以問題為導向的混凝土結構設計原理教學方法探索

三峽大學土木與建筑學院 鮑 浩 徐 港 王 青 周萬清

我國在“綠色建筑”“新型建筑工業化”“智慧城市”及“城鎮化”等的發展過程中，將會建設數量更多、結構更加復雜的重大工程，社會對土木工程專業人才的需求將更加迫切，高校擔負著為社會培養和輸送優秀工程人才的重任。混凝土結構設計原理是土木工程專業必修的核心專業基礎課程，也是土木工程專業一門重要的學位課程，要求學生能夠從本質上厘清鋼筋混凝土結構的基本受力和變形性能，掌握現行設計方法，依據現行設計規范對鋼筋混凝土結構進行設計，為學生畢業工作和讀研深造打下堅實的基礎。當前，混凝土結構設計原理這門課程經常采用單一的教師講授、學生被動接受的教學模式和“滿堂灌”的課堂講授方法。這些傳統的教學方法無法激發學生的學習動機，也無法提高學生的學習效率，造成教師教學的成就感低和學生學習的獲得感低的“兩低”窘境。為了改善這一局面，本文將對以問題為導向的混凝土結構設計原理教學方法展開探索，以提高學生課程學習興趣和效率。

一、傳統教學存在的不足

（一）教材更新相對滯后

隨著我國經濟社會的發展，新型土木工程結構、高性能混凝土材料及綠色建造技術更新速度較快，而當前行業設計規范的出臺相對滯后，導致高校土木工程專業學生使用的授課教材內容更新不及時，學生自主學習存在誤區。

（二）課堂教學相對枯燥

由于課堂教學課時有限且學生對實際工程的了解不夠深入，教師在課堂上講授知識時，需要花大量時間講授主干知識，并無多余時間將前面所學知識進行系統復習串講，也無充足時間拓展行業最新研究進展。學生被動接受知識，缺乏獨立思考的空間，學習興趣無法得到調動，最終會使學生感到課堂知識索然無味且抽象難懂。

（三）知識碎片難以聯系

混凝土結構設計原理課程中設計原理和構造措施的知識點相對較多，而且很容易混淆。教師授課不可能做到面面俱到地講透每一個知識點，需要學生課外學習加深理解。然而礙于學生知識面的局限，將知識點串聯起來形成知識網絡較為困難。

（四）實踐操作相對較少

本課程傳統教學方法重視理論知識的教學，對工程案例的實踐教學關注不夠，學生課上不能結合實際工程理解課堂知識，對所學知識似懂非懂，抓不住重點，缺少以工程實例為載體，將混凝土結構設計理論轉化為工程應用的機會。

（五）考核方式相對單一

傳統考核方法主要采用期末考試加平時成績來綜合評定學生的成績，如課程期末卷面成績占70%，平時成績占30%。然而這種考核方法使學生平時不認真聽課，只是在考試來臨前兩周通過突擊復習、死記硬背的方式備考，無法科學反映學生該課程的學習效果。

二、以問題為導向教學方法的探索與實施

（一）混凝土結構設計原理課程問題的設置

以問題為導向的教學方法關鍵在于課程問題的設置，而設置的問題需要根據專業培養計劃和課程的教學目標來綜合確定。設置問題的目的是加深學生對知識的掌握程度，提高能力。本課程各章節部分問題的設置如下表所示。

混凝土結構設計原理課程部分問題的設置

續表

（二）以問題為導向的課堂教學方法的實施

傳統的混凝土結構設計原理教材的章節，通常首先給出相應的基本假定，再進行受力分析，提出鋼筋混凝土結構配筋設計和截面校核的計算方法，最后給出工程實例進行計算公式的運用。而在以問題為導向的混凝土結構設計原理教學方法中，其教學過程依據知識點性質的不同，按“導入→課程基本內容（講解、討論、點評）→小結”基本流程展開。其主要特點為：設置平時成績占比為40%，在教學過程中以啟發式教學為主，即以問題導入激發學生興趣，再利用“學習通”或“雨課堂”組織開展學生搶答、分組討論，學生匯報、教師點評等教學環節，培養學生的自主學習能力、分析問題能力、組織協調能力和求索創新精神，很好地活躍了課堂氣氛，也為平時成績的量化提供了依據。以問題為導向的課堂教學方法的實施過程如下圖所示。

以問題為導向的課堂教學方法的實施過程

下面以“雙筋矩形截面受彎承載力計算”為例，對以問題為導向的課堂教學方法的實施過程進行詳細描述。（1）引入案例：通過工程案例的視頻或圖片，啟發并引導學生采用矩形截面受彎構件的計算方法設計一根彎矩設計值較大的矩形梁。（2）提出問題：為了滿足正截面抗彎承載力要求，該梁尺寸設計得相對較大的方案，缺點主要包括混凝土材料用量較多、自重較大，顯然不經濟，引導學生思考改進措施。（3）學生搶答：學生可能回答可以提高混凝土強度等級。（4）教師點評：上述方案對截面尺寸的減小有限，且有的設計中不允許變更材料等級，通過提高混凝土強度等級的措施不太合理；引導學生思考是否可以在矩形梁的上部配置受壓鋼筋，引出雙筋矩形截面的概念。（5）提出問題：雙筋矩形截面的受壓鋼筋和單筋矩形截面的架立鋼筋的區別。（6）學生討論：受壓鋼筋是通過雙筋矩形截面承載力計算得到的，而架立鋼筋屬于構造鋼筋且與主鋼筋連成鋼筋骨架。（7）教師講解：講解雙筋矩形截面的破壞特征內容，提出雙筋梁的計算簡圖、計算公式與適用條件。（8）內容總結：教師總結學習內容包括雙筋矩形截面的概念、計算公式與適用條件和計算方法。（9）任務布置及拓展資料：為了鞏固課堂所學知識，布置適當任務，提供拓展資料給學有余力的學生。

（三）以問題為導向的教學效果

通過分析學生課堂反應及反饋的以問題為導向的教學方法在課堂上應用的意見和建議，發現此教學方法可以有效地激發學生的自主學習動機、提高學生的學習興趣和創新意識，培養學生的批判性思維和勤于思考的習慣，提高了學生學習效率。

以問題為導向的混凝土結構設計原理教學方法探索，是適應新工科背景下土木工程專業技術人才培養目標定位的革新之舉。在課程教學過程中以問題為導向，應引導學生高效參與到課堂教學中來，培養學生基于知識點的聯想能力，注重學生課程知識體系的構建，培養學生勤于思考的習慣和發現問題、分析問題及解決問題的能力，為“以學生為中心”的教學理念在混凝土結構設計原理課程教學中的應用提供指導。