混凝土结构系列课程研究型教学模式的改革与实践

吕晓寅，刘 林，张鸿儒

（北京交通大学 土木建筑工程学院，北京， 100044）

混凝土教学一直是土木工程专业人才培养方案和教学计划中的重要环节之一，我们混凝土教学团队本着“注重专业、突出实践，提高素质、面向创新”的人才培养目标，在理论课程改革、教材建设、建立与课堂教学配套的实践性教学平台等方面做了大量的工作。经过多年的教学研究与实践，编写完成了相关教材2本，课程设计指导书1本，建设了“混凝土结构设计原理”、“混凝土房屋建筑结构”两门研究型教学主干课程及相关的实践环节，精心设计研究型教学模式的载体，并开发了多个实验。

一、完善了以优势学科、特色专业为主导的系列教材体系

1.根据培养目标，编写具有专业特色的系列教材

根据我校土木工程学院“服务铁路，面向社会，办出特色”的办学理念，并配合学院的各个重点学科，我们编写了教材《混凝土结构设计基本原理》，它是土木工程专业本科生的专业主干课——“混凝土结构设计原理”所用教材，目前国内外还没有一本适合我校专业特色的此类教材。此教材是结合了我国现行的3套规范：用于建筑结构工程的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、用于铁路行业的《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）和公路桥涵的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）编制而成，这3套规范所采用的结构设计方法各有不同。本教材具有以下特色：

教材系统性：包含了3种结构设计方法，涵盖了土木工程的主要专业内容；

专业特色性：适应我校本科培养目标，满足社会需求；

学科前沿性：将新规范及学科发展的最新成果编入其中，并提倡绿色建筑；

内容实用性：习题及思考题的题目均来自实际工程，使学生能够学以致用；

使用广泛性：本教材不仅适合本科生使用，还适用于远程教育学院的学生、夜大生，同时还可作为广大工程技术人员学习和自修的参考书。

按照培养计划和教学大纲，“混凝土房屋结构”课程是土木工程专业本科生专业系列课程中的一门专业主干课，其他院校编写的相关教科书并不完全适合我校培养模式的要求，为了适应新形式下的教学和工程的需要，为了给国家的经济建设输送大批高级专业技术人才，达到因材施教的目的，我们编写了教材《混凝土房屋结构设计》。本书取材恰当，重点突出，可读性强，可操作性好。在讲述以手算为基础的简便计算方法的基础上，注重结构受力和变形特性的分析，以加强学生对基本工程概念的理解，注意与其他课程和教材的衔接与综合应用。为了便于教与学，主要章节内均有例题，各章后附有思考题和习题。本教材已于2009年由清华大学出版社出版发行，已在教学中使用4届。学生反馈效果好，已成为每年混凝土结构毕业设计的必备书目。

2.创新驱使，注重实践

课程设计是系列课程中的实践环节，是学生在学习专业课程后，应用所学知识进行实际工程演练的第一步。加强这一环节的指导可以促进学生专业学习的积极性，更可以多方面培养学生的理论应用、创新思维和实际动手能力。为了使学生能更好的迈出第一步，我们编写了《结构工程课程设计指导书》，该书包括了以下6个课程设计：钢筋混凝土铁路简支梁桥课程设计、钢筋混凝土现浇楼盖课程设计、建筑基础课程设计、单层工业厂房课程设计、钢屋架课程设计、钢筋混凝土预应力梁桥课程设计。这六个课程设计涵盖了结构工程的大部分专业课程设计的内容，并具有我校的专业特色。本书现已排版完成，将在清华大学出版社出版。

二、创建了探索、研究与实践有机构成的课堂研究性教学模式

从探索的角度，虚拟再现问题的提出、理论的形成与发展过程，引导学生提出问题，分析问题，让学生在认识实践的过程中逐步形成解决问题的方法。使学生在学习的过程中“有问题可思考”，“有方法可推敲”，从“我遇到问题该怎么办”出发，变被动学习为主动探索，认真钻研，从而提高学生发现问题、提出问题，分析问题和解决问题的能力，让学生在探索的过程中学习，在学习的过程中实践，在实践的基础上创新。具体做了以下工作：

1.明确教学目标，完善以问题为导向的课程内容

在学习本课程基本知识的基础上，了解行业规范，为培养学生的综合能力和素质搭建理论与实践结合的教学平台，使学生在打好基础的同时也能站在学科的前沿，真正成为社会的有用人才，鼓励学生勇于创新，学以致用，使学生将自己所学的专业理论知识有机地运用到实践中去。每一个新内容的引出都是从工程中的事例或事故出发，使学生在教学过程中学会发现工程中的问题、学会分析工程中的问题、学会解决工程中的问题、学会研究工程中的问题、学会工程结构设计方法。

2.精心设计研究性教学模式的载体

（1）课程项目：课程项目不同于课程设计，它具有研究的性质，鼓励学生在课程学习的过程中抓住一些感兴趣的问题进行小型的科研工作，使学生尽早涉及实际工程研究项目，激发学习积极性，培养职业能力。

题目的设计：课程项目的内容是密切结合实际工程，将各章所学的构件设计的知识融入到实际的结构体系中，从而可有效地避免以往理论知识和实际结构相脱节的不足。课程项目的题目可以由教师拟定，也可以由学生自主提出。课程项目穿插在课堂教学期间完成，分两阶段进行，第一阶段在课堂教学中期完成，第二阶段在课堂教学末期完成。

学习评价的设计：分小组进行（每小组不超过5人），通过学生展示项目成果、答辩、教师点评等环节对其进行考核，成绩计入期末总成绩中。

（2）工程事例分析：每章均有工程事例分析，鼓励学生参与课堂讨论。旨在提高学生分析问题和解决问题的能力。

工程事故的设计：将实际工程事故案例引入教学，包括地震破坏的建筑物、计算简图与实际结构受力不符、施工质量差、设计缺陷等原因造成的各种工程事故，在教学中分析事故产生的原因，造成的惨痛后果以及避免事故发生应采取的措施，使学生不仅从中学到相关的专业知识，还可吸取前人的经验和教训，以培养学生的专业责任感。

（3）课程设计：理论和实践的有机结合，训练学生的实践技能。

题目的设计：强调全过程训练，包括确定设计方案，材料及截面的选择，图集、规范、手册的运用，施工图绘制等。因此，题目尽量“真”，设计条件尽量“简”，让学生运用所学知识自行完成全过程设计。

过程的设计：答疑——每天都安排教师答疑，以及时解决学生在设计中的问题；阶段性质疑——每个学生有1-2次阶段性质疑，以检查学生课程设计的进度和质量，并将其作为最后成绩的一部分。

结果的设计：质疑——最后质疑，以考察其独立完成的情况；施工图的要求——要求手绘施工图并清晰表达设计者的设计思路和设计意图，图纸干净整洁，内容充实，符号和标注符合建筑制图的一般规定。

一旦发现抄袭现象，或施工图绘制等未达到制图标准和设计内容的要求，则当事人没有权利获得本课程设计的学分。

（4）科研小组：引导学有余力的同学参与结构设计软件的开发、大学生创新实验项目、结构设计大赛等科研活动，以培养学生的综合素质和团队协作意识。

三、创建了以探究型为目的的实验性教学平台

为了多方面培养学生的理论应用、创新思维和实际动手能力，增强团队精神，提高学生的工程结构设计与实践能力，促进专业学习积极性，提高专业技能，我们结合“结构模型设计制作与实验”和“结构抗震模拟试验”，建立了实验平台。

1.结构模型设计制作与实验

实验内容从结构方案设计与理论分析开始，学生根据自己所定方案制作结构模型、然后进行模型加载试验，通过各种记录的数据判断方案及模型的合理性。学生从中收获很大，看到自己的成果成就感很强，收到了很好的效果。

2.结构抗震模拟试验的开发

开发利用小型振动台进行地震模拟试验作为辅助教学手段，小型振动台试验具有费用低，教学效果直观，可操作性强等优点，易于启发学生学习和验证地震作用的相关概念等特点，可以大大提高教学效果。辅助教学功能的设置主要从以下几个方面考虑：

紧密围绕教学中的关于地震作用的相关重要概念；

抗震设计的理念及措施；

抗震设计的效果及试验验证，增加地震作用的对比试验等。

根据教学中相关课程的抗震设计的主要概念，有针对性的设计不同组别的模拟试验，根据不同的教学目的和要求设计不同的辅助教学环节。

模型试验强化了学生的概念设计，培养了学生严谨的工作态度，突出了学生的创新意识，大大提高了学生建立结构设计计算模型的能力和对实验结果的分析能力。

四、结 语

经过多年的改革与实践，我校的混凝土教学取得了良好的效果，学生对混凝土教学也很满意，选课人数逐年增加，学生普遍反映收获很大。团队教师仍在努力探索，争取为国家培养出更多的栋梁之才。