优化“混凝土结构设计原理”课程教学方法探析

代慧娟 张淑云

【摘 要】 本文分析了《混凝土结构设计原理》课程在教学过程中存在的主要问题，并提出了具体的教学改革措施：优选相关《混凝土结构设计规范》条文，并将其课程教学化；典型工程实例库的建立及其在课程教学中的应用；加强对工程构造措施的掌握；建立以培养应用型人才为目标的课程考查体系。

【关键词】 混凝土结构设计原理；工程应用能力培养；课程建设

一、教学改革背景

在“十三五”期间，为推进高等工程教育适应我国新型工业化和创新型国家建设需要，培养合格工程师以适应新阶段国家工业化的发展，教育部在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010～2020年）》重大改革项目的贯彻执行中，提出了“卓越工程师培养计划”，是我国高等工程教育领域的一项重大改革。[1]

“混凝土结构设计原理”是土木工程专业必修的专业课程，是为该专业学生将来从事工程设计、施工和管理工作提供专业技术基础知识的主要课程。该课程是一门理论与实际紧密联系的课程，既有很强的工程概念，又有系统的科学理论。通过该课程的学习，使学生掌握混凝土结构学科的基本理论和基本知識，为继续学习《混凝土结构设计》专业课、毕业设计以及毕业后在混凝土结构学科领域继续学习提供坚实的基础。该课程要求学生系统掌握：钢筋混凝土的材料力学性能、结构设计原则、钢筋混凝土各类构件的受力性能、计算方法和配筋构造等结构设计的基本知识。按照“卓越工程师计划”中关于培养人才的相关要求，该课程在土木工程专业人才培养中处于核心地位。

“混凝土结构设计原理”课程具有与实际工程联系密切的特点，通过该课程的学习，应培养学生建立起初步结构设计的概念，并具有一定的查阅、解读规范的能力，同时具有一定的工程分析应用能力。

二、课程特点教学现状

“混凝土结构设计原理”课程涉及的计算方法是以试验研究为基础，建立半理论半经验的计算公式，计算时要符合一定的基本假定，还要满足一定的适用条件，教师讲起来枯燥，学生学起来无味，且抽象难懂，由此造成学生的学习积极性不高。另外，该课程的最大特点是概念多、公式多、系数多、条件多、构造要求多、与相关规范紧密结合并且内容比较零散，系统性、逻辑性差，因而学生学习时会感到没有规律可循。[2]主要表现在以下几个方面：

1、“混凝土结构设计原理”课程与以往学习的课程大有不同，该课程中涉及的计算方法是以试验研究为基础，建立半理论半经验的计算公式，公式的计算能够满足工程的设计需求即可。学生在学习的过程中没有转变思维，单一注重理论及计算结果，认为每个问题仅有唯一的标准答案，过分强调计算结果中数字的准确性，不能够理解计算结果与实际工程的联系。

2、“混凝土结构设计原理”课程的最大特点是概念多、公式多、系数多、条件多、构造要求多，概念及公式易混淆。有部分学生过分依赖老师的课堂教学环节，认为只需要做到上课听讲，到期末复习就可学习好这门课程，在平时的教学过程中没有做好复习及预习，课后对书中的概念及知识点没有理解吸收，对公式的来龙去脉弄不清楚，甚至混淆公式中字母的含义，对部分构件的设计过程及设计步骤理不清楚，计算过程中的每一步骤所对应的工程含义不能理解。

3、“混凝土结构设计原理”课程的连贯性较强，前面章节的内容是后续章节的基础。诸如如果能够理解单筋矩形截面受弯构件承载力计算公式的建立过程及思路，则在学习双筋矩形截面受弯构件承载力计算公式及偏心受压构件承载力计算公式时则顺理成章，但如果前面章节的内容掌握不好，学生在学习后续章节时则会更加吃力，导致部分同学丧失学习的兴趣和积极性。

4、“混凝土结构设计原理”课程在学习的过程中，需要用到结构力学、材料力学、弹性力学等专业基础学科的相关知识，部分同学的专业基础课程掌握较差，诸如涉及到平面内、平面外构件的空间形态等抽象概念不能理解，对负责截面的力学参数不能够准确的求解，同时对混凝土结构中的构件无法与结构力学中的力学模型相联系。

三、课程教学中存在的问题

结合在实际教学过程中的体会，“混凝土结构设计原理”课程在教学过程中存在如下几个方面的问题：

1、课程教学过程中仅注重对基本公式的讲解，关注学生对基本公式的应用，计算结果是否正确等问题，忽略了对结构构造及实际施工过程中的问题，且在课堂教学过程中与《混凝土结构设计规范》联系不够密切；

2、在课堂教学过程中只注重对教材中知识点的讲解，与实际工程的联系不够密切，学生不能够很好地将所学的知识与实际工程相结合；

3、目前在考查学生的知识掌握情况时，主要采用的是单一的知识点考查式的考试方法，不利于学生对知识的理解及其工程应用能力的提高。

四、教学改革措施

1、优选相关《混凝土结构设计规范》条文，并将其课程教学化

“混凝土结构设计原理”是一门实践性强且与《混凝土结构设计规范》结合紧密的课程，该课程是对规范的解释、细化及延伸。教师在教学过程中不能局限于对教材中知识的介绍和讲解，还要将与课程内容相关的具体条文给学生进行讲解，并结合一定的工程实例，培养学生具备按照规范设计结构构件及处理实际工程问题的能力。

首先需要结合“混凝土结构设计原理”课程内容，考虑学生的理解与接受能力，在深入理解规范条文的基础上，选择确定适用于课程教学的规范设计条文；其次，需要将所确定的相关规范条文进行扩展阐述，将其课程教学化，以能够通过课程教学语言深入浅出地讲解给学生。

诸如2010版《混凝土结构设计规范》以耐久性要求定义混凝土保护层，特别是最小保护层厚度确定原则与之前有较大的变化。在教学过程中不仅需要给学生讲授混凝土保护层的定义，还要给学生讲解新、旧规范规定的不同以及调整的原因，给出具体的计算实例让学生进行练习，促使学生更够更加深入地理解这一概念并且能够正确地进行运用。

2、典型工程实例库的建立及其在课程教学中的应用

结合课程教学内容，选取典型的工程实例，直观地将课程内容引入进实际工程中。一方面，深化学生对知识的理解；另一方面，提高学生的知识运用意识与能力。

以受弯构件为例，首先进行案例教学准备，查阅相关资料，搜集实际工程中典型梁破坏实例及图片，在课堂中展示给学生，并且引导学生思考引起梁破坏的原因，激发学生的学习兴趣，并调动学生学习的积极性。

学生进行梁受弯破坏的现场试验或者观看视频，引导学生观察裂缝的开展过程以及梁的破坏过程，在试验结束后，让学生对试验数据进行处理，分析梁的应变片数据及荷载-位移曲线。

引导学生利用学过的力学知识以及观察的试验现象，分析梁的破坏机理，建立计算简图及正截面破坏的承载力计算公式。

结合承载力计算公式及规范中关于梁的构造规定，综合运用计算公式，

3、加强对工程构造措施的掌握

由于混凝土材料的非均质特性、结构设计的非绝对理论化特性，在工程结构中完全依赖于计算设计难以完全确保结构的安全性、适用性与耐久性。因此，相对于计算设计而言，构造措施同等重要。在教学过程中，应当给学生强调并使学生理解工程构造的重要性。诸如在进行单筋矩形截面正截面受弯承载力计算中，诸如材料的选择：钢筋的类型、钢筋的直径、混凝土的强度等级；截面尺寸的选择；在完成配筋计算后，进行具体配筋时，对于钢筋的根数、钢筋的净距等都有具体的构造措施的相关规定和要求。在进行斜截面受剪承载力计算过程中，尚需考虑箍筋直径、箍筋间距的最小及最大值等亦有相关的规定和要求。在教学过程中，不仅要让学生掌握各类受力构件配筋计算的方法，尚需让学生理解工程构造的重要性及具体的措施。此外，多在教学过程中列举工程实例，诸如在给学生讲解单筋矩形截面梁正截面受弯承载力计算时，可列举一根实际完成的梁，为学生讲解配筋计算及构造措施在设计工程中的具体体现。

4、建立以培养应用型人才为目标的课程考查体系

围绕提高学生工程应用能力和创新能力为目标，革新现有的单纯知识点考试式的课程考查方式，增加知识应用能力的启发性考查，有意识地激发学生重视知识的运用，建立以培养应用型人才为目标的课程考查体系。

鉴于工程应用能力培养是一项长期性的工作，因此，应加强对学生应用能力培养的过程控制。采用工程案例分析、工程质量评估探討、调研等多种考核方式，将学生理解和应用课程所学专业知识解决实际工程问题的能力作为考核的核心内容。

采用半闭卷、半开卷的形式。对需要学生掌握的概念、理论等部分采用闭卷的形式，对那些结构设计计算中需要用到的复杂公式及表格可以不要求学生记忆、只要求应用的部分可采用开卷的形式。

五、结论

1、《混凝土结构设计原理》课程的特点包括：公式多，字母多，概念多，与实际工程联系密切、公式的适用条件多，构造要求多且与《混凝土结构设计规范》联系紧密等特点。

2、《混凝土结构设计原理》课程在教学过程中存在：教学内容注重公式的应用而不重视基本概念和构造措施的理解、教学过程中忽略了理论与实践的结合、采用的考核方式不利于学生对知识的理解及其工程应用能力的提高。

3、本文结合《混凝土结构设计原理》课程的特点及在教学过程中存在的问题，提出了具体的教学改革措施：①基于“混凝土结构设计原理”课程教学内容，优选相关《混凝土结构设计规范》条文，并将其课程教学化；②建立典型的工程实例库并应用在课程教学中；③加强对工程构造措施的掌握；④建立以培养应用型人才为目标的课程考查体系。

【参考文献】

[1] 宋岩.基于卓越工程师计划的“混凝土结构设计原理”课程教学改革[J]. 兰州教育学院学报，2013.29（12）83～84+87.

[2] 周孝军，杨 虹，伍 平.混凝土结构设计原理课程教学探讨[J].教育教学论坛，2015.41（10）150～152.

【作者简介】

代慧娟（1985.10-），河南洛阳人，任职于西安科技大学建筑与土木工程学院，研究方向：混凝土课程建设.

张淑云，（1972.8-），任职于西安科技大学建筑与土木工程学院，研究方向：混凝土课程建设.