开发学生潜在能力，培养土木工程创新型人才

陈 宁

（武汉理工大学，湖北 武汉 430063）

一、教学与实际工程的落差

我国教学体制人才培养优势在于严格、严谨和重视基础教育，学生有比较扎实的数理化基础；但是，多数学校教学以灌入法为主、教学以老师为核心、教材十年一贯制，从小接受循规蹈矩家庭传统教育；以考分成绩决定学生优劣，使得学生围着教师和课本转，死背硬记、不重视实践环节；处于被动受教、应付考试状态，独立思考和判断能力欠佳。为更好、更优地培养出适合我国土木工程大发展，所需要的本专业各方人才，使之走出校门、或继续深造时，能迅速适应面临的工作、学习和研究方向，是值得思考和关注的。

从事过土木工程结构设计以及相关教学任务。曾考察过我国各地大型结构实验室（厅）、各类土木工程科研、施工、竣工及运行现场；对于预应力技术应 用 尤 为 关 注 。[1-2]

教学中，注意到学生很少接触到工程实际，而有的内容甚至老师也无法在课堂上讲解明白，如：预应力材料、锚机具及其实施过程。大多数学生对于即将面临的专业课以及未来从事的土木工程知之甚微；习惯性地跟着教学安排走，沿袭以往思维逻辑，缺乏学习热情和主动性；与今后实际工程需要形成较大落差。

土木工程专业课与其他专业基础课有一定的共性，但也有其特殊性。大三学生从基于力学实验、严格按照逻辑推理创建计算简图、推导公式的方法，转到以国家规范和土木工程实施密切相关的混凝土结构设计课程，不适应其间差别。已具有较为严密的思维模式。

相关规范计算公式和前提是基于大量科学实验、以往工程实践经验和理论研究，并非直接推导而出；最终运算方法因实际需要而简化，有时难度远小于三大力学，但构造要求细节多、前提不一，公式又有很大区别。不少学生按照原有逻辑推理思维方法学习，忽略试验验证这一重要阶段，认为混凝土结构构件计算公式的前提和提出方式无章可循，不易理解和消化。加之，有的教材字数和学时极度不符，也加大了前后两种思维方式的转换和衔接，直接影响到深入了解和掌握该课程基础知识、计算方法和解决问题手段；更谈不上灵活应用，陷入极其被动和应付过关状况。一方面轻视该课程，认为缺乏理论性；另一方面又吃不透。

二、这一落差对于教学效果造成不良影响

（一）抽象思维和实际工程，理论和实践之间距离对掌握教材内容的影响

传统前期教学中，往往会系统地将三维空间抽象简化为平面、单维计算简图和运算方法，形成一种单维和两维的理想状态思维方法。这一方法对于简化运算、理清传力途径和解决问题是必须的；但如何从平面思维模式转换为实际的三维空间思维模式，还有一条鸿沟需要逾越。

学生参观时，往往会指鹿为马，指柱为梁；在一次参观武汉第一栋200米以上超高层建筑——国贸大厦施工现场，干脆对现场负责预应力施工工程师说：“结构设计原理（钢筋混凝土结构和钢结构）学了有没有用？我觉得好像没什么用，我还是对力学感兴趣……。”

（二）学生对于教材和参考资料盲目依赖，缺乏主动思考和起码的判断能力

当参考资料，一处钢筋合力作用点有误，另一处绘图疏忽，全班同学都盲目照套；某校工民建专业毕业，设计多层框架时，柱和梁相交结点处，梁上部承受负弯矩钢筋锚固长度，按照简支梁支座端随意取用……等等。

（三）主观臆断，缺乏脚踏实地、科学严谨态度和治学理念

一次主讲老师安排两位结构专业研究生布置习题（已给出全解和截面配筋标准图），一位挥手一笔，将混凝土等级提高一倍；另一位，却随意换上土木工程不同体系、另一版本规范的计算题。

由上可见，土木工程教学改革迫切性和必要性，有待于从事教学管理和任教的老师重视；否则发挥学生主观能动性，培养富有创新精神人才，只是一纸空谈！

三、针对这一落差应采取的教学对策

尽最大可能使学生在校学习阶段与工程实际之间的距离缩短，或者在学习阶段，初步认识此课程与实际工程的相关性，是可以做到的。

在课堂教学中，尽可能联系工程和生活实例讲解，通过一些教学手段增强教学的直观性，如教学挂图、推荐正规出版的土木工程图册（中国桥梁、美国新建筑、水利工程图册、国外桥梁建筑等）、实拍试验和工程图片（PPT.）；制作三维立体教学模型，组织现场参观等都是一些有效措施。

【模型制作】设计制作钢筋混凝土受扭构件，破坏时扭曲面受力状态有机玻璃模型，也为山东大学等20余所院校教学使用；制作工作桥梁等结构模型帮助学生增加空间立体感，引导学生将平面思维模式，转化为立体、实际思维模式；

【参观】参观已完工和正建的宏伟工程，调动学生主动学习的积极性，其效果远比在课堂上大肆宣讲课程重要性更为切实。

曾租用大型过江轮渡，组织三个专业，七个班学生乘船沿长江逐流而上，观看已建、正建的武汉长江二桥、一桥和三桥，认识各种桥梁结构形式；参观正在施工的月湖桥、晴川桥、武汉国贸大厦现场；启发学生观察实际建筑物（桥梁）中，结构缝设置；观看预应力混凝土箱梁施工中，竖向、横向和纵向三向预应力钢筋（钢丝、钢绞线束）和斜拉索张拉机具安装布置……。有意识地引导学生将书本、课堂学习的抽象理论知识与具体的土木工程实际相联系，进而对于来源于实践、并高于实践的理论学习产生极大兴趣，想必也能自觉地将理论用于实际工程中，变被动性为主动学习。

【教学联系实际，科研为教学服务】开发多媒体课件将科学研究和社会成果系统化、形象化、理论化，用于教学是一个好的途径。早年，清华大学高强混凝土梁、重庆建工学院偏心受压柱破坏实验研究等成果制作的录像带，是典型范例，有助于各院校的教学。

结合自选科研课题[1-2]得到学校和相关企业、工程单位和专家教授支持，从大量典型工程文本、图示和图像素材提炼、系统分类编撰，运用现代科技手段制作多媒体 课件（PPT.、DVD）[3]，得以参 加 全 国 大型预应力结构工程实践交流会议，并可为土木工程相关行业和院校参用。

如：所摄制《现代预应力建筑结构》[4]课件，以抽象图形、图示结合具体图片和结构物实地录像，配以文字说明（或解说），涵盖预应力工程实施基本原理（钢材和混凝土两种材料受力学性能、被动和主动结合的工作原理）、结构实验厅（室）、相关实验方法和手段；预应力实施所需钢绞线、高强钢丝和锚机具生产、加工制作和检验；多种施加预应力方法和锚固形式、操作过程以及大型建筑、桥梁预应力施工现场；我国预应力技术在土木工程应用实例和取得重大成就。编有相应的《预应力混凝土结构在土木工程中应用及前景》补充阅读材料。触类旁通可认识土木工程实施全过程，作为课堂教学、教材学习的辅佐，有助于学生学习和掌握理论知识，拓宽思路，达到《开发学生潜在能力 培养土木工程创新性人才》目的。

针对学生难于消化过多字数的教材，编写《混凝土结构设计原理 学习指导》；课堂教学过程中，随机提问，以加强老师与学生的互动；钢结构采用讲解与课堂讨论相结合，改变学生被动受教为主动学习和思考。

四、结 语

由上可见，解决教学与实际工程的落差，必须走与实际相结合的道路。从大处着眼，从细节做起，方法不胜枚举。其中，观看图册、图片、现场参观等对学生起到比较大的震撼作用。组织参观因学时安排、参观内容和次数限制及外出安全性，存在一定困难；教学与科研相结合，开发多媒体课件是解决这一难题的重要途径。

【学生（随机）反馈意见】

一位即将正前往美国做访问学者说：陈老师，你带我们参观长江大桥，在长江边拍的照片，现在就放在我案桌上～～；

另一封尘封信函，提到：“短短几节课的接触，让我从中受益匪浅，其中，远不仅限于书本知识，您的一言一行中，带给我更多的是课堂知识以外的思考，……

您收藏的照片[3-3]给我带来了人生太多的第一次感受，非常感谢。……

【多媒体课件专家教授评语】

杜拱辰教授（中国建筑科学院）、叶知满教授（清华大学）、张静月教授（上海交通大学）和赵国藩院士（中国工程院 大连理工大学）等对相关成果，先后给以“很好！”的评语鼓励，促使多媒体课件以光盘形式正式出版[3]。成果之一[3-1]，清华大学 李著璟教授认为可拓宽学生视野用于该校教学；有幸邀约到外教参与校阅，并担当英语解说[3-1][3-2]，赵国藩院士审阅意见很好，并为多媒体课件提【序】[3]。

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[1]陈宁.我国水电工程预应力技术应用概况 [M].中国土木工程学报 1992，23（3）：77-78.

[2]陈宁.预应力混凝土应用于海洋工程的机理和前景 [M]预应力技术，2012，02，91（2）1-7.

[3]陈宁.《见证二十世纪现代预应力工程》多媒体课件（含三个文件：[3-1]《预应力锚索》[3-2]《现代预应力建筑结构》中英文解说视频资料 [3-3]）《1995～1996预应力工程集锦》（PPT.155张现场素材图片和图示），[M].武汉理工大学出版社2009.

[4]陈宁.现代预应力建筑结构（中英文解说）录像带 [M].武汉：武汉大学音像出版社，1996～1997.