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面向二炮阵地工程建设,钢筋混凝土结构课程教学改革讨论

2012-03-29刘婷婷

关键词:结构设计构件钢筋

刘婷婷,汪 宁

(1二炮指挥学院 武汉 430012;2二炮工程设计研究院,北京 100011)

二炮阵地工程部队担负着承建导弹阵地的神圣使命,在工程部队人才建设的本科学历教育中,钢筋混凝土结构是其专业骨干课程,有着极其重要的地位。近年来随着军队院校教育转型的深入,以及我院学员学历教育结束后的任职岗位主要是面向施工部队,这些情况促使着面向二炮阵地工程建设的钢筋混凝土结构课程教学改革的深入思考。笔者根据多年来自身教学过程中的体会就该课程的教学改革问题做一些探讨。

一、教学理念的转变

多年来,让学员理解和掌握建筑工程构件和结构设计原理、计算方法和构造措施等,一直是钢筋混凝土结构课程不变的教学理念。随着军队院校教育转型的深化,使得军校的办学定位、发展目标、培养模式等发生了变革[1],这必然导致教学理念的改革。钢筋混凝土结构课程教学理念有了更高层次的要求,不仅要满足传统知识传递的要求,更注重意识的培养,土木工程意识和科研意识的培养。

让学员在领会传统教学理念的同时,理解钢筋混凝土结构的创新思想,钢筋混凝土结构设计的工程思想,并如何应用这些思想解决实际的结构问题成为本课程更重要的教学理念。此外,也不应仅局限于钢筋混凝土结构,而是放眼于整个土木工程、甚至知识领域,更重要的是让学员学会解决问题的思路。遇到一个未知的问题,如何入手将实际问题转化为学术问题,分析研究并讨论解决它,即在培养土木工程师基本意识的基础上建立科研的基本意识,这是我们的教学理念。而正是教学理念的转变使得课程在实施过程中对教训内容、教学方法、考评手段都提出了新的要求。

二、教学内容的调整

我校该方向学历培养方案中分配给钢筋混凝土结构课程的课时并不充裕,甚至不能完成传统该课程的所有内容。于此同时,教学内容不仅应该突出该课程的

基本要求,更要突出面向二炮阵地工程建设的钢筋混凝土结构的鲜明特色,以适应学员毕业后的任职需求。这样对教学内容的调整显然十分必要,因此我们编制了内容针对性更强的教材,其主要突出了:

(一)内容全面,突出重点

阵地工程结构设计中,结构内力主要以轴力、弯矩、剪力为主,设计过程也是将结构简化为常见的梁、板、柱构件,对于其他形式的构件和内力接触不多。因此,教学内容重点仍然是基本构件配筋原理,即基本构件在已知荷载或内力作用下的应力状态、破坏特征、承载能力计算、裂缝控制验算以及构造措施等;而在结构设计部分,内容侧重于针对二炮阵地工程的结构设计思想、步骤、要求等。这样就可以在有限的学时内,既重点突出了基本构件设计原理的基础知识,又涉及结构设计的整体过程,从而形成一个内容体系,给学员一个结构设计的全程概念。

(二)理论够用、重在应用

考虑学员毕业后的任职方向主要是面向阵地建设的施工一线,实际应用是主要内容。作为学历教育课程,基础理论知识的学习是必须的,因此教材编写过程中强调理论够用、重在应用。教材内容的安排上主要围绕构件的计算方法、计算公式、配筋设计的理论知识。这些基础知识涉及了大量高等数学、物理学的知识以及相关的公式推导,对于基础薄弱的生长学员来说存在困难,坚持学习,会造成学员的消极甚至放弃的想法,因此对这部分理论内容不做过多要求,仅以结论的形式给出,重点在于如何应用,以设计的合理性为最终目的。

(三)军地现行规范指导

结构设计规范是钢筋混凝土结构设计、施工中都必须遵守的法规制度,但规范条文繁多,内容枯燥,一直是教学的难点内容。指导设计施工的标准、规范,无不来源于有关理论,有了理论知识的支撑,就能更好的理解和应用标准、规范;反过来,标准、规范是理论知识的直接应用,对其掌握实际上是对理论知识的深化,由此看来他们二者是相辅相成,互为解释,而二者的结合学习,使学员不仅掌握了理论知识,也了解了实际应用。

教材内容中特别注重对新版混凝土结构设计规范相关条文的引用,并突出新旧两版规范的对比,加深对规范条文的理解,把握混凝土结构设计思想的发展方向。在引用国家标准规范的同时,注重体现对二炮现行相关标准规范内容的引用,并指出军地规范的不同要求,使学员理解掌握阵地工程钢筋混凝土的结构设计。

三、教学方法的改革

教学方法改革一直是教学改革文献讨论的重点。如何上好一堂课,可讨论的内容很多,针对钢筋混凝土结构课程而言,我认为可以从以下几个方面探讨:

(一)注重课堂教学

几乎所有关于钢筋混凝土结构课程改革的文献都特别强调教学实践的实施。钢筋混凝土结构课程是一门集理论和应用的综合性课程[2],教学实践确实重要,但我认为,对于本科学历教育,不同于技术培训,必须以理论知识的教育为主要内容。课堂教学才是最根本的,最重要的,实践教学是为了加深理解,是对课堂教学的有益补充,不能本末倒置。在课堂教学之外,如有实践机会让学员形成直接感官认识,固然很好;如若没有,则可借助图片、视频等手段加以弥补,也可给出问题,让学员自己留意,都未尝不可。

(二)注重课堂设计

注重课堂教学,也许大多数人都能认同。可是,对于钢筋混凝土结构课程,课堂教学效果确实不好,不出成果,如何让课堂教学吸引学员,达到教学目的,那就必须注重课堂设计。

每一堂课都应该是精心设计的,课堂内容如何能更具逻辑性,课堂讲授中什么时候提什么问题,什么时候做什么结论,都应该是经过设计提前准备好的。比如构件设计原理的研究都是沿着一定思路进行的,即实验研究—基本假定—实用应力图—基本公式—公式适用范围—公式应用—构造要求。

一个实际问题发生了,如何用数学的方法研究它,实验研究是一个普通解决问题的思路。那么针对钢筋混凝土构件实验的目的是要找到一个研究状态,即承载力极限状态下的破坏状态。如何用数学的语言描述这个破坏状态,需要假定、简化,那么假定、简化的出发点以及合理性是这里讨论的重点,让学员知道假设的目的是得到基本应力图形。正是在基本应力图形上应用经典力学的力系平衡理论建立计算公式。计算公式的建立并没有使得完全解决问题,实验的研究是在一定条件下进行的,因此推导出计算公式的适用范围。而计算公式的应用,则应该让学员明白解决问题的主旨就是用最简单的方法处理复杂的问题。最后构造措施的学习是对标准规范的深入学习。

这样的课程设计从大的层面,沿着科研的思路进行,让学员了解科研意识;从知识层面,内容逻辑性强,过程清晰、目的明确,学员学得明明白白,随着每一步问题的提出,学员也想解决问题,也愿意跟着教员步步推导,层层深入,直到问题解决,这样不仅知识体会完整,而且土木工程意识和科研意识也在无形中传递给学员。

(三)注重教学模式

长期以来,钢筋混凝土结构课程教学模式未发生根本变革,受应试教育的影响,以教员为中心的满堂灌、填鸭式教学模式普遍存在。而如何调动学员积极性,把课堂的主动权交给学员,让学员参与进来,就要积极践行“互动式”、“启发式”、“研讨式”等多样化的教学模式。

其实许多文献都对教学模式进行探讨,我认为最重要的是要针对不同内容选择合适、正确的模式。比如受弯构件单筋梁的正截面设计是最基础的内容之一,应该精讲,而由此转入到双筋梁正截面设计的问题,就可以采用互动式教学。单筋梁正截面受弯承载力不能满足要求,怎么办,有哪些解决的方法?其中之一是配置双筋,在对双筋正截面讨论时,面临的新问题是什么?是破坏时的受压钢筋的应力状态。怎么解决?通过一系列的提问,与学员深入互动,让学员知道新问题难点在哪里,如何解决。那么针对偏心受压构件的讨论则可以采用启发式教学,启发学员偏心受压构件与双筋受弯构件的正截面设计之间的相同点、不同点有哪些?针对相同点,如何借鉴学习过的内容,对于不同点如何解决新问题等等,给学员一个思路,让学员自己思考,过程中只需要教员的点拨即可。那么针对规范的学习,构造措施等都可以采用研讨式教学,教员主要是把握方向和总结归纳。

四、考评手段的丰富

考评方法和形式应该和教学理念相辅相成,不要拘泥于具体问题的计算结果是否精确,应该着重于是否通过课堂的学习,培养了学员的工程意识。用传统的考试方式检查学员对基本概念、理论知识的掌握情况,并以此督促学员对该部分内容的认真学习。对工程设计的掌握,则可采用开卷考试,考生可将相关的参考资料,如设计规范,甚至课本带进考场,设计过程中需要什么内容,就在参考资料中查找相关部分,就如同工作状态。这样使得学员在学习过程中,将精力集中在设计合理性上,而不是局限在计算公式的死记硬背上。此外,我认为还可以采用一些附加的考核方法,比如要求在参考相关学术论文后,撰写读书笔记,这不仅可以反映出学员对该领域知识的掌握程度,还可以了解学员的困惑在哪里,兴趣在哪里。总之,考评是促进学员学习研究的手段之一,其形式的多样化不仅能全面掌握学员学习成果,更能让学员领会该课程的教学理念之精华所在。

五、结 语

以上这些教学小技巧是在多年实践教学过程中形成的,实践证明确实取得了较为明显的效果,可见对钢筋混凝土结构课程教学改革的探讨是十分必要的,也是值得我们去不断继续深入探讨的课题。

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[1]夏志成,金丰年,陈明雄 等.适应军队院校教育转型,深化钢筋混凝土结构课程质量建设[J].建筑结构,2008,38(9):134-136.

[2]邹昀.《混凝土与砌体结构》的教学改革与实践[J].理工高教研究,2006,25(2):117-118.

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