鋼筋混凝土結構課程設計優化改進初探

武芳文，陳 澳

（長安大學公路學院 陜西 西安 710064）

道路橋梁與渡河工程專業是一門綜合性專業，將工程倫理和技術方法相結合，旨在培養能夠從事道路工程、橋梁工程、隧道工程和交通工程等領域的高級工程技術人才，這些領域包括但不限于規劃、設計、施工、維護和管理等方面[1]。培養出一批高素質、高技能的道路橋梁與渡河工程專業人才契合國內社會經濟發展的根本需求。然而，隨著高校招生規模逐漸增大，其教育資源增長緩慢，導致部分高校的專業知識培養質量下滑。為了保證專業課程的教育時長，某些高校會在學生的課下時間或寒暑假期來制訂設計課程。這導致教師無法全程督促學生的工作進度，造成教學質量下降。與此同時，由于缺少教師督促，學生自主設計的時間以及精力投入難以得到保障。

此外，課程設計的教育方式和考核模式普遍保持不變，只是為了輔助支撐理論教學內容而搭配一定課時的課程設計。這種單調乏味的模式使得教師和學生的熱情和投入度都大打折扣，最終通過提交設計報告的形式草草了事[2]。在工科專業的課程體系中，課程設計是一個與基礎技術課程和專業基礎課程相輔相成的關鍵課程模塊[3]。課程設計一般安排在基礎理論教學之后，進行課程設計有利于學生熟練掌握運用所學的理論知識，還有利于學生將理論與實際結合，培養其創新能力。因此，課程設計在高等教育中的重要性不容忽視，具有至關重要的地位，必須在課程建設中加以高度重視。

為此，不少專家學者圍繞課程設計教學改革進行了廣泛的教育改革研究。江勝華[4]等基于新工科背景，對土木工程課程設計中存在的問題進行了探究，并針對選題、工作量、質量、創新能力和實踐能力等方面實施了一系列的教學改革。同時，提出了在課程設計指導、教學資源以及教學設施等方面的保障措施。王志軍和余新宇[5]明確了在線課程設計的構成要素、設計與開發理念模型和過程模型。劉凱華[6]等基于產教融合的校企協同育人模式，分析了混凝土結構課程設計的教學現狀，提出了一系列改革措施。文學和朱梅玉[7]基于反饋控制思想，探討了多層多環節閉環反饋的課程設計模式。汪旭和尤金[8]基于美國特拉華大學教育學院課程設計教學大綱對該校四種不同課程設計模式進行了優劣分析，指出應強化教師在課程設計中的引領與支持作用、且應基于學習主體的復調性和學習過程的未完成性進行課程設計并構建信息技術融合的生態化學習環境。上述專家學者提出了很多建議，但仍然有必要針對學校專業實際情況進行教學改革，以獲得更優的教學效果。

課程設計是高校教學計劃中最具開放性的一門課程，是對理論知識的充分理解和結合實際運用的關鍵步驟。因此，亟須對傳統的課程設計授課方式進行改進。本文以鋼筋混凝土結構課程設計為例，首先分析了當前課程設計中存在的缺陷，然后設計了以工作過程為導向的教學內容，并以就業能力為標準進行課程評估。結合現代化信息教學技術，提出了一些改進課程設計教學的方法，旨在提高學生的學習主動性與積極性，為今后其他相關課程的設計改進提供思路和參考。

1 課程設計教學分析

“混凝土結構設計原理”是道路橋梁與渡河工程專業的主干課程，涵蓋了鋼筋混凝土材料、構件強度計算、構件剛度計算等多個方面。在構件強度計算中，包括構件在拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉等不同應力作用下的內容[9]。其中，構件的強度計算是重點難點且該處有較多計算公式，十分煩瑣。學生在學習該方面的內容時，很容易混淆概念且知識掌握不扎實，導致教學效果不理想。而鋼筋混凝土結構課程設計正是結合“混凝土設計原理”專業課程該處理論知識的一項教學活動，旨在讓學生將已學習的構件強度計算理論知識運用到實際工程項目中。在這種情形下，學生很難適應自主設計，無法激起其參與的積極性。但該教學活動仍然是實踐教學中極其重要的組成部分，是學生從掌握基礎理論知識到走向工作崗位不可缺少的過渡環節。因此，為使課程設計的教學效果達到最佳，仍亟須對“混凝土結構設計原理”課程進行改革。

目前，各高校對于鋼筋混凝土結構課程設計基本遵循以下流程：

①選題：學生選擇一個工程問題或虛擬項目。

②制訂設計任務書：根據需求，明確設計目標和要求，包括結構類型、承載力要求、使用壽命要求、施工條件等。

③收集設計資料：包括結構荷載數據、材料性能參數、構件尺寸和幾何形狀等。

④結構分析：學生使用適當的分析方法，如力矩分配法、有限元法等，對結構進行受力分析，確定結構的內力、應力和變形。

⑤結構設計：學生根據設計任務書的要求和結構分析結果，進行鋼筋混凝土結構設計，包括構件的截面尺寸、配筋、連接構造等。

⑥施工圖繪制：學生將結構設計結果轉化為施工圖，包括構件的平立剖面圖、配筋圖、節點詳圖等。

⑦結構評估與優化：學生根據設計規范和實際情況，對設計結果進行評估和優化，確保結構的可靠性、經濟性和安全性。

⑧報告撰寫：學生撰寫設計任務書、結構分析、結構設計、施工圖繪制、結構評估與優化等內容，并準備相關圖紙和計算書。

⑨答辯：學生就設計內容進行答辯，回答指導教師或其他人提出的相關問題。

學生通過上述流程，將所學理論知識用于分析和解決工程實踐中的實際問題，學習和掌握工程設計的基本技能與流程，最終完成設計目標。

2 課程設計教學中存在的問題

目前，很多學者對工科專業課程設計教學存在的問題進行了討論。白葉飛[10]等人將綜合課程設計教學存在的問題總結為以下三點：①課程體系缺乏梳理，對標建設不足。②企業行業專家參與指導設計環節配備不足。③考核評價方式不夠合理。孫偉[11]等人將嵌入式系統課程設計教學存在的問題總結為以下三點：①課程設計內容不夠充實，工程背景不夠突出。②課程設計教學模式較為單一，師生之間溝通交流偏少。③學生分組和任務分工不夠合理，考核方式不夠全面有效。張超[12]等人將土木工程專業課程設計的問題總結為以下三點：①課程設計資料過于陳舊，缺乏創新性，與實際工程應用脫節。②各個課程設計之間缺乏系統性和連貫性，基本上是相互獨立的，沒有形成一個完整的課程設計體系。③過程管理困難，評價標準難以掌握，小組作業中容易出現成員不積極參與的現象。本文在此基礎上，對鋼筋混凝土結構課程設計整個教學過程進行分析，總結出以下幾方面的問題。

①在傳統課程設計教學中，教師主要進行理論內容講解，對工程實踐尚不重視。在新工科背景下，理論知識應用于指導實踐，實踐是為了理論的完善和發展，二者應相互促進，共同發展[13]。此外，多數教師缺乏工程實踐經歷，在理論授課中，并未將理論與工程實際緊密結合，導致課堂氛圍較為枯燥，使得教學效果不明顯。學生也無法將所學知識應用于實際工程中，實際設計能力難以得到提高。

②缺乏工程整體觀念。鋼筋混凝土結構課程設計教學往往注重單個構件的設計，缺乏整個工程的整體觀念，學生難以理解結構與其他部件的關系。

③課程設計資料落后，教學題目相對單一，缺乏多樣性，難以激發學生的創造力和興趣。隨著土木行業的發展，各種新型施工工具、測繪儀器都被相繼發明使用。而學生學習使用的儀器大多屬于接近淘汰的產品，這使得課程設計無法鍛煉學生擁有與學科發展相匹配的實踐能力。一般情況下，設計作業通常由學生個人獨立完成，缺乏團隊協作能力培養，學生無法體驗到團隊協作的設計過程。

④課程設計的考核模式較為單一，各高校均以提交設計報告的形式為結課方式，未重視學生的自我反思過程，這樣會讓學生忽視對于學習經驗的整理和積累，從而導致其學習狀態逐漸懶散。

3 課程設計教學的改進方法

3.1 鋼筋混凝土結構課程設計預習

①錄制相應學習視頻，包括鋼筋混凝土結構的制作、鋼筋混凝土結構的使用、鋼筋混凝土結構的破壞等。與此同時，還可搜集一些與該課程設計相關的優質學習視頻資源。結合現有的互聯網學習平臺，將制作、搜集的學習視頻上傳，便于學生日常學習，同時，記錄學生的視頻觀看情況作為考核，以便督促學生自主預習。

②線上線下輔導答疑同時進行，學生學習視頻時，難免會產生疑問，因此可在互聯網學習平臺建立線上輔導答疑模塊。由于線上問答存在一定的局限性，因此需結合線下交流，為學生答疑解惑。

通過預習教學視頻，學生應對鋼筋混凝土結構有了初步認知，教師可通過答疑模塊判斷出知識難點。在設計階段，教師可以針對這些重點和難點進行詳細的講解。預習環節能夠為后續設計階段的教學提供必要的準備，有助于確保課程設計的規范性和有效性。

3.2 鋼筋混凝土結構課程設計與實踐

①課程設計標題應以實際工程項目為依托，根據實際工程條件背景來確定設計內容。應選擇3―4 名指導教師成立教學小組，保證學生在設計時能得到充分指導。

②教師應帶領學生前往實際工程項目進行現場教學，讓學生充分了解鋼筋混凝土結構的細部構造及做法要求。這樣可以調動學生的設計積極性，能夠對設計內容有更清楚直觀的理解。

③教師可以根據學生的個性和才能來劃分小組，同時如果學生們有特別的合作意愿，也可以讓他們自由組隊。為了避免坐享其成的情況發生，每個小組的人數不應超過3 人，并且每個學生都應負責特定的設計任務，以便他們共同完成課程設計。

④在整個設計過程中，教師應主動詢問各小組組長的設計進展以及設計困難，做到及時交流溝通。還可借助網絡學習平臺，設置中期檢查、中期答辯等環節，全面把握各小組的設計進展。此舉既能推動教師積極進行課程設計規劃和授課，又能激勵學生全程參與，防止出現懈怠現象。

圖1 課程設計教學流程圖

3.3 規范撰寫計算書

作為一名合格的工程技術人才，必須具備一定的文字表達能力，能夠編寫思路清晰、數據準確、圖形簡明的計算報告[14]。很多學生雖然領悟了工程問題，但在闡述時總會存在錯誤。為此，在課程設計過程中，教師在教學過程中首先應規范自己的書寫方式。其次，在課程設計預習過程中，要求學生撰寫預習報告，以訓練其文字表達能力。

3.4 鋼筋混凝土結構課程設計考核

課程的評估標準不應只依賴于最終的設計成果，而應更多地關注學生在整個課程設計過程中的綜合表現。因此采用“二二五一”制作為考核標準，其中課程設計預習占比百分之二十、中期檢查與答辯占比百分之二十、課程設計成果占比百分之五十、小組學生組內組外互評占比百分之十（圖2）。采用小組互評機制，旨在促進學生之間的交流討論，以收到相互勉勵的效果。

圖2 課程設計考核標準

設置考核的目的在于反映學生對該課程設計的了解程度。因此對于考核分數較低的學生可由教師親自帶領進行設計計算，使得學生能夠掌握專業知識并加以應用。

4 課程設計目標

4.1 鞏固已學內容

“混凝土結構設計原理”是一門高度專業性的課程，而課程設計在整個課程中扮演了重要的補充教學角色。在課程設計的過程中，學生不僅應用了混凝土結構設計所學知識進行結構截面尺寸擬定、內力計算、結構配筋等，還對理論力學、材料力學、工程制圖等其他專業課程進行了系統的復習。

4.2 理論結合實際

鋼筋混凝土結構課程設計為學生提供了一個將理論知識與實踐相結合的機會。在設計過程中，學生可以到實際工程項目現場進行參觀和學習，深入了解鋼筋混凝土結構的細節和構造要求，這大大增強了學生對理論知識的理解和應用能力。

4.3 培養綜合素質

通過鋼筋混凝土結構課程設計訓練，學生的資料查詢、圖紙繪制、撰寫計算書等基本技能得到有效的提升，初步提高了學生對結構構件的分析及設計能力，同時培養了學生之間的團隊協作能力，提高綜合競爭意識。為學生日后踏入工作崗位奠定堅實的基礎。

5 結語

課程設計教學對提升學生處理復雜工程問題的技能起著至關重要的作用。通過鋼筋混凝土結構課程設計實踐，學生可以深入理解鋼筋混凝土結構的性能和設計原理，掌握實際設計技能，提高了解決實際工程問題的能力和創新思維能力。通過上述方法對“鋼筋混凝土結構課程設計”進行改進，豐富了課程設計環節，可有效改進傳統課程設計中學生認知儲備不足、對設計重視度不高、教師學生交流不足等缺點，通過結合線下現場教學，學生的學習主動性和積極性得到了充分激發，從而確保了課程設計的教學效果。這種方法不僅提高了學生運用所學知識解決實際問題的能力，也增強了他們對理論知識的掌握。此外，它還有助于提高學生的團隊協作能力。本文所提出的改進方法在其他課程設計中也具有廣泛的應用前景，具有深遠的理論和應用價值。