以问题为导向的混凝土结构设计原理教学方法探索

三峡大学土木与建筑学院 鲍 浩 徐 港 王 青 周万清

我国在“绿色建筑”“新型建筑工业化”“智慧城市”及“城镇化”等的发展过程中，将会建设数量更多、结构更加复杂的重大工程，社会对土木工程专业人才的需求将更加迫切，高校担负着为社会培养和输送优秀工程人才的重任。混凝土结构设计原理是土木工程专业必修的核心专业基础课程，也是土木工程专业一门重要的学位课程，要求学生能够从本质上厘清钢筋混凝土结构的基本受力和变形性能，掌握现行设计方法，依据现行设计规范对钢筋混凝土结构进行设计，为学生毕业工作和读研深造打下坚实的基础。当前，混凝土结构设计原理这门课程经常采用单一的教师讲授、学生被动接受的教学模式和“满堂灌”的课堂讲授方法。这些传统的教学方法无法激发学生的学习动机，也无法提高学生的学习效率，造成教师教学的成就感低和学生学习的获得感低的“两低”窘境。为了改善这一局面，本文将对以问题为导向的混凝土结构设计原理教学方法展开探索，以提高学生课程学习兴趣和效率。

一、传统教学存在的不足

（一）教材更新相对滞后

随着我国经济社会的发展，新型土木工程结构、高性能混凝土材料及绿色建造技术更新速度较快，而当前行业设计规范的出台相对滞后，导致高校土木工程专业学生使用的授课教材内容更新不及时，学生自主学习存在误区。

（二）课堂教学相对枯燥

由于课堂教学课时有限且学生对实际工程的了解不够深入，教师在课堂上讲授知识时，需要花大量时间讲授主干知识，并无多余时间将前面所学知识进行系统复习串讲，也无充足时间拓展行业最新研究进展。学生被动接受知识，缺乏独立思考的空间，学习兴趣无法得到调动，最终会使学生感到课堂知识索然无味且抽象难懂。

（三）知识碎片难以联系

混凝土结构设计原理课程中设计原理和构造措施的知识点相对较多，而且很容易混淆。教师授课不可能做到面面俱到地讲透每一个知识点，需要学生课外学习加深理解。然而碍于学生知识面的局限，将知识点串联起来形成知识网络较为困难。

（四）实践操作相对较少

本课程传统教学方法重视理论知识的教学，对工程案例的实践教学关注不够，学生课上不能结合实际工程理解课堂知识，对所学知识似懂非懂，抓不住重点，缺少以工程实例为载体，将混凝土结构设计理论转化为工程应用的机会。

（五）考核方式相对单一

传统考核方法主要采用期末考试加平时成绩来综合评定学生的成绩，如课程期末卷面成绩占70%，平时成绩占30%。然而这种考核方法使学生平时不认真听课，只是在考试来临前两周通过突击复习、死记硬背的方式备考，无法科学反映学生该课程的学习效果。

二、以问题为导向教学方法的探索与实施

（一）混凝土结构设计原理课程问题的设置

以问题为导向的教学方法关键在于课程问题的设置，而设置的问题需要根据专业培养计划和课程的教学目标来综合确定。设置问题的目的是加深学生对知识的掌握程度，提高能力。本课程各章节部分问题的设置如下表所示。

混凝土结构设计原理课程部分问题的设置

续表

（二）以问题为导向的课堂教学方法的实施

传统的混凝土结构设计原理教材的章节，通常首先给出相应的基本假定，再进行受力分析，提出钢筋混凝土结构配筋设计和截面校核的计算方法，最后给出工程实例进行计算公式的运用。而在以问题为导向的混凝土结构设计原理教学方法中，其教学过程依据知识点性质的不同，按“导入→课程基本内容（讲解、讨论、点评）→小结”基本流程展开。其主要特点为：设置平时成绩占比为40%，在教学过程中以启发式教学为主，即以问题导入激发学生兴趣，再利用“学习通”或“雨课堂”组织开展学生抢答、分组讨论，学生汇报、教师点评等教学环节，培养学生的自主学习能力、分析问题能力、组织协调能力和求索创新精神，很好地活跃了课堂气氛，也为平时成绩的量化提供了依据。以问题为导向的课堂教学方法的实施过程如下图所示。

以问题为导向的课堂教学方法的实施过程

下面以“双筋矩形截面受弯承载力计算”为例，对以问题为导向的课堂教学方法的实施过程进行详细描述。（1）引入案例：通过工程案例的视频或图片，启发并引导学生采用矩形截面受弯构件的计算方法设计一根弯矩设计值较大的矩形梁。（2）提出问题：为了满足正截面抗弯承载力要求，该梁尺寸设计得相对较大的方案，缺点主要包括混凝土材料用量较多、自重较大，显然不经济，引导学生思考改进措施。（3）学生抢答：学生可能回答可以提高混凝土强度等级。（4）教师点评：上述方案对截面尺寸的减小有限，且有的设计中不允许变更材料等级，通过提高混凝土强度等级的措施不太合理；引导学生思考是否可以在矩形梁的上部配置受压钢筋，引出双筋矩形截面的概念。（5）提出问题：双筋矩形截面的受压钢筋和单筋矩形截面的架立钢筋的区别。（6）学生讨论：受压钢筋是通过双筋矩形截面承载力计算得到的，而架立钢筋属于构造钢筋且与主钢筋连成钢筋骨架。（7）教师讲解：讲解双筋矩形截面的破坏特征内容，提出双筋梁的计算简图、计算公式与适用条件。（8）内容总结：教师总结学习内容包括双筋矩形截面的概念、计算公式与适用条件和计算方法。（9）任务布置及拓展资料：为了巩固课堂所学知识，布置适当任务，提供拓展资料给学有余力的学生。

（三）以问题为导向的教学效果

通过分析学生课堂反应及反馈的以问题为导向的教学方法在课堂上应用的意见和建议，发现此教学方法可以有效地激发学生的自主学习动机、提高学生的学习兴趣和创新意识，培养学生的批判性思维和勤于思考的习惯，提高了学生学习效率。

以问题为导向的混凝土结构设计原理教学方法探索，是适应新工科背景下土木工程专业技术人才培养目标定位的革新之举。在课程教学过程中以问题为导向，应引导学生高效参与到课堂教学中来，培养学生基于知识点的联想能力，注重学生课程知识体系的构建，培养学生勤于思考的习惯和发现问题、分析问题及解决问题的能力，为“以学生为中心”的教学理念在混凝土结构设计原理课程教学中的应用提供指导。