建筑混凝土结构与砌体结构设计课程改革探索

林峰

［摘 要］后基建时代对土木工程专业提出了新要求和新期待。因此，作为土木工程专业的核心课程，建筑混凝土结构与砌体结构设计课需要进行课程改革，以适应时代发展。文章针对该课程的特点，剖析现有课程教学中存在的问题，提出课程教学优化思路，即增加装配式混凝土结构等教学内容、改进开放式讨论课等教学模式，以及注重阶段性测评。教学实践表明，该教改工作取得了较好效果。

［关键词］结构设计；土木工程；教学改革；一流本科课程

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）05-0048-03

由于新型城镇化发展和基础设施建设的持续进行，我國对土木工程人才有着长期稳定的需求。同时，环保、可持续发展、节能减排等理念越来越受到重视，为土木工程行业提供了更多发展机遇。对于土木工程人才的培养，应着眼于使其具备较高的人文素养、社会责任感、职业道德和开阔的国际视野，掌握扎实的基础理论知识、专业知识和专业技能。

建筑混凝土结构与砌体结构设计课程是土木工程专业必修课程。该课程是同济大学传统品牌课，在三年级第二学期开设。经几代学者的努力，课程教学内容与时俱进，教学方法不断改进。近年来，教育部积极推进新工科建设[1]，实施一流本科课程建设[2]。2016年开始，同济大学土木工程学院以土木工程专业认证为契机，持续推进专业建设和改进。在此背景下，同济大学建筑混凝土结构与砌体结构设计课程积极顺应时代发展，厘清教学问题，优化和改进课程教学体系，开展教学改革实践，取得了一定效果，于2022年入选教育部第二批国家级一流本科课程[3]。

一、课程特点

建筑混凝土结构与砌体结构设计课程具有鲜明的理论和实践相结合的特点。课程目的是让学生了解建筑混凝土结构和砌体结构的基本形式，掌握建筑混凝土结构的设计原理以及设计方法，掌握砌体结构构件计算的基本理论和砌体结构设计和施工的相关知识。该课程的先修课程包括建筑材料、力学、混凝土结构基本原理等课程，是土木工程专业的一门主要和核心的专业课，是力学一般性知识以及荷载与设计原理、混凝土结构基本原理等专业基础知识在混凝土结构和砌体结构设计中的应用，为学生毕业后依据标准开展创造性工作打下专业基础。

在学习方法上，本课程与相关先修课程尤其是结构力学、混凝土结构基本原理课程等有密切联系。结构力学课程使学生掌握杆系结构计算知识；混凝土结构基本原理课程针对土木工程大类，使学生掌握基本构件受力性能和设计方法等知识。而本课程更注重使学生掌握结构体系分类、计算和设计等知识。为此，教学上需注意学生形象思维能力和感性认识的培养，在教授部分知识点时可联系国家相关标准和规范进行讲解。此外，学生将初步接触结构构造这一新的技术，教师要具备较丰富的理论知识和工程经验才能使学生掌握这一技术。

在同济大学土木工程学院，本课程的前身是建筑混凝土结构和砌体结构设计两门课程。2015年，为适应当时的培养卓越工程师要求，本课程进行了改革，总体上更强调学生对“设计方法”的掌握，同时优化了建筑工程课程群。

二、课程教学目前存在的问题

（一）教学内容难以支撑教学目标的要求

目前，本课程教学内容由混凝土结构和砌体结构两部分组成。前者包括梁板结构、单层厂房排架结构、多层框架结构，后者包括材料性能、结构形式和内力分析、无筋和配筋砌体构件承载力计算等。其中，对于单层厂房排架结构教学模块的设置，当初的考虑是在我国20世纪90年代和21世纪前10年，装配式建筑结构不普及的情况下，借助单层厂房排架结构引入装配式建筑的概念，能使学生更好地了解“设计标准化、构件预制工厂化、施工机械化”等装配式结构核心概念。但从2015年起，我国装配式建筑发展迅速，国家连续发布了多项政策支持装配式建筑发展，技术标准趋于完善，装配式建筑行业进入发展黄金期。2022年上半年全国新开工的装配式建筑占新建建筑面积的比例超过25％，装配式建筑建设面积累计达到24亿平方米，其中大部分是装配式混凝土结构[4]。与现浇混凝土结构相比，装配式混凝土结构的设计方法有所不同，如钢筋连接技术、构件连接技术等均为装配式混凝土结构独有。这些内容亟待在教学中体现，以适应业界对专业人才的需求。现有的教学内容已难以支撑教学目标的实现。

（二）教学模式阻碍创新型人才培养

本课程现有的教学模式主要是教师讲授、学生完成作业以掌握专业知识和技能。首先，在这一教学模式中，部分学生态度消极、被动接受，对理论和方法无法深入理解，不能内化成自己的知识和能力。其次，教师较多地以文字、工程示意图等形式传授信息和知识，使部分学生存在接受程度低或掌握信息慢等问题。最后，受到社会一些无知自媒体和消极舆论的影响，少数学生认为学习土木工程较难就业，因而消极对待学习，表现为不上课、不做作业、应付考试等。

从就业单位反馈来看，设计院反映学生对结构设计方法的整体掌握、灵活应用存在不足，发现问题、分析问题和解决问题的能力有待提高。

（三）教学评价方式不合理

本课程原有的评价方式是平时成绩占10%，期末考试卷面成绩占90%。这种评价方式催生了部分学生平时应付学习、临考突击复习的学习习惯，不利于学生对专业知识和技能的掌握，影响土木工程专业综合创新型人才的培养质量。

三、课程教学优化思路和实践

（一）增加装配式混凝土结构等教学内容

本课程从两个方面完成教学内容的改进。一是优化课时安排，安排2学时讲授装配式混凝土结构，包括结构形式、设计方法和基本构造（见表1）。二是新增装配式建筑结构选修课程，该课程已开设2年，共9学时，其中5学时讲授混装配式混凝土结构体系、构件设计、构件生产、装配与施工，以及功能一体化建筑的概念。待该选修课程发展完善后，计划将相关内容并入建筑混凝土结构与砌体结构设计课程。

（二）改进开放式讨论课等教学模式

开放式讨论课这一教学模式能够突破标准化教学方法的局限。教师采用引导、提示、归纳等手段，让学生积极参与问题提出、难点总结、寻求思路、提出解决方案等环节，可提高学生发现、提炼、分析和解决问题的能力，从而培养学生的创造性思维[5]。本课程改进教学模式的措施有：

第一，将原习题课改变为开放式讨论课（见表2）。要求学生提前预习习题，课堂上讲解例题时更多地让学生参与讨论，注重 “由技入道”和多方案比选，力求使学生发现客观规律、激发学习兴趣、培养创新意识、提升创新能力。

第二，增加动画、视频等教学手段。当前，国内外的专业网站上有大量的教学素材可供选用，但这些素材有的是非专业人士制作的，有的存在技术缺陷，教师要仔细鉴别，以免学生“先入为主”地产生不专业的认知。

第三，制作配合课程教学内容的“精练型”教学完整视频，展示在中国大学MOOC网站上。视频按知识点进行讲授，视频时长为10～20分钟。“精练型”教学视频主要供学生快速预习和复习使用，并不能完全代替课堂教学。

（三）注重阶段性测评

注重阶段性测评有助于学生巩固知识、查找不足，达到强化知识学习和能力培养的目的，同时避免学生产生临时抱佛脚的不良学习习惯。结合专业认证要求，改进后的评分方法是“总成绩=平时成绩10%+第一次阶段测试成绩15%+第二次阶段测试成绩15%+期末考试成绩60%”。其中，平时成绩是根据学生在开放式讨论课中和课后作业的表现，按公布的评价细则进行综合评价得出的。另外，教师对两次阶段测试结果给出书面反馈，并在课堂上集中讨论和讲解，同时对部分学习吃力的学生，主动安排课后答疑。这样能使学生在平时就将知识难点消化掉，而不是积累到期末考试前才集中解决。

四、效果

（一）课程教学效果提升

以上教改措施已实施2年，取得了较好效果。课堂上学生无精打采的情况少见甚至不见了，学生大多认真听讲，主动提问。开放式讨论课上，学生能主动结合教材内容联系规范内容，积极参加讨论，提出自己的想法和方案。教师和学生一起进行方案分析比选，每次课程结束时学生都意犹未尽。课程教学效果的提升，极大地促进了学生对知识点的掌握。

（二）期末考试成绩稳中有升

教授其他课程的教师普遍反映，疫情导致学生对专业知识的掌握程度有所下降。一个表现是，难度基本相同的期末试卷，疫情后学生的平均成绩相较疫情前有所下降。而本课程积极进行课程改革，促进了学生对专业知识的理解、融会和掌握。以期末考试为例，难度基本相同的试卷，教改后学生分数均值与教改前相比略有提高。

（三）积极参加各类竞赛

鼓励学生积极参加“同济大学混凝土结构竞赛”“上海市大学生结构设计竞赛”“全国大学生结构设计竞赛”和“ASCE中太平洋赛区大学生竞赛”等系列竞赛，使得部分成绩好、有兴趣的学生能接受更好、更多的专业教育和挑战。

（四）建成国家级课程

以2023学年为例，在中国大学MOOC网站上，本课程有近400人参加学习。近期，结合课程的其他建设成果，本课程入选2022年教育部第二批国家级一流本科课程。

五、结语

本次课程改革坚持“以学生发展为中心”的教学理念，贯穿“以学习效果为导向”的原则，对教学内容、教学方法和教学评价等进行了积极探索。教学内容适应工程实践新发展，教学方法注重对学生创新思维的培养，教学评价全面多元化，同时逐步引导学生进行自主学习，培养学生的终身学习能力和创新能力。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 教育部，工业和信息化部，中国工程院. 关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见[EB/OL].（2018-09-17）[2023-06-11]. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2018-12/31/content_5443530.htm.

[2] 教育部. 教育部关于一流本科课程建设的实施意见[EB/OL].（2019-10-30）[2023-06-11].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

[3] 同济大学. 上海第一、全国第四！同济大学新增55门国家级一流本科课程[EB/OL].（2023-04-18）[2023-06-11].https：//news.tongji.edu.cn/info/1002/83780.htm.

[4] 央视网. 我国新建建筑“绿色化”已超90%[EB/OL].（2022-07-10）[2023-06-11].https：//news.cctv.cn/2022/07/10/ ARTIY0A1FgUuc6Ru7BxHU5MI2207?

10.shtml.

[5] 王德輝，罗素蓉，王雪芳. 土木工程专业课程教育模式的研究[J]. 大学教育，2021（10）：56-58.

［责任编辑：刘凤华］