混凝土结构设计原理课程教学改革探索

曹 海，叶恭宝

（1.黄山学院 建筑工程学院，安徽 黄山245041；2.合肥工业大学 地基工程有限公司，安徽 合肥230009）

0 前 言

《混凝土结构设计原理》为高等院校土木工程专业的专业基础课。内容包括绪论、混凝土结构材料的物理力学性能、混凝土结构设计的基本原则、受弯构件正截面受弯承载力计算、受弯构件斜截面承载力计算、受压构件承载力计算、受拉构件承载力计算、受扭构件扭曲截面受扭承载力计算、钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性、预应力混凝土构件的设计原理[1]。本课程主要依据为我国新颁布的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)，内容符合高等学校土木工程专业指导委员会编写的高等学校土木工程专业本科教育培养目标和培养方案及《混凝土结构设计原理》课程教学大纲的要求。黄山学院作为一所地方性的应用型本科院校，一直把地方性和应用型作为各类课程的教学指导思想，笔者在长期的教学实践中积极探索适合《混凝土结构设计原理》的课程设置与教学方法。本文就结合本门课程的特点介绍我校开展混凝土结构设计原理课程教学改革的探索。

1 混凝土结构设计原理的教学特点

根据高等学校土木工程专业指导委员会制定的该专业培养方案，《混凝土结构设计原理》为土木工程专业的一门专业基础课或称为平台课，它是这个专业的每一位学生必修的课程。混凝土结构是钢筋和混凝土结合而成的一种结构，钢筋混凝土材料与力学中的理想弹性材料或理想弹塑性材料有很大的区别。为了对混凝土结构的受力性能和破坏特征有较好的了解，首先要求对钢筋和混凝土的力学性能要有很好的认识。所以，理论力学、材料力学和结构力学是该课程的前续课程。通过本课程的学习，使学生掌握混凝土结构学科的基本理论和基本知识，为继续学习高层建筑结构、工程结构抗震设计和砌体结构等专业课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。

混凝土结构设计原理课程计算公式较多，且许多计算公式并非纯理论的推导，是理论计算与工程经验的总结，属于半经验半理论公式。虽然这些公式涉及方方面面，但它总体框架很清晰，包括正常使用极限状态和承载能力极限状态，如图1 所示。而且混凝土结构耐久性、温度影响和地基不均匀沉降等难以用计算公式表示，只能根据长期的工程经验，总结出一些构造措施来考虑这些方面的影响。因此，在学习本课程过程中，除了要了解和掌握各种计算公式外，还要熟悉各种构造措施。

图1 混凝土结构设计原理课程框架

为了指导混凝土结构的设计工作，各国都制定了专门的技术标准和设计规范。这些标准和规范是各国在一定时期内理论研究成果和实际工程经验的总结，在学习混凝土结构设计原理时，应该很好的熟悉、掌握和运用规范。但是也要了解，混凝土结构设计原理是一门比较年轻和迅速发展的学科，许多规范公式和条文并不一定完善。也正因为如此，我国每隔一段时间会对规范进行修订，使之更加合理。例如，《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)就对(GB50010-2002)进行了修订和补充。所以，在学习过程中也要注意新旧规范的区别，及时总结、灵活运用。

黄山学院作为一所地方性院校，由于土木工程专业办学较晚，影响力有限，受生源的限制，许多学生主动学习的兴趣不高，积极探索问题、解决实际问题的能力不强。只有掌握教学对象的基本情况下，才能更好的制定适合本校学生的教学方法和教学大纲。结合黄山学院地处在古徽州地区，在制定教学大纲过程中，加入了徽派建筑的混凝土结构设计原理的讲解，不仅提高了学生的主动学习的兴趣，也体现了应用型和地方性的教学指导思想。

2 教学改革措施

2.1 教学课时的调整

经过初期的调研与考察，发现大部分院校混凝土结构设计原理课时安排为64 课时，具体课时见表1。针对我校是地方性院校和应用型本科教育的培养目标，以及教学对象的特点，在普通学校混凝土结构课时安排的基础上，减少了部分应用性不强的内容课时，增加建筑结构设计软件（PKPM、ANSYS等） 的工程应用和徽派建筑混凝土结构的讲解课时（见表2），使之更好的指导课程设计以及今后的毕业设计，达到应用型本科教育的目的。

表1 改革前的课时设置

表2 改革后的课时设置

2.2 教材内容与规范条文相结合

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)是国家为了使工程技术人员在混凝土结构设计中贯彻执行国家的经济政策，做到安全、适用、经济，保证质量，特制定该规范，可以说《混凝土结构设计规范》就是结构设计人员设计过程中的“法律法规”。为了使学生更好的将所学知识与实际应用相结合，我们在课堂教学过程中将教材的具体内容与规范的条文、公式结合在一起讲解。例如，教材中第1 章“混凝土结构用材料的性能”结合规范中“4.1 混凝土”和“4.2 钢筋”；教材中第2 章“混凝土结构设计方法”结合规范中“3.3 承载能力极限状态计算”和“3.4正常使用极限状态验算”；教材中第4 章“受弯构件正截面承载力计算”、第5 章“受弯构件斜截面承载力计算”和第6 章“受扭构件承载力计算”分别对应于规范中 “6.2 正截面承载力计算”、“6.3 斜截面承载力计算”和“6.4 扭曲截面承载力计算”；等等[1-2]。改革后新增设的建筑结构设计软件的工程应用章节学习使学生更加深入的把工程实际应用与规范具体条文结合起来，达到吃透规范的目的。

2.3 案例教学法的应用

案例教学法起源于19 世纪70年代哈佛大学[3]，实践证明它对于提高学生分析问题、解决问题的能力有很大帮助。案例教学法的难点和重点在于案例的选择，不仅要求选择使用的案例规模要适合教学，而且要求案例能够涵盖尽可能多的理论知识点。例如，在讲授受弯构件正截面承载力计算时，组织学生就近参观学校知园一期的建设工地，因为该工地正好处于楼盖钢筋绑扎，方便学生了解混凝土框架梁的配筋形式； 在讲授钢筋混凝土构件裂缝、变形和耐久性时，选择了黄山市滨江一号项目，当时该项目属于结构验收阶段，方便学生实地查看钢筋混凝土梁的裂缝以及变形，同时聘请具有丰富工程经验的工程师来现场实地教学。案例教学法的目的是使学生通过具体、直观的了解信息，增强学生对专业知识的学习兴趣，积极探索实际问题的解决。它改变了传统的教学方法，也大大提高了学习效率。

2.4 课程考核方法的改革

由于混凝土结构设计原理是一门应用性很强的课程，单纯的闭卷考试不能完全反映出学生的学习能力和应用知识能力。我们参照国家注册结构工程师考试的考试方法，实行开卷考试，将试卷试题与实际工程应用紧密结合，由连锁计算题、综合概念题及独立单选题组成，连锁计算题各分题的计算结果一般不株连，问答题（即不需计算即可解答）占总分的15%左右。建筑结构设计软件的工程应用课程考核要求学生提交结构模型、计算书和结构施工图，并组织学生进行课程答辩，这些举措不仅增强了学生的读图、绘图和工程结构建模能力，也提高了学生土木工程专业学术语言的组织和表达能力。

3 结 语

黄山学院作为一所地方性应用型普通本科院校，一直致力于应用型课程的教学改革，本文根据教学对象的特点和实践教学体会，对混凝土结构设计原理课程教学过程中课时调整、教学方法的创新和考核方法的改革等环节进行了探索，实践证明，这些措施对于提高学生综合运用知识解决实际问题的能力有较大帮助，最终达到应用型本科教育的目标，使学生毕业后能较快从事相应的技术岗位。

[1]沈蒲生,梁兴文.混凝土结构设计原理[M].北京:高等教育出版社,2012:1-235.

[2]混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010:19-80.

[3]米伟哲.案例教学法在工程实践教学中的应用[J].实验室研究与探索,2010,29(3):145-146.