“混凝土结构”课程教学改革探索与思考

李 松，焦楚杰，杨永民

（1.仲恺农业工程学院 城乡建设学院，广东 广州 510225；2.广州大学 土木工程学院，广东 广州 510006）

混凝土结构是混凝土和钢筋两类材料复合的一类结构，因混凝土材料的受力特殊性加上钢筋协作配合，使得混凝土结构的受力形式异常复杂，学生通过学习后的调查反映概念过多、理论过强，计算公式复杂而无逻辑规律可言，最重要的是课堂教学脱离工程现场，学习印象不深刻［1］。久而久之，学生对“混凝土结构”课程逐渐形成难学易挂科的印象，并通过上一年级往下一年级的一届一届传递，逐渐让学生产生学习好坏无所谓和厌学的心理。因此，近十年来该门课程也是土木工程教师多次深入改革的重要课程之一，孙惠香等［2］和楚留声等［3］从理论教学方式上进行深入改革，在一定程度上激发了学生对该课程的兴趣，李金云等［4］、赵小芹等［5］、孙倩等［6］以及刘晓红等［7］重点介绍教学实体模型和线下工程实地观摩教学，有效地解决了学生工程实践教学缺乏的弊端，罗伯光等［8］和刘春阳等［9］则从“混凝土结构”课程的实验教学和课程设计出发，深入剖析了传统教学的不足之处，并优化了教学内容和形式，取得了较好的学习成效。然而，上述文献的改革措施多在理论讲解上，具体行之有效的实施措施和示例介绍相对较匮乏，本文依据传统教学模式进行特点分析，然后针对每个弊端提出对应改革措施并以小案例示范具体的操作途径，力争为“混凝土结构”的高效施教提供借鉴思路。

一、“混凝土结构”课程现状分析

（一）课程特点

“混凝土结构”是土木工程专业的核心课程之一，由“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构课程设计”两大部分构成，前者主要是讲解基本构件在抗弯、抗剪、受拉、受压、受扭等受力形式下的设计理论和构造措施，后者是通过构件在工程中的结构形式体现而进行的，诸如“钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计”和“钢筋混凝土伸臂梁设计”等类的课程设计。课程遵循“先构件后结构，从简到繁”的授课原则，但实际上钢筋混凝土材料的受力特性比较复杂，与材料力学、结构力学中所学构件受力有较大区别，这本身在学习和理解上形成了一个小的知识点“跨跃”。“混凝土结构”中构件是混凝土和钢筋两类材料的复合形式，构件受力的研究异于理想弹性或弹塑性材料，以混凝土梁正截面受弯为例，其构件受力研究基本规律为：试验研究→破坏规律→计算假定→基本公式→适用条件→构造要求，所得结果并非简单的数学和力学模型，而是一套经验公式和理论，形成了该门课程独有的课程特点。

（二）学生学习特点

1.数学型逻辑思维根深蒂固。学生在大一和大二学习“材料力学”与“结构力学”时比较容易上手，究其原因是延续了以往的数学型逻辑思维，即通过公式推导可得结果。但是“混凝土结构”的构件设计原则多为经验公式与理论，其学习须有一个思维的转变过程，对于构件的设计理念与概念应有充分的理解和认识，这就需要学生花费更多的时间和精力逐渐适应该类思维和总结“混凝土结构”课程的知识点。然而，大部分学生习惯性的学习方法与思维停留在被动式应付作业和考试，针对考试在考前两周突击复习，这不利于循序渐进的学习与理解，难以有效地学好与用好所学知识。

2.知识点轮廓不清。学生的学习受以往“填鸭式”教学影响，对教学所讲内容往往不知何起，对所在章节知识点往往不知对应何类受力形式，这进一步造成了学习该门课程的难度，因此学生需要在教师的引导下对课程进行模块化分类，并建立清晰的知识轮廓和引导线，进而贯穿整个课程知识点。

（三）教师教学特点

传统教学以“继承式”为中心，学生所学知识以考试过关和得高分为目标，与中学及高中应试教育较接近。然而，大学所学是针对性的专业知识，在一定程度上应弱化考试强度而提高实践动手能力，“混凝土结构”属于实践性较强的课程，与国家现行规范及工程应用匹配程度极高，理论“继承式”教学，学生很难从根本上去理解与应用。虽然多类虚拟仿真技术（VR）与多媒体三维建模技术（AR）在教学上丰富了教学手段与内容，在可视性上使学生更接近工程面貌，但终究教学空间仍停留在电脑与室内教学中。

二、“混凝土结构”课程教学改革探索

（一）提倡诱导式教学，对知识点进行溯源分析并发散运用

诱导式教学是教师根据某个知识点，抛出一个学习动机，在学生积极参与和教师有目的的诱导下［10］，学生自发地进行知识点的学习与总结，最终溯源理解该知识点的一种教学模式。这种教学模式发挥了学生的主观能动性，全程参与了知识点繁枝茂叶的搜寻，能使学生从根本上理解知识点的原理，最后能举一反三完成学习目标与教学目标。

1.创景诱导。创景诱导是指教师在授课讲解中，运用恰当的比喻描绘和展示一些比较难理解的知识点，从而诱导学生创设出生动形象的场景［2］，最终将知识点有效消化。“混凝土结构”课程所涉及的构件主要是梁、板、柱，这些构件在工业建筑与民用建筑中随处可见，其受力的基本传导模式为：板→次梁→主梁→柱→基础→地下，很多学生在接触这类力学传导的计算时无从下手，尤其是板的尺寸选择、混凝土强度等级、钢筋的铺排方式上组合太多，而板的这些选择又影响着梁，梁的选择最后又影响到柱，层层递进牵制，最终导致学生有心无力。这时一个有效的方法是可以简单地进行情境更换，使学生暂时跳出思维混乱圈，采用生活常见的交警指挥疏通繁忙的路段进行比喻思考，即将构件中的力相当于“车水马龙”的车流，车流在交警手势与交通信号灯的指示下高效有序地流转，同理而言，构件中的力在各个规范与标准的制约下，沿着规定的“路线”有序流转，最终到达“目的地”。这种通过情境诱导，给思维换“景”的方式，可以缓解学生用脑疲劳，让课程学习更高效。

2.工程事故案例诱导。“混凝土结构”课程中单根构件的分类讲解和计算练习，可以加深学生对所学构件基本设计原理和理论的印象。但是构件在工程中往往并非单独存在，多数是以结构的形式存在，要想诱导学生发挥主观能动性，引入工程事故案例是个有效的措施。比如为了提高结构的变形能力，防止地震作用下的连续性倒塌，经常讲到“强柱弱梁”和“强剪弱弯”，对于这类专业性的名词理解，大部分学生只能顾名思义，不知其中的原理与意义，教师在教学中可以用汶川地震中出现的结构连续性倒塌案例进行引导讲解，通过工程事故关系生命，所学知识关乎民生，让学生认识到知识就是力量，然后布置任务让学生自己设计梁柱尺寸，并计算配筋来达到“强柱弱梁”和“强剪弱弯”目标。这种诱导参与性质的学习方式可以激发学生的责任感并提高学习的动力，使其在学习中查阅规范与文献，夯实完善所学知识。

3.逆向推理诱导。实际工程中为什么混凝土是与钢筋进行协同工作，在混凝土中添加铝筋、铜筋或者竹条是否可行？对于这类疑问，工程人员与研究者仅凭思考是很难给出令人信服的答案的，唯一可行的办法就是将疑都材料温度膨胀系数接近而不至于产生较大错位滑移，再者就是混凝土很好地保护钢筋免遭锈蚀。这种提出问题→分析问题→通过试验解决问题的对比研究法，逆向引导学生思考知其所以然。

（二）角色互换，贴近实践学习

实践是认识的基础，是认识的目的和归宿，是检验认识的真理性的唯一标准。“混凝土结构”课程对于梁、板、柱类构件的构造措施涉及较多专业术语，大部分学生对于钢筋的命名认识理解不了又记不住，比如说梁中的上部纵筋、下部纵筋、箍筋和抗扭钢筋等，书面命名可能不是很形象，但长期在钢筋班工作的工人对这些钢筋的称呼则更加平易近人，上部纵筋因铺排在受压区上半部分第一排则叫“面筋”，下部钢筋铺排在受拉区第一排称为“底筋”，受压区上部纵筋下面铺排的第二排纵筋因用铁丝吊在上部纵筋下面名为“吊筋”，因构造抗扭需要铺排在中部位置的抗扭钢筋则叫“腰筋”，这些贴近生活的命名既通俗易懂又包含位置的定位，学生比较容易理解。这在“混凝土结构”课程的书上是较难学到的，只有通过实践学习，站在工人实践角度换位思考并交谈咨询才能体会得到。

（三）提点收线，模块化分类

“混凝土结构”课程所针对的是土木工程专业的学生，因受制于数学型逻辑思维影响，对于“混凝土结构”这类的许多课程为基础且理论复杂的课程而言，学生的学习始终上手较慢，这较大地影响了该门课程的教学效率。实际上“混凝土结构”课程教学依然可以进行逻辑推理，如所有章节进行模块化分类，并化繁为简地进行知识点穿线成串。

“混凝土结构”课程总共分为11个章节，加上课程设计，可分为6个模块，前面3个章节为一模块，主要是对混凝土结构材料的认识及设计原则的介绍；第4章独成一模块，主要是构件的构造措施与原理介绍；第5章到第6章为一模块，重点介绍受弯构件正截面抗弯和斜截面抗剪的研究与计算；第7章到第9章为一模块，讲述受压、受扭和受拉构件承载力的计算；第10章到第11章为一模块，介绍混凝土构件易形成裂缝的缺点并对应提出了预应力混凝土构件的解决措施；最后一个模块是在学习前5个模块的基础上进行的课程设计。整体6个模块又可以形成点、面和体，从一维到二维最后到三维层层递进，由浅入深的一条知识线，通过对章节轮廓的层层剖析，让学生能随时把握知识点，理解整体模块和章节部分既相互区别又相互联系。

三、教学改革启示

对“混凝土结构”课程教学改革的探索，调动了土木工程专业学生学习的积极性，优化了教学模式，并在学校人才引进中收到了较好的效果。课程改革表明，只有勇于创新、与时俱进才能让实践性教学课程获得新生和高发展，通过此番教学改革也促使笔者对工科实践类教学课程产生了一些新的见解与思考：首先，无论多好的教学改革措施都离不开教师和学生的互爱互信，教师在教学过程中应当怀着一颗育人子弟之心，多些耐心和关怀。其次，教师作为一线接触学生之人，应当站在学生角度换位思考，在如何推动教学改革发展与实践上下苦功夫，提出教学改革方法是策略，有效付诸行动并取得成效才是目的。再次，针对学生的人数规模，教学改革方法的推行可以先在小团队中进行试点，然后将所有学生进行组团施教，每个团队中安排一个小的队长，对教学改革的成绩和效果进行收集分析。最后，注重以老带新，让有工程师经验的老教师带青年教师多参加工程实践，积累工程人脉和培养工程能力，学校和二级学院应大力给予支持并形成传统。

结语

通过本次教学改革的探索和实践体会，深度剖析了“混凝土结构”在课程、学生学习和教师教学方面传统的特点和弊端，并针对各个弊端进行了相对实际可行的教学改革。教学实践表明，教学改革产生了较好的实效，促进了教师勇于创新的动力，增强了学生学习的信心和报效社会的责任感，同时也启示着教学工作者勇为教学改革探索先锋，为教学朝更高质量和更好水平发展而奋斗。