《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》教學(xué)中存在的問(wèn)題及探討

王琨 仲振鵬

摘? 要：《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》是土木工程專業(yè)的一門(mén)綜合性較強(qiáng)、難度較高的選修課程，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。針對(duì)教學(xué)過(guò)程中存在的認(rèn)識(shí)不足、教學(xué)內(nèi)容滯后、教材與規(guī)范不匹配、學(xué)時(shí)壓縮等問(wèn)題，對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行了一定程度的探討，并提出了相應(yīng)的教學(xué)改革措施，可降低教學(xué)難度、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：組合結(jié)構(gòu);土木工程;教學(xué)方法;教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）04-0084-03

Abstract： Steel-Concrete Composite Structure Design is an elective course of civil engineering with strong comprehensiveness and high difficulty. In view of the problems existing in the teaching process， such as the lag of teaching content， the mismatch between teaching materials and specification， and the compression of class hours， the teaching methods are discussed to some extent， and the corresponding teaching reform measures are put forward， which can reduce the difficulty of teaching， improve students' enthusiasm for learning， and improve the teaching qualities.

Keywords： composite structure; civil engineering; teaching methods; the quality of teaching

《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》是土木工程專業(yè)難度較高的一門(mén)專業(yè)選修課，是在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》和《混凝土基本構(gòu)件設(shè)計(jì)原理》等基礎(chǔ)上的延伸與拓展，其前修課程相關(guān)理論較多，包括土木工程材料、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等，同時(shí)也對(duì)后續(xù)專業(yè)課程如《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》《基礎(chǔ)工程》《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》等的學(xué)習(xí)有一定的影響。同時(shí)該課程充分結(jié)合了《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》和《混凝土基本構(gòu)件設(shè)計(jì)原理》的相關(guān)內(nèi)容，為學(xué)生畢業(yè)從事組合結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、超高層結(jié)構(gòu)以及大跨度橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析提供了必要的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》的課程教學(xué)內(nèi)容主要包括鋼-混凝土組合板、鋼-混凝土組合梁、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、外包鋼和外包鋼加固混凝土結(jié)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式的基本理論和設(shè)計(jì)計(jì)算，其特點(diǎn)是教學(xué)內(nèi)容涉及面廣、計(jì)算公式繁多，計(jì)算公式具有一定的適用范圍，且不同的構(gòu)件形式所要求的構(gòu)造也不盡相同。在本科教學(xué)中，尤其是開(kāi)設(shè)土木工程專業(yè)班級(jí)數(shù)量較少的學(xué)校，很容易出現(xiàn)學(xué)生選課人數(shù)少、畏難、厭學(xué)的情況。同時(shí)，由于《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》也是一門(mén)專業(yè)性較強(qiáng)的課程，需要教師緊跟組合結(jié)構(gòu)學(xué)科和時(shí)代的步伐，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法使學(xué)生掌握鋼-混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算方法[1-2]。

本文從作者自身的教學(xué)、科研和工程實(shí)踐出發(fā)，依據(jù)《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》的課程的特點(diǎn)，提出該課程在教學(xué)中存在的幾點(diǎn)關(guān)鍵問(wèn)題，并結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該課程的教學(xué)方法進(jìn)行了一定程度的探討。

一、教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

（一）對(duì)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的誤區(qū)

對(duì)于開(kāi)設(shè)土木工程專業(yè)的院校，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，而兩者結(jié)合的《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程則一般開(kāi)設(shè)為選修課程，其目的是培養(yǎng)學(xué)生了解鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有建筑工程中存在的現(xiàn)狀，同時(shí)也需要熟悉或掌握鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求，能在相關(guān)的工作中做到舉一反三。然而，通過(guò)開(kāi)展這門(mén)選修課的結(jié)果可以看出，學(xué)生熟悉或掌握鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、并在一定程度開(kāi)展應(yīng)用的能力并未得到相應(yīng)的重視，也未能達(dá)到學(xué)習(xí)該課程的目的。此外，由于土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后，絕大部分從事的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，而在工作中遇到的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的可能性較小，即使遇到，也會(huì)委托綜合能力較強(qiáng)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，而一般的設(shè)計(jì)和施工單位很難有機(jī)會(huì)接觸。因此，《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程并未得到相關(guān)教師及學(xué)生的重視，甚至?xí)霈F(xiàn)一定的阻礙。

（二）教學(xué)內(nèi)容落后于工程技術(shù)的發(fā)展

隨著我國(guó)土木工程技術(shù)的迅速發(fā)展，大量高層、超高層、大跨度以及重載建筑得到了大量的應(yīng)用，新理論、新技術(shù)不斷應(yīng)用于工程之中，這促使對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)也在不斷地完善和發(fā)展，尤其是新型組合結(jié)構(gòu)形式，如異形型鋼混凝土柱組合結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力組合結(jié)構(gòu)、高強(qiáng)高性能型鋼混凝土結(jié)構(gòu)等也得到了較多的研究和應(yīng)用。而目前，相關(guān)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的教材中仍然主要講授較為傳統(tǒng)的板和梁柱構(gòu)件的形式、技術(shù)和方法，而工程中大量應(yīng)用的新結(jié)構(gòu)形式，例如預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁、鋼管混凝土疊合柱、型鋼增強(qiáng)鋼管混凝土柱等并未得到關(guān)注，從而使學(xué)生與工程實(shí)踐產(chǎn)生明顯的脫節(jié)。

（三）教材與規(guī)范不匹配

目前，在鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，我國(guó)存在兩本主要規(guī)范和規(guī)程：《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ138-2016）和《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（YB9082-2006）。其中，《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》是在原《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ138-2001）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。可以看出，雖然我國(guó)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)類的規(guī)范更新的時(shí)間一般為每十年左右，但對(duì)于鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的規(guī)范規(guī)程更新時(shí)間更長(zhǎng)，最近的更新時(shí)間達(dá)到了十五年左右[3-4]。

而對(duì)于多數(shù)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的教材或者教學(xué)用幻燈片而言，其教學(xué)內(nèi)容并未依據(jù)新規(guī)范進(jìn)行及時(shí)更新，或者只是簡(jiǎn)單的修補(bǔ)，因而造成更新內(nèi)容不夠嚴(yán)謹(jǐn)甚至錯(cuò)誤。例如，教材中的例題延續(xù)老版教材，卻未考慮在新的規(guī)范中，相關(guān)的參數(shù)和公式以及發(fā)生了相應(yīng)的變化，或者某些表格并未根據(jù)新版規(guī)范作相應(yīng)的修改，從而導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)教材或幻燈片與現(xiàn)行規(guī)范產(chǎn)生不一致、不匹配的矛盾。

（四）學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足

《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》作為一門(mén)專業(yè)選修課程，其包含的內(nèi)容較多，涉及面廣，既有試驗(yàn)研究，又有理論推導(dǎo)，甚至還有非線性分析，同時(shí)相關(guān)的設(shè)計(jì)又與規(guī)范及工程實(shí)際聯(lián)系密切，公式、圖表、規(guī)范條文多，具有綜合性、技術(shù)性以及應(yīng)用性等特點(diǎn)，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)將會(huì)遇到較多的困難，這就要求教師在教授過(guò)程中必須保證有足夠的學(xué)時(shí)。

然而，隨著教學(xué)的改革，尤其是大土木概念的提升，不僅土木工程專業(yè)課課時(shí)受到大幅度的壓縮，選修課程學(xué)時(shí)也受到較多的限制。目前，《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》僅推薦約24個(gè)左右的學(xué)時(shí)，因此，在《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》實(shí)際教學(xué)工作中，教師將面臨教學(xué)內(nèi)容多、授課學(xué)時(shí)少、教學(xué)難度大、學(xué)生接受程度低等的矛盾。這些矛盾無(wú)疑降低了《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》的課程學(xué)習(xí)效果。

二、教學(xué)方式方法的探討

（一）正確認(rèn)識(shí)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)

目前，我國(guó)的土木工程設(shè)計(jì)、施工已走在世界前列，并與各國(guó)開(kāi)展了較多的交流合作。對(duì)于很多地標(biāo)性建筑，如阿利法塔、上海中心等超高層建筑，急需要掌握鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的專門(mén)人才。然而，很多高校的畢業(yè)生在其課程學(xué)習(xí)中，因?yàn)閷?duì)土《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程認(rèn)識(shí)的不足，未認(rèn)真投入精力學(xué)習(xí)這門(mén)選修課程，因而喪失了能進(jìn)入國(guó)企、央企等綜合能力較強(qiáng)的單位。

此外，研究生的招生規(guī)模逐年擴(kuò)大，這反映了社會(huì)對(duì)高層次工程技術(shù)人員的需求也在不斷增加，推動(dòng)了研究生招生規(guī)模的擴(kuò)大。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)作為科學(xué)研究的熱點(diǎn)，其具有承載力高、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，得到了各科研單位的重視。而研究生的學(xué)習(xí)目的是追蹤專業(yè)發(fā)展的前沿課題，因這就要求研究生能充分了解鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在建筑工程中的現(xiàn)狀和影響。

因此，對(duì)于教授《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)》課程的教師應(yīng)充分講授鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，從而端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，提高后繼深造的能力。

（二）教學(xué)與實(shí)際工程相結(jié)合，加強(qiáng)工程素質(zhì)的培養(yǎng)

工程項(xiàng)目教學(xué)法，是將學(xué)生的課后作業(yè)以課程設(shè)計(jì)的形式來(lái)完成的一種教學(xué)方法。這種教學(xué)方法可使課程內(nèi)容與實(shí)際工程緊密結(jié)合，并通過(guò)充分查閱相關(guān)規(guī)范規(guī)程，使學(xué)生充分了解組合結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求，尤其是內(nèi)容繁多、抽象的構(gòu)造措施，可以在課程設(shè)計(jì)中讓學(xué)生通過(guò)“PKPM建模-規(guī)范圖集查閱-施工圖繪制”的學(xué)習(xí)過(guò)程來(lái)掌握。這種教學(xué)方法，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，通過(guò)實(shí)際工程的課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生充分重視結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施，從而提高學(xué)生的舉一反三、自學(xué)能力。

（三）選擇合適的教材

目前，有關(guān)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的教材較多，而針對(duì)學(xué)校采用的教材須不斷吸收國(guó)內(nèi)外最新的科研成果，全面采用國(guó)家新的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。雖然各個(gè)不同專業(yè)之間規(guī)范不同，著重點(diǎn)不同，而選擇一本符合鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)專業(yè)規(guī)范、知識(shí)點(diǎn)、專業(yè)特征、與學(xué)時(shí)相匹配的教材，不僅有助于教師合理安排授課內(nèi)容，也方便學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行有側(cè)重點(diǎn)的學(xué)習(xí)。與此同時(shí)考慮到國(guó)際上主流規(guī)范正從模式規(guī)范向性能規(guī)范轉(zhuǎn)變，而性能規(guī)范是建筑技術(shù)法規(guī)層面的一場(chǎng)深刻革命。因此，在《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》的課程教學(xué)中老師應(yīng)充分考慮這場(chǎng)革命的影響，在課程教學(xué)中，應(yīng)以教學(xué)改革的思想貫穿于教材、教學(xué)中，不斷根據(jù)最新科研成果，增添工程案例，反映最新科學(xué)前沿[5]。

（四）教學(xué)方式多樣化，課堂高效化

1. 多媒體與板書(shū)相結(jié)合

當(dāng)前有關(guān)組合結(jié)構(gòu)課程的授課多采用幻燈片等多媒體。多媒體不但節(jié)約了教師板書(shū)的時(shí)間，而且可以綜合利用圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等形式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行直觀展示，這是板書(shū)所不能比擬的。但是，盡管多媒體教學(xué)具有較多優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于鋼-混凝土組合板、組合梁、型鋼混凝土梁柱等截面力和力矩的平衡方程的基本計(jì)算公式進(jìn)行講解時(shí)，宜采用板書(shū)演示公式的推導(dǎo)過(guò)程，從而加深學(xué)生對(duì)公式的理解。

因此，在教學(xué)中切忌陷入為追求教學(xué)進(jìn)度而過(guò)分依賴多媒體，否則將出現(xiàn)教學(xué)過(guò)程快、學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容掌握程度低等問(wèn)題。所以，在《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)的板書(shū)相結(jié)合[6]。

2. 課程與規(guī)范相結(jié)合

《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》課程是一門(mén)工程實(shí)踐性很強(qiáng)的選修課程，課程內(nèi)容與《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ138-2016）和《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（YB9082-2006）這兩本規(guī)范密切相關(guān)，且主要是對(duì)規(guī)范條款的解釋、細(xì)化和延伸。教師在講解過(guò)程中，要緊密聯(lián)系這兩本現(xiàn)行規(guī)范，同時(shí)，也要結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）等規(guī)范規(guī)程，指明相關(guān)規(guī)范之間的區(qū)別與聯(lián)系，闡述清楚理論依據(jù)與工程意義，拓展學(xué)生理解結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)規(guī)范體系，培養(yǎng)學(xué)生處理實(shí)際工程問(wèn)題的能力[7-8]。

3. 被動(dòng)學(xué)習(xí)與小組討論相結(jié)合

在現(xiàn)有的教學(xué)組織過(guò)程中，教師主要進(jìn)行教授，而學(xué)生則偏向于被動(dòng)學(xué)習(xí)，獲得知識(shí)的積累，這對(duì)較難的課程是非常有利的[9]。然而，由于本課程是在混凝土和鋼結(jié)構(gòu)等知識(shí)基礎(chǔ)上的拓展，如果在課堂上組織學(xué)生開(kāi)展討論，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，能使學(xué)生對(duì)組合結(jié)構(gòu)有較為深刻的認(rèn)識(shí)，達(dá)到有效串聯(lián)知識(shí)點(diǎn)的目的。

三、考核方式的調(diào)整與改進(jìn)

《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》這門(mén)課程需要學(xué)生掌握鋼-混凝土組合板、組合梁、型鋼混凝土梁柱、鋼管混凝土柱等構(gòu)件的受力性能、計(jì)算方法以及相應(yīng)的構(gòu)造措施，并通過(guò)熟練運(yùn)用規(guī)范，達(dá)到解決實(shí)際工程問(wèn)題與開(kāi)展工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。

因此，在教學(xué)中，應(yīng)將過(guò)程考核列為重點(diǎn)內(nèi)容，并逐步降低期末考試所占比重。鑒于該課程有大量的公式、概念、參數(shù)，要在較短時(shí)間內(nèi)掌握相關(guān)知識(shí)，這是非常困難的。據(jù)此，在考試方式上，可采課堂大作業(yè)的考核方式，即根據(jù)所學(xué)知識(shí)，依據(jù)課本、規(guī)范規(guī)程、獨(dú)立完成相關(guān)設(shè)計(jì)題目，對(duì)組合結(jié)構(gòu)形式提出新的截面形式，并說(shuō)明理由。這可以充分考察學(xué)生的動(dòng)手查閱規(guī)范的能力，并且提高了學(xué)生的創(chuàng)新性。

四、結(jié)束語(yǔ)

《鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》是一門(mén)實(shí)踐性、綜合性較強(qiáng)的選修課程，該課程知識(shí)面廣、創(chuàng)新性、應(yīng)用性很強(qiáng)。教師在講授這門(mén)課時(shí)，應(yīng)緊密結(jié)合現(xiàn)行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程，注重理論聯(lián)系工程實(shí)踐，從而使學(xué)生充分理解和掌握鋼-混凝土混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法，為我國(guó)的社會(huì)主義基本建設(shè)事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)優(yōu)秀的土木工程專業(yè)人才。

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