研讨式教学法在钢筋混凝土结构设计教学中的探索与实践

李庆涛 袁广林 舒前进

摘要：为提高学生主动参与课程学习的积极性，体现学生在学习过程中的“学习主体”作用，运用研讨式教学法提高学生在教学过程中的参与度，加强学生与教师之间的互动，加深学生对教学内容的理解和应用。以典型钢筋混凝土框架结构的内力计算为例，分解研讨任务，对研讨内容进行了总结、分析和对比，研究了研讨式教学法在钢筋混凝土结构设计教学中的实施过程和应用效果，显著提高了学生的学习主动性和分析问题的能力。

关键词：研讨式;钢筋混凝土结构设计;教学法

中图分类号：G642.0;TU37 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2019）02-0063-06

钢筋混凝土结构设计是土木工程专業建筑工程方向的核心专业课程，其综合性和实践性都很强，需要学生对土木工程材料、材料力学、结构力学及结构设计原理等专业基础知识能够灵活运用。笔者在授课过程中发现，学生学完上述课程后没有及时温习，待学习钢筋混凝土结构设计时，相当一部分学生对学过的基础课知识印象不深刻。此外，有很多知识点需要查询国家相关规范。调查显示只有5.5%的学生会在课前自主预习[1]。因为学生主动参与的积极性不高，所以在学习过程中的“学习主体”作用得不到体现。为了激发学生的学习热情，提高教学效果，丰富课堂教学形式，已有不少学者对钢筋混凝土结构设计的实践[2]和理论教学方法进行了尝试和改革[3-6]。

研讨式教学法由于在教学过程中赋予学生更多的任务，明确了学生的主体作用，在准备研讨内容的过程中能够强化学生筛选、凝练和综合分析问题的能力[7-8]。研讨式教学法越来越多地被引入课堂教学，在大学课堂内被尝试实践和探索[9-11]。研讨式教学法能够有效改变传统的以教师“讲”和“灌”为主的枯燥、单调的教学模式，活跃课堂氛围。学生喜欢生动有趣、互动性强的学习氛围。为此，如何改变传统的“满堂灌”式的教学方式，激发学生的参与主动性和学习兴趣，研讨式教学法提供了一种可行的教学模式。

由于钢筋混凝土框架结构是学生在日常生活中最常见的结构形式，选取常见的钢筋混凝土框架结构中的框架梁和框架柱的内力计算作为研讨式教学的切入点。学生在结构设计原理课程中已学习过单个构件的截面设计，通过搜集资料，研讨具体设计内容，达到对钢筋混凝土框架结构知识的学习和深入理解。

一、研讨式教学法在钢筋混凝土结构设计教学中的探索

（一）课前准备

在讲授钢筋混凝土多层框架结构这一章时，以学生上课所在的四层框架结构教学楼为例，选取该建筑结构施工图纸中的结构平面图（如图1）和框架配筋立面图（如图2）预先告知学生最终的成果。为了完成教学楼的⑧轴线的框架梁和框架柱的设计，需要学生参与到设计中来。

本章的主要内容全部展现给学生，然后针对单个知识点提出建筑结构设计中需要解决的问题。将要研讨的内容预先告知学生，为学生预留时间去查资料，整理思路。在多层框架结构这一章内容学习时，安排两次研讨教学，以框架结构中的梁和柱的内力计算为例，进行如下教学研讨设计。

（二）研讨式内容的布置

教师提出本章节的主要内容：（1）多层框架结构的组成与布置;（2）框架结构的计算简图与内力近似计算;（3）多层框架结构的内力组合;（4）无抗震设防要求时框架结构的构件设计;（5）多层框架结构基础。

除知识点（2）由教师和学生共同完成学习和讨论外，其余四部分由教师讲述。在知识点（2）中框架结构的计算简图由教师讲授，框架结构内力的计算方法及其结果作为研讨内容。任务分解和布置是研讨课的关键，直接关系到学生的工作量和理解的深度。

为了完成多层框架结构中的框架梁和框架柱的截面设计，需要解决的问题及需要完成的任务见表1。

（三）研讨过程实践

基于图1中教学楼的⑧轴线这一榀框架在竖向荷载和水平荷载作用下的内力计算，将班级学生分成四组，每组8人，分别进行研讨内容准备和工作陈述汇报。授课教师建立了包括班级所有学生在内的微信群和QQ群，便于师生在准备研讨过程中及时交流。由于课堂时间有限，教师在在课堂上只布置小组任务，课后对学生研讨内容的准备进行指导，每组学生准备好课件统一汇报。

两组学生搜集并介绍竖向荷载作用下框架结构内力的计算方法：一组介绍分层法计算竖向荷载作用下框架结构内力的过程及其计算结果;另一组讲述弯矩二次分配法计算竖向荷载作用下框架结构内力的过程及其结果。另外两组学生搜集并介绍水平荷载作用下框架结构的内力计算方法：一组介绍反弯点法计算水平荷载作用下框架结构内力的过程及其计算结果;另一组介绍D值法计算水平荷载作用下框架结构内力的过程及其结果。

共开展两次研讨：一次为竖向荷载作用下框架结构的内力计算;另一次为水平荷载作用下框架结构的内力计算。教师组织学生，以教学楼设计背景中的框架结构为例，通过各组学生分别介绍不同荷载形式下结构杆件内力的完整计算步骤，获得初步的计算方法，了解多层框架结构内力的近似计算方法。

学生汇报结束以后，教师引导学生对比两种方法的计算结果，找出差异，分别总结在竖向荷载和水平荷载作用下框架梁、框架柱的弯矩计算过程特征，从最初始的已知条件，到计算过程，再到最后的计算结果对比及分析。

对比、分析、总结的过程是教师引导学生的关键环节，每组学生重点关注了自己所介绍的计算方法，介绍过程中也只是将具体的计算步骤条理性地罗列出来，需要教师对每种计算方法进行提炼、总结，以便于学生清晰地从整体上把握计算步骤。

在总结的过程中，引导学生分别将计算竖向荷载作用下的框架结构内力的分层法和弯矩二次分配法的共同点提炼出来。两种方法在计算过程中都需要求出框架梁端的固端弯矩，然后采用弯矩分配法进行计算柱端的弯矩。二者的区别主要在于：（1）分层法首先要将该框架结构进行分层，而弯矩二次分配法则是对整体框架进行计算;（2）分层法要对底层以外框架柱的线刚度进行调整，并且将柱的传递系数进行调整;而弯矩二次分配法不需要作相应的调整。