钢筋混凝土结构课程设计优化改进初探

武芳文，陈 澳

（长安大学公路学院 陕西 西安 710064）

道路桥梁与渡河工程专业是一门综合性专业，将工程伦理和技术方法相结合，旨在培养能够从事道路工程、桥梁工程、隧道工程和交通工程等领域的高级工程技术人才，这些领域包括但不限于规划、设计、施工、维护和管理等方面[1]。培养出一批高素质、高技能的道路桥梁与渡河工程专业人才契合国内社会经济发展的根本需求。然而，随着高校招生规模逐渐增大，其教育资源增长缓慢，导致部分高校的专业知识培养质量下滑。为了保证专业课程的教育时长，某些高校会在学生的课下时间或寒暑假期来制订设计课程。这导致教师无法全程督促学生的工作进度，造成教学质量下降。与此同时，由于缺少教师督促，学生自主设计的时间以及精力投入难以得到保障。

此外，课程设计的教育方式和考核模式普遍保持不变，只是为了辅助支撑理论教学内容而搭配一定课时的课程设计。这种单调乏味的模式使得教师和学生的热情和投入度都大打折扣，最终通过提交设计报告的形式草草了事[2]。在工科专业的课程体系中，课程设计是一个与基础技术课程和专业基础课程相辅相成的关键课程模块[3]。课程设计一般安排在基础理论教学之后，进行课程设计有利于学生熟练掌握运用所学的理论知识，还有利于学生将理论与实际结合，培养其创新能力。因此，课程设计在高等教育中的重要性不容忽视，具有至关重要的地位，必须在课程建设中加以高度重视。

为此，不少专家学者围绕课程设计教学改革进行了广泛的教育改革研究。江胜华[4]等基于新工科背景，对土木工程课程设计中存在的问题进行了探究，并针对选题、工作量、质量、创新能力和实践能力等方面实施了一系列的教学改革。同时，提出了在课程设计指导、教学资源以及教学设施等方面的保障措施。王志军和余新宇[5]明确了在线课程设计的构成要素、设计与开发理念模型和过程模型。刘凯华[6]等基于产教融合的校企协同育人模式，分析了混凝土结构课程设计的教学现状，提出了一系列改革措施。文学和朱梅玉[7]基于反馈控制思想，探讨了多层多环节闭环反馈的课程设计模式。汪旭和尤金[8]基于美国特拉华大学教育学院课程设计教学大纲对该校四种不同课程设计模式进行了优劣分析，指出应强化教师在课程设计中的引领与支持作用、且应基于学习主体的复调性和学习过程的未完成性进行课程设计并构建信息技术融合的生态化学习环境。上述专家学者提出了很多建议，但仍然有必要针对学校专业实际情况进行教学改革，以获得更优的教学效果。

课程设计是高校教学计划中最具开放性的一门课程，是对理论知识的充分理解和结合实际运用的关键步骤。因此，亟须对传统的课程设计授课方式进行改进。本文以钢筋混凝土结构课程设计为例，首先分析了当前课程设计中存在的缺陷，然后设计了以工作过程为导向的教学内容，并以就业能力为标准进行课程评估。结合现代化信息教学技术，提出了一些改进课程设计教学的方法，旨在提高学生的学习主动性与积极性，为今后其他相关课程的设计改进提供思路和参考。

1 课程设计教学分析

“混凝土结构设计原理”是道路桥梁与渡河工程专业的主干课程，涵盖了钢筋混凝土材料、构件强度计算、构件刚度计算等多个方面。在构件强度计算中，包括构件在拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等不同应力作用下的内容[9]。其中，构件的强度计算是重点难点且该处有较多计算公式，十分烦琐。学生在学习该方面的内容时，很容易混淆概念且知识掌握不扎实，导致教学效果不理想。而钢筋混凝土结构课程设计正是结合“混凝土设计原理”专业课程该处理论知识的一项教学活动，旨在让学生将已学习的构件强度计算理论知识运用到实际工程项目中。在这种情形下，学生很难适应自主设计，无法激起其参与的积极性。但该教学活动仍然是实践教学中极其重要的组成部分，是学生从掌握基础理论知识到走向工作岗位不可缺少的过渡环节。因此，为使课程设计的教学效果达到最佳，仍亟须对“混凝土结构设计原理”课程进行改革。

目前，各高校对于钢筋混凝土结构课程设计基本遵循以下流程：

①选题：学生选择一个工程问题或虚拟项目。

②制订设计任务书：根据需求，明确设计目标和要求，包括结构类型、承载力要求、使用寿命要求、施工条件等。

③收集设计资料：包括结构荷载数据、材料性能参数、构件尺寸和几何形状等。

④结构分析：学生使用适当的分析方法，如力矩分配法、有限元法等，对结构进行受力分析，确定结构的内力、应力和变形。

⑤结构设计：学生根据设计任务书的要求和结构分析结果，进行钢筋混凝土结构设计，包括构件的截面尺寸、配筋、连接构造等。

⑥施工图绘制：学生将结构设计结果转化为施工图，包括构件的平立剖面图、配筋图、节点详图等。

⑦结构评估与优化：学生根据设计规范和实际情况，对设计结果进行评估和优化，确保结构的可靠性、经济性和安全性。

⑧报告撰写：学生撰写设计任务书、结构分析、结构设计、施工图绘制、结构评估与优化等内容，并准备相关图纸和计算书。

⑨答辩：学生就设计内容进行答辩，回答指导教师或其他人提出的相关问题。

学生通过上述流程，将所学理论知识用于分析和解决工程实践中的实际问题，学习和掌握工程设计的基本技能与流程，最终完成设计目标。

2 课程设计教学中存在的问题

目前，很多学者对工科专业课程设计教学存在的问题进行了讨论。白叶飞[10]等人将综合课程设计教学存在的问题总结为以下三点：①课程体系缺乏梳理，对标建设不足。②企业行业专家参与指导设计环节配备不足。③考核评价方式不够合理。孙伟[11]等人将嵌入式系统课程设计教学存在的问题总结为以下三点：①课程设计内容不够充实，工程背景不够突出。②课程设计教学模式较为单一，师生之间沟通交流偏少。③学生分组和任务分工不够合理，考核方式不够全面有效。张超[12]等人将土木工程专业课程设计的问题总结为以下三点：①课程设计资料过于陈旧，缺乏创新性，与实际工程应用脱节。②各个课程设计之间缺乏系统性和连贯性，基本上是相互独立的，没有形成一个完整的课程设计体系。③过程管理困难，评价标准难以掌握，小组作业中容易出现成员不积极参与的现象。本文在此基础上，对钢筋混凝土结构课程设计整个教学过程进行分析，总结出以下几方面的问题。

①在传统课程设计教学中，教师主要进行理论内容讲解，对工程实践尚不重视。在新工科背景下，理论知识应用于指导实践，实践是为了理论的完善和发展，二者应相互促进，共同发展[13]。此外，多数教师缺乏工程实践经历，在理论授课中，并未将理论与工程实际紧密结合，导致课堂氛围较为枯燥，使得教学效果不明显。学生也无法将所学知识应用于实际工程中，实际设计能力难以得到提高。

②缺乏工程整体观念。钢筋混凝土结构课程设计教学往往注重单个构件的设计，缺乏整个工程的整体观念，学生难以理解结构与其他部件的关系。

③课程设计资料落后，教学题目相对单一，缺乏多样性，难以激发学生的创造力和兴趣。随着土木行业的发展，各种新型施工工具、测绘仪器都被相继发明使用。而学生学习使用的仪器大多属于接近淘汰的产品，这使得课程设计无法锻炼学生拥有与学科发展相匹配的实践能力。一般情况下，设计作业通常由学生个人独立完成，缺乏团队协作能力培养，学生无法体验到团队协作的设计过程。

④课程设计的考核模式较为单一，各高校均以提交设计报告的形式为结课方式，未重视学生的自我反思过程，这样会让学生忽视对于学习经验的整理和积累，从而导致其学习状态逐渐懒散。

3 课程设计教学的改进方法

3.1 钢筋混凝土结构课程设计预习

①录制相应学习视频，包括钢筋混凝土结构的制作、钢筋混凝土结构的使用、钢筋混凝土结构的破坏等。与此同时，还可搜集一些与该课程设计相关的优质学习视频资源。结合现有的互联网学习平台，将制作、搜集的学习视频上传，便于学生日常学习，同时，记录学生的视频观看情况作为考核，以便督促学生自主预习。

②线上线下辅导答疑同时进行，学生学习视频时，难免会产生疑问，因此可在互联网学习平台建立线上辅导答疑模块。由于线上问答存在一定的局限性，因此需结合线下交流，为学生答疑解惑。

通过预习教学视频，学生应对钢筋混凝土结构有了初步认知，教师可通过答疑模块判断出知识难点。在设计阶段，教师可以针对这些重点和难点进行详细的讲解。预习环节能够为后续设计阶段的教学提供必要的准备，有助于确保课程设计的规范性和有效性。

3.2 钢筋混凝土结构课程设计与实践

①课程设计标题应以实际工程项目为依托，根据实际工程条件背景来确定设计内容。应选择3―4 名指导教师成立教学小组，保证学生在设计时能得到充分指导。

②教师应带领学生前往实际工程项目进行现场教学，让学生充分了解钢筋混凝土结构的细部构造及做法要求。这样可以调动学生的设计积极性，能够对设计内容有更清楚直观的理解。

③教师可以根据学生的个性和才能来划分小组，同时如果学生们有特别的合作意愿，也可以让他们自由组队。为了避免坐享其成的情况发生，每个小组的人数不应超过3 人，并且每个学生都应负责特定的设计任务，以便他们共同完成课程设计。

④在整个设计过程中，教师应主动询问各小组组长的设计进展以及设计困难，做到及时交流沟通。还可借助网络学习平台，设置中期检查、中期答辩等环节，全面把握各小组的设计进展。此举既能推动教师积极进行课程设计规划和授课，又能激励学生全程参与，防止出现懈怠现象。

图1 课程设计教学流程图

3.3 规范撰写计算书

作为一名合格的工程技术人才，必须具备一定的文字表达能力，能够编写思路清晰、数据准确、图形简明的计算报告[14]。很多学生虽然领悟了工程问题，但在阐述时总会存在错误。为此，在课程设计过程中，教师在教学过程中首先应规范自己的书写方式。其次，在课程设计预习过程中，要求学生撰写预习报告，以训练其文字表达能力。

3.4 钢筋混凝土结构课程设计考核

课程的评估标准不应只依赖于最终的设计成果，而应更多地关注学生在整个课程设计过程中的综合表现。因此采用“二二五一”制作为考核标准，其中课程设计预习占比百分之二十、中期检查与答辩占比百分之二十、课程设计成果占比百分之五十、小组学生组内组外互评占比百分之十（图2）。采用小组互评机制，旨在促进学生之间的交流讨论，以收到相互勉励的效果。

图2 课程设计考核标准

设置考核的目的在于反映学生对该课程设计的了解程度。因此对于考核分数较低的学生可由教师亲自带领进行设计计算，使得学生能够掌握专业知识并加以应用。

4 课程设计目标

4.1 巩固已学内容

“混凝土结构设计原理”是一门高度专业性的课程，而课程设计在整个课程中扮演了重要的补充教学角色。在课程设计的过程中，学生不仅应用了混凝土结构设计所学知识进行结构截面尺寸拟定、内力计算、结构配筋等，还对理论力学、材料力学、工程制图等其他专业课程进行了系统的复习。

4.2 理论结合实际

钢筋混凝土结构课程设计为学生提供了一个将理论知识与实践相结合的机会。在设计过程中，学生可以到实际工程项目现场进行参观和学习，深入了解钢筋混凝土结构的细节和构造要求，这大大增强了学生对理论知识的理解和应用能力。

4.3 培养综合素质

通过钢筋混凝土结构课程设计训练，学生的资料查询、图纸绘制、撰写计算书等基本技能得到有效的提升，初步提高了学生对结构构件的分析及设计能力，同时培养了学生之间的团队协作能力，提高综合竞争意识。为学生日后踏入工作岗位奠定坚实的基础。

5 结语

课程设计教学对提升学生处理复杂工程问题的技能起着至关重要的作用。通过钢筋混凝土结构课程设计实践，学生可以深入理解钢筋混凝土结构的性能和设计原理，掌握实际设计技能，提高了解决实际工程问题的能力和创新思维能力。通过上述方法对“钢筋混凝土结构课程设计”进行改进，丰富了课程设计环节，可有效改进传统课程设计中学生认知储备不足、对设计重视度不高、教师学生交流不足等缺点，通过结合线下现场教学，学生的学习主动性和积极性得到了充分激发，从而确保了课程设计的教学效果。这种方法不仅提高了学生运用所学知识解决实际问题的能力，也增强了他们对理论知识的掌握。此外，它还有助于提高学生的团队协作能力。本文所提出的改进方法在其他课程设计中也具有广泛的应用前景，具有深远的理论和应用价值。