混凝土結構設計課程教學改革研究與實踐

陳華

摘 要 混凝土結構設計課程是土木工程專業的核心課程，為了解決課程教學中存在的學生學習較困難、學習內容與實際工程聯系不夠緊密等問題，提出了改革課堂教學方法和手段、優化課程設計內容、創新實驗手段等具體措施，以提高教學質量。

關鍵詞 混凝土結構 土木工程 教學改革 教學質量 教學方法

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.01.047

Research and Practice on Teaching Reform of the

Concrete Structure Design Course

CHEN Hua

（School of Civil Engineering and Architecture， Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou， Guangxi 545001）

Abstract The concrete structure design course is the core course of the civil engineering specialty. In order to solve the problem that the students in the course teaching are difficult to study and the connection between the learning content and the actual project is not close enough， the methods and means of reforming the classroom teaching methods， optimizing the content of the course design， innovative experimental means and other specific measure were putted forwards to improve the quality of teaching.

Keywords concrete structure； civil engineering； teaching reform； teaching quality； teaching method

混凝土結構課程是土木工程專業的核心課程，從本科生的專業課程到畢業設計，乃至碩士和博士論文的研究課題，貫穿了土木工程專業的所有教學環節。可以說混凝土結構課程中所傳授的工程設計方法和綜合應用能力體現了土木工程師基本素質的培養。因此，該課程的教學的效果對于學生專業能力的培養意義重大。

1 混凝土結構課程存在的主要問題

1.1 內容多且復雜

該課程涉及到的內容多、公式多、符號多、構造要求多，與力學、混凝土基本原理等課程的聯系緊密，理論性與實踐性、經驗性并重，問題具有多解性，而學生不能掌握本課程的學習方法，造成計算公式過于復雜記不住，內容太多抓不到問題重點，學習達不到結構設計的要求。

1.2 教學內容跟不上工程技術的發展

隨著土木工程技術的發展，各種高層、超高層、大跨度建筑隨處可見，新理論、新技術不斷應用在工程之中，對傳統結構的認識也在不斷地完善和發展，而教材中仍然限于講授傳統的結構形式、技術和方法，與實際工程脫節。

1.3 以構件設計為出發點的教學模式與實際工程設計不符

混凝土結構教學內容是按照構件—樓蓋—結構的順序進行的，與實際工程設計的順序相反。這種以構件設計為出發點的教學模式，使學生在學習過程中不清楚所學的內容用于解決什么問題、怎么用，學習的系統性不夠強且缺乏對結構設計整體認識，導致了學習積極性不高、學習效果不好。

1.4 教學內容和課程設計重構件計算，輕整體設計和構造要求

在實際工程中，結構選型和結構布置對結構是否安全、合理和經濟最關鍵。而混凝土結構課程設計由于學時的限制，基本是老師給定一個較為規則的建筑讓學生進行設計，這個建筑的結構方案和結構布置相對較固定，學生幾乎沒有發揮的余地，課程設計大部分的時間都在構件計算上，達不到實際工程設計對結構整體設計和概念設計能力的訓練要求。而構造要求是與構件計算同樣重要的內容，但由于構造要求內容繁雜而考試涉及得相對較少，學生對構造要求重視不夠，在這方面學生的掌握程度往往與實際工程的要求相差較遠。

1.5 實驗教學學時少，內容簡單

混凝土結構實驗學時數較少，使得實驗內容停留在鋼筋混凝土適筋簡支梁靜載實驗，這樣簡單的驗證性實驗達不到培養學生綜合能力和創新性能力的目的。近年來綜合性、設計性實驗是實驗教學改革研究的熱點，但由于實驗室資源等的限制，也只能在一定時間、一定范圍內開展，難以在大多數學生中普及。

2 混凝土結構教學改革現狀

作為土木工程專業最重要的專業課，全國高等院校都對混凝土結構課程改革進行大量的探索和實踐。目前對混凝土結構教學方法的改革主要集中在課程中采用多媒體與傳統的板書相結合的教學手段，采用案例教學法，在教學中引用工程實例使教學更生動，提激發學生的學習興趣；[1-3]借助視頻、動畫等現代化的教學手段展示抽象的教學內容；[4-5]建設混凝土結構教學網站，為學生自主學習和探究性學習提供資源；[6-7]設置綜合性、設計性和創新性實驗，提高學生的創新能力；[8-10]改革考核方法，建設混凝土結構試題庫；[11-13]采用慕課提高學習興趣和學習效果等。[14]從總體來說，這些改革對提高混凝土結構教學水平有一定幫助，但并不能很好地解決前述混凝土結構課程教學中存在的問題。

3 教學改革目標

3.1 改革教學方法和手段，構建系統的知識結構，改善教學效果

在課堂教學和學生的作業中，引入項目教學法，通過相對完整的實際工程項目將混凝土結構多且復雜的知識點整合成系統的知識結構，改變以往學生學習的盲目性和知識的零散性，培養解決復雜工程問題的能力，同時調動學生學習積極性。

3.2 教學與工程接軌，注重工程素質的培養

引入項目教學法，使教學與實際工程緊密結合，讓學生的課后作業完成一個以往課程設計的內容，而課程設計則注重整體設計和構造要求，對于內容繁多且抽象的構造措施，在課堂上無法深入講解，可以在課程設計中讓學生從現場（模型）—圖集（施工圖）—繪圖的過程中來掌握。這種轉變符合實際工程中重視整體概念設計和構造措施的理念。

3.3 虛實結合的實驗教學體系，培養學生的科學精神和創新思維習慣

通過虛擬實驗+傳統實驗，彌補傳統實驗簡單性、驗證性的不足，從材料的選擇到構件設計再到加載、破壞，讓每個學生都能做到綜合性、設計性的實驗，實現學生的科學精神和創新思維習慣的培養。

4 教學改革措施

4.1 革教學方法和手段，注重學習的系統性和綜合應用能力

為了解決混凝土結構課程教學中，以構件設計為出發點的教學模式造成的學生學習的系統性不夠強且缺乏對結構設計整體認識，學習積極性不高的問題，混凝土結構課程擬采用“項目教學法”進行教學。與以往在教學內容中加入一些工程案例不同，“項目教學法”是授課和作業都以某一有代表性的建筑為主線貫穿整個教學過程，通過該建筑結構設計過程和內容來組織教學內容，讓學生清楚每部分課程內容具體解決結構設計中的什么問題，與前后內容的聯系，理論知識在工程中如何應用。學生的作業也同樣通過這種方式進行，整門課程的作業都圍繞一個項目開展，從結構選型和布置、荷載計算到結構分析再到構件設計。通過這種方式，理論與工程實際緊密結合，增強各知識點的聯系，讓學生的學習更系統，目標更清晰，應用知識解決實際工程問題的能力得到了提高。

4.2 優化課程設計內容，強化整體設計和構造要求

由于課程學習的過程中，學生通過課后作業就已經完成一個實際工程項目全部的設計內容，對理論計算的內容已經比較熟悉，因此課程設計時應該把重點放在結構選型和結構布置上。課程設計題目的選擇也不再局限于以往簡單規則的結構，可以是工程中常用的相對復雜的結構形式，如樓蓋設計除了單、雙向板肋梁樓蓋之外，還可以是井式樓蓋、無梁樓蓋、預應力混凝土樓蓋等。給學生布置設計條件不同的題目，讓學生充分應用所學的知識選擇合理的結構型式，并進行結構布置和計算。

對于混凝土結構復雜而抽象的構造方面的內容，通常采取學生參觀施工現場結合教師講解的方法。但由于工地施工和安全的特殊性，以往學生參觀工地基本走馬燈式的參觀，效果有限。為了讓學生更清楚的認識結構構造要求，采取參觀工法展示模型，要求學生將模型中的各種鋼筋與施工圖、圖集對應起來，說出每根鋼筋的作用及其數量、位置、長度、搭接、錨固等構造要求，做設計時再根據自己的計算繪制到施工圖上。通過這種從模型—施工圖+圖集—繪圖的過程中這樣的過程，學生繪制出的施工圖質量得到了較大的提高。

4.3 創新實驗手段，開展虛實結合的實驗教學模式

為解決傳統實驗教學內容過于簡單的問題，在實驗教學中除了傳統的實驗演示試驗和驗證性試驗外，一方面開設綜合性、設計性試驗，另一方面開展虛擬仿真實驗教學。學生利用虛擬仿真實驗平臺，利用鋼筋混凝土簡支梁靜載實驗模擬系統，自行設置梁的截面尺寸、配筋、長度等幾何參數以及混凝土、鋼筋等材料參數，擇支座形式，布置分配梁、加載點等加載條件，實現不同模式的破壞。在仿真實驗的基礎上，學生基于某一種破壞模式設計實物實驗。這種虛實結合的教學模式在不增加實驗學時的情況下達到綜合性、設計性試驗的目的，加強學生對理論知識的理解，并培養學生的實踐和創新能力。

4.4 完善試題庫建設，建立完善的評價體系

根據教學大綱和考試大綱的要求，編制一套內容覆蓋全面、重點突出、層次分明、評分標準科學、符合實際情況的試題庫。考核要加大主觀性試題特別是綜合分析題的比重，突出對學生分析、應變、綜合等能力的考核，重視培養解決復雜工程問題的能力。由于學生的大作業內容較全面、能體現學生綜合應用能力，但大作業的又無法體現學生對基本概念的掌握和理解情況，因此應結合筆試和大作業對學生進行考核，評分時應加大平時成績在總評成績中的比例，平時成績和卷面成績各占50%較合理。

對課程設計的考核，除重視過程監控和過程評價之外，還應加入答辯環節。通過答辯，除了能夠了解學生對知識的掌握和綜合應用情況、及時指出學生設計錯誤之外，還起到督促學生學習的效果。

5 結語

針對混凝土結構設計課程教學中存在的問題，總結課程內容的特點，整合教學內容和課程設計內容，與實際工程接軌，提高解決實際工程問題的能力；創新實驗手段，采用虛擬仿真實驗輔助傳統實物實驗，實現真正的開放性、創新性和設計性實驗，培養學生的科學精神和創新思維習慣；建設試題庫，改革考試和課程設計的考核方式，建立能反映學生能力的考核體系，發揮考核的導向作用督促學生學習，并檢驗教學改革效果。

通過以上的改革實踐，學生學習的主動性、積極性明顯提高，課堂效果較好，最終考核成績較理想，達到了預期的目標。

基金項目：2017年廣西高等教育本科教學改革工程項目：“基于應用型人才培養的混凝土結構課程教學改革研究”（編號：2017JGB288）

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