提高混凝土結構設計原理課程教學質量的實踐與探索

doi：10.11835/j.issn.1005-2909.2013.03.029

收稿日期：2013-02-16

基金項目：重慶市科技攻關項目（CSTC，2010AC4031）和后勤工程學院教學改革研究項目（2011年）

作者簡介：曾祥蓉（1970-），女，后勤工程學院軍事土木工程系副教授，碩士，主要從事結構工程教學及建筑物鑒定與加固研究，（E-mail）zxud6370@sina.com。

摘要：在混凝土結構設計原理課程教學中，通過加強對基本概念的理解、加強對設計規(guī)范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節(jié)的講解、加強實踐環(huán)節(jié)的落實和將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐，即“五加強”、“三引入”，能有效提高混凝土結構設計原理課程教學質量，培養(yǎng)學生的科研能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：教學實踐；教學質量；工程案例；土木工程專業(yè)

中圖分類號：TV3-4；G423.07 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）03-0109-03 混凝土結構設計原理是土木工程專業(yè)基礎課的一門重要必修課程，起著為學生后續(xù)的專業(yè)課學習、畢業(yè)設計以及畢業(yè)后從事混凝土結構設計、科研、施工等工作打下必要基礎的作用，該課程在土木工程專業(yè)教學中具有重要的地位。混凝土結構設計原理課程有以下一些特點：一是該課程內容涉及兩種建筑材料：鋼筋和混凝土，它們的物理力學性能完全不同，鋼筋是單一、彈性、勻質、連續(xù)的材料，混凝土是非均勻、非線性的材料，鋼筋混凝土構件的受力過程較復雜。二是混凝土結構設計原理課程涉及受彎、受壓、受拉、受扭構件的設計，無論是材料強度等級的選擇，還是截面尺寸的確定以及鋼筋的配置，其答案都不是唯一的，這與數學、力學等課程有著很大的區(qū)別。三是混凝土結構設計原理課程研究各種構件的性能、截面設計及構造措施，其理論大多建立在試驗研究的基礎上，并需要借助工程實踐來驗證。因此，混凝土結構設計原理課程教學內容具有概念多、假定多、公式多、系數多、構造多的特點。這些特點給學生學習該課程帶來了一定的難度。筆者多年從事混凝土結構設計原理課程的教學，對如何提高該課程教學質量進行了一定的探索。在教學實踐中，通過加強對基本概念的理解、加強對設計規(guī)范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節(jié)的講解、加強實踐環(huán)節(jié)的落實和將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐，即“五加強”、“三引入”，有效地提高了學生的科研能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

一、加強對基本概念的理解

混凝土結構設計原理課程教學應重視學生對結構理論基本概念的理解，比如徐變、塑性鉸等。只有正確理解了概念，才能靈活運用基本理論。而公式大多是在試驗和基本假定的基礎上建立起來的，并且公式的計算可以借助計算機軟件進行電算。因此在教學過程中不要拘泥于精確的公式推導和計算結果，但一定要讓學生把公式中的每個系數理解清楚，并要求學生學會手算，而不能依賴計算機，以加強學生對基本概念的理解。

二、加強對設計規(guī)范的學習

混凝土結構設計原理課程涉及的主要規(guī)范是《混凝土結構設計規(guī)范》。筆者在教學工作中先后經歷了該規(guī)范的三次調整，使用了該規(guī)范的GB50010-1989、GB50010-2002和GB50010-2010三種版本。每一次新規(guī)范的頒布，都迫切要求有關的工程技術人員、教師和學生學習掌握新規(guī)范。作為教師，尤其要盡可能地將新規(guī)范融入混凝土結構設計原理課程教學實踐中，要加強學生對規(guī)范條文的學習和理解，特別是修訂部分的內容，最好能讓學生理解其修訂內容的科研或工程背景，以便學生更好地掌握。只有這樣，學生才能了解混凝土結構的發(fā)展狀況與方向，及時更新知識。如：新版《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）其中一處變化就是采用高強度高性能的材料HPB300級光圓鋼筋取代HPB235級光圓鋼筋[1]。

三、加強對構造措施的掌握

構造措施與精確計算，對混凝土結構而言是同等重要的，不能重計算而輕構造。混凝土結構設計原理課程涉及許多構造措施，比如：混凝土的最小保護層厚度；鋼筋的錨固長度、搭接長度及延伸長度；鋼筋間的凈距或間距；受力鋼筋的最小配筋率；箍筋的最小直徑及最大間距；箍筋的最小配筋率等等。如果一根簡支梁，通過計算確定了其受拉區(qū)需要鋼筋的面積，但忽視其鋼筋凈距必須滿足一定尺寸的構造要求，而直接選擇直徑小、根數卻較多的鋼筋，導致相鄰兩根鋼筋緊密排列，這樣勢必造成鋼筋表面沒有混凝土或者混凝土保護層厚度不足，鋼筋與混凝土之間缺少足夠粘結力，那么它們就不能形成整體而共同工作。

四、加強對重點章節(jié)的講解

在人才培養(yǎng)計劃的多次調整過程中，混凝土結構設計原理課程的課時都有所減少，而該課程的教學內容卻非常多，因此教師的課堂講解不可能對教材上的每一章節(jié)面面俱到，而應該重點章節(jié)重點講解，非重點章節(jié)作一般講解甚至不講解而安排學生自學，學生有不清楚的，教師可以作補充講解和答疑。比如：在四大構件里面，受彎構件、受壓構件比受拉構件、受扭構件重要，因此有關受彎構件、受壓構件內容應作重點講解（課時分別為22學時和16學時），而對受拉構件和受扭構件作一般講解（課時分別為2學時和4學時）。又比如：受彎構件中正截面和斜截面承載力的計算兩部分比較而言，前者涉及的基本概念多，所以應重點講解，需要14學時，而后者只需要8學時即可。教材上有些知識點是難點但本身卻不是重點，這部分內容可不作講解，比如變角度空間桁架模型。只有這樣抓重點抓核心，才能節(jié)約更多的時間來講重點要點，以達到更好的教學效果。

五、加強實踐環(huán)節(jié)的落實

實踐性教學環(huán)節(jié)是土木工程專業(yè)教學的重要組成部分，是提高專業(yè)人才創(chuàng)新能力、動手能力和專業(yè)素質的關鍵途徑與手段[2]。在混凝土結構設計原理課程教學中，過去一般比較重理論輕實踐，使得培養(yǎng)出來的學生實踐能力較弱。要改變這一現(xiàn)象，首先要求教師要加強實踐，在實踐中獲取經驗，并把過硬的實踐知識傳給學生；同時也要求學生在學習中將理論知識與實踐相結合，并通過實踐，將理論知識理解得更加透徹。

土木工程專業(yè)教學實踐環(huán)節(jié)主要包括課程實驗、課程設計和課外訓練等[3]。教學中，筆者主要從以下幾方面加強實踐環(huán)節(jié)的落實。

1.將實體模型引入教學實踐

為增強學生對土木工程結構的空間想象力，筆者所在的教研室建立了比較系統(tǒng)的土木工程專業(yè)系列課程教學實體模型室。模型室配置有包括混凝土結構、道路與橋梁工程結構、地下工程結構在內的各種結構教學模型40套（組）。其中混凝土結構有梁、柱、樓蓋等模型（見圖1），梁模型又有簡支梁、連續(xù)梁、懸臂梁、矩形梁、T形梁幾種。將實體模型引入課程教學實踐，其目的是模擬“施工現(xiàn)場”，將“工程搬進課堂”，增強學生的感性認識，提高學生對土木工程體系概念的整體思維能力和空間想象力，從而大大提高課堂教學效率和效果。

圖1 樓蓋模型

2.將工程案例引入教學實踐

工程案例即是產生于實際工程的典型事例。將工程案例引入教學，就是根據教學內容和教學目的的需要，在教學過程中圍繞一個或幾個實際工程問題展開描述、分析與討論，用以提高學生分析問題和解決問題的能力。將案例引入混凝土結構設計原理課程的教學實踐，要求教師不能只是孤立地介紹單個結構或構件的基本理論知識，而應該向學生介紹完整的工程結構，特別是在實際工程中如何解決具體問題。教師在課堂教學中既要介紹“工程案例”或“工程項目”，又要組織學生在學習過程中以實際工程案例為分析研究對象，通過對案例的分析、討論，引導學生學會收集相關信息，提供和評估備選方案，讓學生能身臨其境般地了解處于工程項目中的工程師所面臨的復雜情況和實際困難，以此訓練和提高學生在復雜環(huán)境下解決實際工程問題的能力和進行決策的能力。采用案例式教學，不僅可以活躍課堂學習氣氛，而且有利于培養(yǎng)學生的空間想象力，也有利于學生將理論知識融入實踐，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。當然，采用案例式教學，有兩點值得注意，一要完成工程案例的編制，形成案例庫；二要根據理論教學內容和教學進度對工程案例的素材進行編排、加工處理，使之符合課堂教學規(guī)律與特點。

3.將科研活動引入教學實踐

筆者承擔的重慶市科技攻關項目：“預應力碳纖維布加固連續(xù)受彎構件的應用技術及示范”，主要是對連續(xù)受彎構件進行加固研究。為方便研究試件的制作，連續(xù)受彎構件采用的是兩跨連續(xù)梁（圖2為科研試驗現(xiàn)場）。試驗梁對鋼筋和混凝土兩種材料的選擇、試驗梁的設計制作、試驗梁的加載方式、試驗結果的分析等，這些研究與混凝土結構設計原理課程內容有關，筆者將上述一系列科研活動引入混凝土結構設計原理課程教學實踐。實踐表明，在課程教學實踐中引入科研活動，以研促教，以研促學，大大提高了學生學習興趣，激發(fā)了學生的求知欲，達到了培養(yǎng)學生的科研能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的教學目標。

圖2 試驗現(xiàn)場

綜上所述，在混凝土結構設計原理課程教學中，加強對基本概念的理解、加強對設計規(guī)范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節(jié)的講解、加強實踐環(huán)節(jié)的落實，并將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐，能有效提高混凝土結構設計原理課程教學質量，培養(yǎng)學生的科研能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB50010—2010混領土結構設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]劉建勇，李友群，劉廣靜.加強實踐性教學培養(yǎng)土木工程專業(yè)學生的創(chuàng)新能力[J].高等建筑教育，2008，17（5）：107-109.

[3]潘穎.提高混凝土結構原理課程教學質量的思考[J].高等建筑教育，2011，20（4）：74-77.

Exploration and practice to improve teaching quality of concrete

structural design principle

ZENG Xiangrong， CHEN Jin， WANG Ping， WANG Wei， ZHANG Lei

（Department of Military Architecture Engineering， Logistical Engineering University， Chongqing 401311， P. R. China）

Abstract： This paper presents the “five strengthen ways” （which are strengthening the understanding of basic concepts， strengthening the study of the design specification， strengthening the grasp of the construal measure， strengthening the explanation of the key sections， and strengthening the practice of the implementation） and the “three integrate approaches” （which are integrating the solid model into the teaching practice， integrating the engineering case into teaching practice， and integrating research activities into the teaching practice） to improve the teaching quality of concrete structure design principle course. The teaching methods can cultivate students’ scientific research ability， practical ability and innovation ability.

Keywords： teaching practice； teaching quality； engineering case； civil engineering specialty

（編輯 王 宣）