建筑混凝土結構與砌體結構設計課程改革探索

林峰

［摘 要］后基建時代對土木工程專業提出了新要求和新期待。因此，作為土木工程專業的核心課程，建筑混凝土結構與砌體結構設計課需要進行課程改革，以適應時代發展。文章針對該課程的特點，剖析現有課程教學中存在的問題，提出課程教學優化思路，即增加裝配式混凝土結構等教學內容、改進開放式討論課等教學模式，以及注重階段性測評。教學實踐表明，該教改工作取得了較好效果。

［關鍵詞］結構設計；土木工程；教學改革；一流本科課程

［中圖分類號］G642.3 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）05-0048-03

由于新型城鎮化發展和基礎設施建設的持續進行，我國對土木工程人才有著長期穩定的需求。同時，環保、可持續發展、節能減排等理念越來越受到重視，為土木工程行業提供了更多發展機遇。對于土木工程人才的培養，應著眼于使其具備較高的人文素養、社會責任感、職業道德和開闊的國際視野，掌握扎實的基礎理論知識、專業知識和專業技能。

建筑混凝土結構與砌體結構設計課程是土木工程專業必修課程。該課程是同濟大學傳統品牌課，在三年級第二學期開設。經幾代學者的努力，課程教學內容與時俱進，教學方法不斷改進。近年來，教育部積極推進新工科建設[1]，實施一流本科課程建設[2]。2016年開始，同濟大學土木工程學院以土木工程專業認證為契機，持續推進專業建設和改進。在此背景下，同濟大學建筑混凝土結構與砌體結構設計課程積極順應時代發展，厘清教學問題，優化和改進課程教學體系，開展教學改革實踐，取得了一定效果，于2022年入選教育部第二批國家級一流本科課程[3]。

一、課程特點

建筑混凝土結構與砌體結構設計課程具有鮮明的理論和實踐相結合的特點。課程目的是讓學生了解建筑混凝土結構和砌體結構的基本形式，掌握建筑混凝土結構的設計原理以及設計方法，掌握砌體結構構件計算的基本理論和砌體結構設計和施工的相關知識。該課程的先修課程包括建筑材料、力學、混凝土結構基本原理等課程，是土木工程專業的一門主要和核心的專業課，是力學一般性知識以及荷載與設計原理、混凝土結構基本原理等專業基礎知識在混凝土結構和砌體結構設計中的應用，為學生畢業后依據標準開展創造性工作打下專業基礎。

在學習方法上，本課程與相關先修課程尤其是結構力學、混凝土結構基本原理課程等有密切聯系。結構力學課程使學生掌握桿系結構計算知識；混凝土結構基本原理課程針對土木工程大類，使學生掌握基本構件受力性能和設計方法等知識。而本課程更注重使學生掌握結構體系分類、計算和設計等知識。為此，教學上需注意學生形象思維能力和感性認識的培養，在教授部分知識點時可聯系國家相關標準和規范進行講解。此外，學生將初步接觸結構構造這一新的技術，教師要具備較豐富的理論知識和工程經驗才能使學生掌握這一技術。

在同濟大學土木工程學院，本課程的前身是建筑混凝土結構和砌體結構設計兩門課程。2015年，為適應當時的培養卓越工程師要求，本課程進行了改革，總體上更強調學生對“設計方法”的掌握，同時優化了建筑工程課程群。

二、課程教學目前存在的問題

（一）教學內容難以支撐教學目標的要求

目前，本課程教學內容由混凝土結構和砌體結構兩部分組成。前者包括梁板結構、單層廠房排架結構、多層框架結構，后者包括材料性能、結構形式和內力分析、無筋和配筋砌體構件承載力計算等。其中，對于單層廠房排架結構教學模塊的設置，當初的考慮是在我國20世紀90年代和21世紀前10年，裝配式建筑結構不普及的情況下，借助單層廠房排架結構引入裝配式建筑的概念，能使學生更好地了解“設計標準化、構件預制工廠化、施工機械化”等裝配式結構核心概念。但從2015年起，我國裝配式建筑發展迅速，國家連續發布了多項政策支持裝配式建筑發展，技術標準趨于完善，裝配式建筑行業進入發展黃金期。2022年上半年全國新開工的裝配式建筑占新建建筑面積的比例超過25％，裝配式建筑建設面積累計達到24億平方米，其中大部分是裝配式混凝土結構[4]。與現澆混凝土結構相比，裝配式混凝土結構的設計方法有所不同，如鋼筋連接技術、構件連接技術等均為裝配式混凝土結構獨有。這些內容亟待在教學中體現，以適應業界對專業人才的需求。現有的教學內容已難以支撐教學目標的實現。

（二）教學模式阻礙創新型人才培養

本課程現有的教學模式主要是教師講授、學生完成作業以掌握專業知識和技能。首先，在這一教學模式中，部分學生態度消極、被動接受，對理論和方法無法深入理解，不能內化成自己的知識和能力。其次，教師較多地以文字、工程示意圖等形式傳授信息和知識，使部分學生存在接受程度低或掌握信息慢等問題。最后，受到社會一些無知自媒體和消極輿論的影響，少數學生認為學習土木工程較難就業，因而消極對待學習，表現為不上課、不做作業、應付考試等。

從就業單位反饋來看，設計院反映學生對結構設計方法的整體掌握、靈活應用存在不足，發現問題、分析問題和解決問題的能力有待提高。

（三）教學評價方式不合理

本課程原有的評價方式是平時成績占10%，期末考試卷面成績占90%。這種評價方式催生了部分學生平時應付學習、臨考突擊復習的學習習慣，不利于學生對專業知識和技能的掌握，影響土木工程專業綜合創新型人才的培養質量。

三、課程教學優化思路和實踐

（一）增加裝配式混凝土結構等教學內容

本課程從兩個方面完成教學內容的改進。一是優化課時安排，安排2學時講授裝配式混凝土結構，包括結構形式、設計方法和基本構造（見表1）。二是新增裝配式建筑結構選修課程，該課程已開設2年，共9學時，其中5學時講授混裝配式混凝土結構體系、構件設計、構件生產、裝配與施工，以及功能一體化建筑的概念。待該選修課程發展完善后，計劃將相關內容并入建筑混凝土結構與砌體結構設計課程。

（二）改進開放式討論課等教學模式

開放式討論課這一教學模式能夠突破標準化教學方法的局限。教師采用引導、提示、歸納等手段，讓學生積極參與問題提出、難點總結、尋求思路、提出解決方案等環節，可提高學生發現、提煉、分析和解決問題的能力，從而培養學生的創造性思維[5]。本課程改進教學模式的措施有：

第一，將原習題課改變為開放式討論課（見表2）。要求學生提前預習習題，課堂上講解例題時更多地讓學生參與討論，注重 “由技入道”和多方案比選，力求使學生發現客觀規律、激發學習興趣、培養創新意識、提升創新能力。

第二，增加動畫、視頻等教學手段。當前，國內外的專業網站上有大量的教學素材可供選用，但這些素材有的是非專業人士制作的，有的存在技術缺陷，教師要仔細鑒別，以免學生“先入為主”地產生不專業的認知。

第三，制作配合課程教學內容的“精練型”教學完整視頻，展示在中國大學MOOC網站上。視頻按知識點進行講授，視頻時長為10～20分鐘。“精練型”教學視頻主要供學生快速預習和復習使用，并不能完全代替課堂教學。

（三）注重階段性測評

注重階段性測評有助于學生鞏固知識、查找不足，達到強化知識學習和能力培養的目的，同時避免學生產生臨時抱佛腳的不良學習習慣。結合專業認證要求，改進后的評分方法是“總成績=平時成績10%+第一次階段測試成績15%+第二次階段測試成績15%+期末考試成績60%”。其中，平時成績是根據學生在開放式討論課中和課后作業的表現，按公布的評價細則進行綜合評價得出的。另外，教師對兩次階段測試結果給出書面反饋，并在課堂上集中討論和講解，同時對部分學習吃力的學生，主動安排課后答疑。這樣能使學生在平時就將知識難點消化掉，而不是積累到期末考試前才集中解決。

四、效果

（一）課程教學效果提升

以上教改措施已實施2年，取得了較好效果。課堂上學生無精打采的情況少見甚至不見了，學生大多認真聽講，主動提問。開放式討論課上，學生能主動結合教材內容聯系規范內容，積極參加討論，提出自己的想法和方案。教師和學生一起進行方案分析比選，每次課程結束時學生都意猶未盡。課程教學效果的提升，極大地促進了學生對知識點的掌握。

（二）期末考試成績穩中有升

教授其他課程的教師普遍反映，疫情導致學生對專業知識的掌握程度有所下降。一個表現是，難度基本相同的期末試卷，疫情后學生的平均成績相較疫情前有所下降。而本課程積極進行課程改革，促進了學生對專業知識的理解、融會和掌握。以期末考試為例，難度基本相同的試卷，教改后學生分數均值與教改前相比略有提高。

（三）積極參加各類競賽

鼓勵學生積極參加“同濟大學混凝土結構競賽”“上海市大學生結構設計競賽”“全國大學生結構設計競賽”和“ASCE中太平洋賽區大學生競賽”等系列競賽，使得部分成績好、有興趣的學生能接受更好、更多的專業教育和挑戰。

（四）建成國家級課程

以2023學年為例，在中國大學MOOC網站上，本課程有近400人參加學習。近期，結合課程的其他建設成果，本課程入選2022年教育部第二批國家級一流本科課程。

五、結語

本次課程改革堅持“以學生發展為中心”的教學理念，貫穿“以學習效果為導向”的原則，對教學內容、教學方法和教學評價等進行了積極探索。教學內容適應工程實踐新發展，教學方法注重對學生創新思維的培養，教學評價全面多元化，同時逐步引導學生進行自主學習，培養學生的終身學習能力和創新能力。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 教育部，工業和信息化部，中國工程院. 關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見[EB/OL].（2018-09-17）[2023-06-11]. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2018-12/31/content_5443530.htm.

[2] 教育部. 教育部關于一流本科課程建設的實施意見[EB/OL].（2019-10-30）[2023-06-11].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

[3] 同濟大學. 上海第一、全國第四！同濟大學新增55門國家級一流本科課程[EB/OL].（2023-04-18）[2023-06-11].https：//news.tongji.edu.cn/info/1002/83780.htm.

[4] 央視網. 我國新建建筑“綠色化”已超90%[EB/OL].（2022-07-10）[2023-06-11].https：//news.cctv.cn/2022/07/10/ ARTIY0A1FgUuc6Ru7BxHU5MI2207?

10.shtml.

[5] 王德輝，羅素蓉，王雪芳. 土木工程專業課程教育模式的研究[J]. 大學教育，2021（10）：56-58.

［責任編輯：劉鳳華］