的形狀、持荷下裂縫的發展、構件最后破壞形態以及為抑制裂縫開展采取的工程措施［3］等內容，建立計算簡圖、公式及適用條件。而在施工圖的繪制中鋼筋配制方式是學生普遍較難掌握的難點，讓學生明白鋼筋形式的多樣性取決于裂縫形態正確認識。如通過配制縱向受拉鋼筋抑制垂直裂縫開展;通過配制箍筋或彎起鋼筋抑制斜裂縫開展;通過配筋抗扭箍筋和抗扭縱筋抑制螺旋形裂縫開展。以便增強學生自我學習能力、對知識難重點的把握和提高學習興趣。

3.2.2 精心設計教案

教師除了熟悉教學內容這一基本要求外，課前還應精心設計教案，為教學過程管理的實施作好規劃。在教案的編制中應體現課程全方位的“精”上，表現為認真策劃每一個環節，仔細推敲每一個細節，精心制作每一個步驟。具體采用表格方式編制教案，能直觀表達教學目的、課程內容、重點難點以及采用的教學手段等內容(表1)。

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3.2.3 教學方法運用

運用傳統技術與現代技術相結合，采用黑板+PPT課件+試驗視頻錄像。一方面可節省寫板書、畫圖的時間，增加知識量;另一方面也克服PPT課件內容簡單堆砌呈現，情境設計欠缺，互動性差的局限。同時本課程以試驗為基礎，通過試驗視頻播放引導學生學會歸納試驗目的、試驗方式、試驗過程、試驗結果。互動性運用強，能積極調動課堂氛圍，達到好的教學效果。

3.2.4 課堂過程管理

教師進行課堂過程管理是促進有效的課堂教學，創建良好的課堂環境，維持有效的課堂秩序，促進師生間的有效交流，保持積極的課堂互動氛圍。其效果一方面取決于教師的教學效能感，即教師相信自己能夠進行有效的課堂教學與管理，發揮管理者兩個職能:一控制，二激勵。課堂控制包括課堂教學進程的控制和學生課堂行為的控制;關于學生的激勵，使課堂活躍起來，而不是死氣沉沉。另一方面決定于有效的課堂教學本身，老師生動、活潑、精彩的課堂教學本身就是最好的課堂管理。所以師資隊伍建設就是關鍵，要求老師敬業樂業，勤學進取，負責參與。

3.3 課件建設

目前課件建設普通存在:(1)內容簡單堆砌呈現，情境設計欠缺;(2)媒體表現單一，重難點不突出等。制作者多從教師角度去考慮課程的開發，忽視學生年齡、知識背景、認知特點、學習需求等因素，呈現不符合課程的內在邏輯體系和學生的認知規律，成為資源簡單堆砌的編排和設計。表現形式方面呈現以靜態網頁和純文本為主，畫面靜止不動，缺乏生趣。為克服常用課件的局限，在課件制作中體現三設計原則:導航設計、交互設計、藝術設計，以符合學生自主學習的需要。

3.3.1 建立導航系統，引導自主學習

課件以知識系統的框架結構為主要知識點，形成理論講解模塊和能力培養模塊，其導航系統包括教學大綱、授課教案、學習要點、參考資料、實驗教學、實踐環節、技術專題。實現學習者能夠切換自如，在任何章節隨進隨出，并通過檢索方式幫助查找概念和關鍵名詞，引導學生自主學習。

3.3.2 建立資源共享平臺

整個課件由兩種學習路徑組成，分別是自主學習和交互學習，在兩種學習過程中還能方便地進行查詢檢索。主要內容除課程教學內容之外，還針對性地設置了8個模塊:規范、相關知識、例題、答疑、網上討論、習題、自我測驗。

3.3.3 講究版面的美學效果

文字科學、準確、精練、通過色彩、動感畫面，啟發學生，提高課件吸引力。

4 提出“三及時”要求

(1)項目組成員及時溝通。項目組成員之間分工合作，不定時地實現相互溝通。通過交流觀點傳遞教學心得，提供課程的基本素材實現課件共享，以提升集體智慧，營造團隊氛圍，也為進一步合作奠定基礎。

(2)內容及時更新。加強課件的后期建設，包括優化已有課件內容，及時增加更多更新內容，在表現形式上更規范，更符合學生的學習認知規律。

(3)信息及時反饋。學生積極參與，不定時地征求學生對課件的意見，聽取建議，構建課程評價反饋體系。

［1］東南大學，天津大學，同濟大學．混凝土結構(上)－混凝土結構設計原理(第四版)［M］．建筑工業出版社，2009

［2］劉吉臻．工程教育課程改革的思維轉向:工程化的視角［J］．高等工程教育研究，2006(8)

［3］楊虹．關于混凝土結構設計原理課程教學探討［J］．山西建筑，2008(1)