混凝土结构设计课程教学改革研究与实践

陈华

摘 要 混凝土结构设计课程是土木工程专业的核心课程，为了解决课程教学中存在的学生学习较困难、学习内容与实际工程联系不够紧密等问题，提出了改革课堂教学方法和手段、优化课程设计内容、创新实验手段等具体措施，以提高教学质量。

关键词 混凝土结构 土木工程 教学改革 教学质量 教学方法

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.01.047

Research and Practice on Teaching Reform of the

Concrete Structure Design Course

CHEN Hua

（School of Civil Engineering and Architecture， Guangxi University of Science and Technology， Liuzhou， Guangxi 545001）

Abstract The concrete structure design course is the core course of the civil engineering specialty. In order to solve the problem that the students in the course teaching are difficult to study and the connection between the learning content and the actual project is not close enough， the methods and means of reforming the classroom teaching methods， optimizing the content of the course design， innovative experimental means and other specific measure were putted forwards to improve the quality of teaching.

Keywords concrete structure； civil engineering； teaching reform； teaching quality； teaching method

混凝土结构课程是土木工程专业的核心课程，从本科生的专业课程到毕业设计，乃至硕士和博士论文的研究课题，贯穿了土木工程专业的所有教学环节。可以说混凝土结构课程中所传授的工程设计方法和综合应用能力体现了土木工程师基本素质的培养。因此，该课程的教学的效果对于学生专业能力的培养意义重大。

1 混凝土结构课程存在的主要问题

1.1 内容多且复杂

该课程涉及到的内容多、公式多、符号多、构造要求多，与力学、混凝土基本原理等课程的联系紧密，理论性与实践性、经验性并重，问题具有多解性，而学生不能掌握本课程的学习方法，造成计算公式过于复杂记不住，内容太多抓不到问题重点，学习达不到结构设计的要求。

1.2 教学内容跟不上工程技术的发展

随着土木工程技术的发展，各种高层、超高层、大跨度建筑随处可见，新理论、新技术不断应用在工程之中，对传统结构的认识也在不断地完善和发展，而教材中仍然限于讲授传统的结构形式、技术和方法，与实际工程脱节。

1.3 以构件设计为出发点的教学模式与实际工程设计不符

混凝土结构教学内容是按照构件—楼盖—结构的顺序进行的，与实际工程设计的顺序相反。这种以构件设计为出发点的教学模式，使学生在学习过程中不清楚所学的内容用于解决什么问题、怎么用，学习的系统性不够强且缺乏对结构设计整体认识，导致了学习积极性不高、學习效果不好。

1.4 教学内容和课程设计重构件计算，轻整体设计和构造要求

在实际工程中，结构选型和结构布置对结构是否安全、合理和经济最关键。而混凝土结构课程设计由于学时的限制，基本是老师给定一个较为规则的建筑让学生进行设计，这个建筑的结构方案和结构布置相对较固定，学生几乎没有发挥的余地，课程设计大部分的时间都在构件计算上，达不到实际工程设计对结构整体设计和概念设计能力的训练要求。而构造要求是与构件计算同样重要的内容，但由于构造要求内容繁杂而考试涉及得相对较少，学生对构造要求重视不够，在这方面学生的掌握程度往往与实际工程的要求相差较远。

1.5 实验教学学时少，内容简单

混凝土结构实验学时数较少，使得实验内容停留在钢筋混凝土适筋简支梁静载实验，这样简单的验证性实验达不到培养学生综合能力和创新性能力的目的。近年来综合性、设计性实验是实验教学改革研究的热点，但由于实验室资源等的限制，也只能在一定时间、一定范围内开展，难以在大多数学生中普及。

2 混凝土结构教学改革现状

作为土木工程专业最重要的专业课，全国高等院校都对混凝土结构课程改革进行大量的探索和实践。目前对混凝土结构教学方法的改革主要集中在课程中采用多媒体与传统的板书相结合的教学手段，采用案例教学法，在教学中引用工程实例使教学更生动，提激发学生的学习兴趣；[1-3]借助视频、动画等现代化的教学手段展示抽象的教学内容；[4-5]建设混凝土结构教学网站，为学生自主学习和探究性学习提供资源；[6-7]设置综合性、设计性和创新性实验，提高学生的创新能力；[8-10]改革考核方法，建设混凝土结构试题库；[11-13]采用慕课提高学习兴趣和学习效果等。[14]从总体来说，这些改革对提高混凝土结构教学水平有一定帮助，但并不能很好地解决前述混凝土结构课程教学中存在的问题。

3 教学改革目标

3.1 改革教学方法和手段，构建系统的知识结构，改善教学效果

在课堂教学和学生的作业中，引入项目教学法，通过相对完整的实际工程项目将混凝土结构多且复杂的知识点整合成系统的知识结构，改变以往学生学习的盲目性和知识的零散性，培养解决复杂工程问题的能力，同时调动学生学习积极性。

3.2 教学与工程接轨，注重工程素质的培养

引入项目教学法，使教学与实际工程紧密结合，让学生的课后作业完成一个以往课程设计的内容，而课程设计则注重整体设计和构造要求，对于内容繁多且抽象的构造措施，在课堂上无法深入讲解，可以在课程设计中让学生从现场（模型）—图集（施工图）—绘图的过程中来掌握。这种转变符合实际工程中重视整体概念设计和构造措施的理念。

3.3 虚实结合的实验教学体系，培养学生的科学精神和创新思维习惯

通过虚拟实验+传统实验，弥补传统实验简单性、验证性的不足，从材料的选择到构件设计再到加载、破坏，让每个学生都能做到综合性、设计性的实验，实现学生的科学精神和创新思维习惯的培养。

4 教学改革措施

4.1 革教学方法和手段，注重学习的系统性和综合应用能力

为了解决混凝土结构课程教学中，以构件设计为出发点的教学模式造成的学生学习的系统性不够强且缺乏对结构设计整体认识，学习积极性不高的问题，混凝土结构课程拟采用“项目教学法”进行教学。与以往在教学内容中加入一些工程案例不同，“项目教学法”是授课和作业都以某一有代表性的建筑为主线贯穿整个教学过程，通过该建筑结构设计过程和内容来组织教学内容，让学生清楚每部分课程内容具体解决结构设计中的什么问题，与前后内容的联系，理论知识在工程中如何应用。学生的作业也同样通过这种方式进行，整门课程的作业都围绕一个项目开展，从结构选型和布置、荷载计算到结构分析再到构件设计。通过这种方式，理论与工程实际紧密结合，增强各知识点的联系，让学生的学习更系统，目标更清晰，应用知识解决实际工程问题的能力得到了提高。

4.2 优化课程设计内容，强化整体设计和构造要求

由于课程学习的过程中，学生通过课后作业就已经完成一个实际工程项目全部的设计内容，对理论计算的内容已经比较熟悉，因此课程设计时应该把重点放在结构选型和结构布置上。课程设计题目的选择也不再局限于以往简单规则的结构，可以是工程中常用的相对复杂的结构形式，如楼盖设计除了单、双向板肋梁楼盖之外，还可以是井式楼盖、无梁楼盖、预应力混凝土楼盖等。给学生布置设计条件不同的题目，让学生充分应用所学的知识选择合理的结构型式，并进行结构布置和计算。

对于混凝土结构复杂而抽象的构造方面的内容，通常采取学生参观施工现场结合教师讲解的方法。但由于工地施工和安全的特殊性，以往学生参观工地基本走马灯式的参观，效果有限。为了让学生更清楚的认识结构构造要求，采取参观工法展示模型，要求学生将模型中的各种钢筋与施工图、图集对应起来，说出每根钢筋的作用及其数量、位置、长度、搭接、锚固等构造要求，做设计时再根据自己的计算绘制到施工图上。通过这种从模型—施工图+图集—绘图的过程中这样的过程，学生绘制出的施工图质量得到了较大的提高。

4.3 创新实验手段，开展虚实结合的实验教学模式

为解决传统实验教学内容过于简单的问题，在实验教学中除了传统的实验演示试验和验证性试验外，一方面开设综合性、设计性试验，另一方面开展虚拟仿真实验教学。学生利用虚拟仿真实验平台，利用钢筋混凝土简支梁静载实验模拟系统，自行设置梁的截面尺寸、配筋、长度等几何参数以及混凝土、钢筋等材料参数，择支座形式，布置分配梁、加载点等加载条件，实现不同模式的破坏。在仿真实验的基础上，学生基于某一种破坏模式设计实物实验。这种虚实结合的教学模式在不增加实验学时的情况下达到综合性、设计性试验的目的，加强学生对理论知识的理解，并培养学生的实践和创新能力。

4.4 完善试题库建设，建立完善的评价体系

根据教学大纲和考试大纲的要求，编制一套内容覆盖全面、重点突出、层次分明、评分标准科学、符合实际情况的试题库。考核要加大主观性试题特别是综合分析题的比重，突出对学生分析、应变、综合等能力的考核，重视培养解决复杂工程问题的能力。由于学生的大作业内容较全面、能体现学生综合应用能力，但大作业的又无法体现学生对基本概念的掌握和理解情况，因此应结合笔试和大作业对学生进行考核，评分时应加大平时成绩在总评成绩中的比例，平时成绩和卷面成绩各占50%较合理。

对课程设计的考核，除重视过程监控和过程评价之外，还应加入答辩环节。通过答辩，除了能够了解学生对知识的掌握和综合应用情况、及时指出学生设计错误之外，还起到督促学生学习的效果。

5 结语

针对混凝土结构设计课程教学中存在的问题，总结课程内容的特点，整合教学内容和课程设计内容，与实际工程接轨，提高解决实际工程问题的能力；创新实验手段，采用虚拟仿真实验辅助传统实物实验，实现真正的开放性、创新性和设计性实验，培养学生的科学精神和创新思维习惯；建设试题库，改革考试和课程设计的考核方式，建立能反映学生能力的考核体系，发挥考核的导向作用督促学生学习，并检验教学改革效果。

通过以上的改革实践，学生学习的主动性、积极性明显提高，課堂效果较好，最终考核成绩较理想，达到了预期的目标。

基金项目：2017年广西高等教育本科教学改革工程项目：“基于应用型人才培养的混凝土结构课程教学改革研究”（编号：2017JGB288）

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