混凝土结构教学改革探讨★

2012-08-15张昊王芳

山西建筑 2012年29期

张昊王芳

(信阳师范学院土木工程学院，河南信阳 464000)

0 引言

《混凝土结构》这门课程是本科院校土木工程专业学生的一门重要专业基础课，也是相关专业执业资格考试的主要内容，例如:结构工程师、建造师等。该课程的主要内容是混凝土结构中基本构件的设计原理，以及相配套的混凝土结构课程设计。因此，该课程的理论性、实践性都很强。在该课程的讲述过程中，如何能让学生把握好该门课程的内容体系，适应该课程的授课方法，较好的理解结构计算理论和设计方法，并学会利用课程中的计算原理和设计方法来解决实际的混凝土结构问题，是该门课程必须深入思考和探索的问题。本文从该课程的特点出发，结合自身的教学实践，对混凝土结构课程的教学改革进行了初步的探讨。

1 混凝土结构课程的特点

1.1 内容综合性较强

混凝土结构课程涉及的内容较多，不仅包括结构计算的基本原理，材料的物理、力学性能，四种基本受力构件的设计及计算;同时还包括楼盖设计、单层厂房的课程设计。

该课程涉及面广，不仅包括计算理论、理论推导、理论的通用性等理论性内容，同时还包括设计方法及构造规定、经验公式、各行业规范的不同要求等实践性内容。

该课程与其他课程的联系紧密，既是高层建筑结构、砌体结构、抗震结构设计等课程知识体系的基础与保证，也是理论力学、材料力学、结构力学及建筑材料等课程知识的进一步延伸;该课程也是毕业设计的重要组成部分，与本科毕业设计密切相关。

1.2 计算理论复杂

混凝土有四大基本受力构件，分别为受弯、受压、受扭和受拉构件，而这些基本构件的受力都不是单一的某种受力形态，而是几种基本受力形态的综合。因此，对基本构件的受力计算会较为复杂。

首先，该课程主要研究的是混凝土和钢筋这两种材料组成的构件的力学性能。虽然，已经学习过的材料力学分析问题的思路在分析钢筋混凝土力学性能时是可行的，那就是由材料变形的物理和几何关系，以及受力平衡关系建立起理论模型的分析方法，但材料力学大多在假定材料为弹性的前提下得到相关理论公式，而这些公式在钢筋混凝土是弹塑性材料的前提下，是不能直接应用，甚至有可能无法建立理论分析方法的。

其次，这种复合而成的构件基本受力性能是由两种材料各自的力学性能及相互之间的作用来决定的。这两种材料比例不同会使得受力性能发生改变，特别是当两者的比例超过一定值时，受力性能将会发生显著改变。而材料力学的分析方法是针对单一材料构件的，因此，混凝土基本构件的计算公式不能直接套用材料力学的分析方法，只能将材料力学的分析方法与具体试验结果进行结合。不同于单一材料的构件计算，该课程的受力分析更复杂，教学难度更大。

1.3 实践性、经验性强

在课程理论的讲述过程中，由于复合构件的特殊性，单一的理论无法准确的描述混凝土结构构件的受力性能，必须要借助于试验和经验，利用大量基于实验的经验公式/修正系数和构造规定，来修正构件计算的结果。而这些试验都来源于土木工程结构中的实际受力结构或构件，实践性、经验性较强。

另外，课程设计一般是进行单向肋梁楼盖的设计和单层工业厂房的结构设计。这是该课程实践性、经验性的具体体现，可以很好的检验课程教学效果，同时培养学生的工程应用技能。在课程设计的过程中，能够帮助学生较为系统的掌握实际设计步骤和设计方法，培养学生运用课程基本理论和方法独立解决工程中的问题，全面掌握课程核心知识，为将来独立进行结构设计打好基础，这既是作好毕业设计的前提，同时也是工作中能够独立进行结构设计的基本保证。

2 课程教学改革探讨

2.1 改进教学方法

1)对教学内容的调整。

以土木工程专业培养目标和教学大纲为依据，结合相关执业资格考试对该课程知识的要求，改变传统的面面俱到的教学方式，对课程内容进行了合理的设计与调整，必要时可以进行取舍。同时所选取的教学内容要新颖，应吸收国内外最新的科研成果，全面采用国家新规范教学。

混凝土结构课程包括基本原理和结构设计两方面。

一方面是混凝土结构的基本理论，主要介绍受弯、受压、受扭和受拉这四种基本构件的力学特征和设计理论。这部分理论教学应重点讲解受力性能的基本特点、基本规律、破坏形态和以此为基础建立的力学模型，同时利用多种教学辅助设备，通过图像、视频等生动的方式使学生对这些重要概念有较深刻的印象。

另一方面是结构设计的环节，主要介绍混凝土结构的设计与计算、构造处理以及施工图的绘制。主要目的是要解决各类建筑结构体系设计中的问题，重点注意各类建筑结构体系的受力分析和相关构造要求，突出结构的整体作用。

2)突出重点，理清知识体系。

在课程讲授的过程中，尽可能做到以下两点:

a.知识体系清晰。首先帮助学生弄清楚本节课需要哪些前期知识，帮学生分析学习的重点及难点在哪，梳理本节课的课程体系，必要的时候进行知识点的归类、比较，使学生可以更好的理解和记忆。如遇到内容比较零散，系统性和逻辑性差的知识点，可以对内容进行适当的归纳、分类和比较，使知识条理化和简单化。

b.突出重点。比如:在应用基本公式的时候，可以重点引导和启发学生根据实际问题，设定公式中的已知量和未知量，或者自己设法求出未知量;再比如:在单筋矩形截面梁设计的计算讲授完成后，可以重点引导学生自行解决其他类型截面梁的计算。突出了课程的重点，同时培养了学生的学习兴趣和能力。

3)重视课程的联系性。

混凝土结构课程是以大量的理论力学、材料力学、结构力学等课程中的计算理论及公式为基础的。要求学生提前预习课程中用到的其他基础课程的基本概念和公式，使混凝土结构课程与其他基础课程很好的衔接起来，能够轻松的对知识进行衔接，有利于新知识的学习。

课程讲授过程中，应该将学习过的知识进行简单复习，对难记忆的概念和公式重点讲解，要求学生对基础知识、基本概念掌握清楚，然后注意重点在新知识的讲授和分析。

4)采用多种教学方法。

a.启发式教学。

在课程的讲授中，教师要善于引导学生思考，采取启发式教学。在教学中多提出问题，引导学生思考，帮助学生分析和解决问题，最后共同提出结论，这样培养学生的思考能力和学习积极性，师生间也能很好的互动。

b.形象式教学法。

一方面可以利用现场观摩教学，培养学生的工程概念，营造工程的氛围，使学生更深刻地理解课堂讲授的内容。比如:通过参观现浇混凝土楼盖的施工现场，可以让学生在实际的楼盖中了解到主、次梁的立体交叉关系，了解到梁、板、柱钢筋在布置时应该注意的问题，了解到钢筋的锚固、搭接、延伸、弯起等相关构造要求;可以组织学生参观预制构件厂，实地了解预应力张拉工艺及过程，认识预应力筋、张拉设备、锚具等。因为课时的限制，这种观摩教学可以同学生的生产实习结合起来进行。

另一方面，可以运用案例教学法。混凝土结构课程理论和实践结合紧密，教师可根据教学要求，在授课过程中适时采用案例教学。结合学生的生产实习，将工程中的具体案例与课程内容密切结合起来，引导学生自己去观察和思考，并将所学的知识运用于工程实践。既加深了学生对基本知识的理解，又提高了学生分析问题和解决问题的能力。

2.2 改进教学手段

针对混凝土结构原理课程内容多、概念多、公式多、符号多等特点，应充分借助多媒体来进行教学。多煤体采用能够将图形、文字、声音和图像完美结合，极大的刺激学生的感官，加大和丰富学生获得的信息量，尤其是它能够将一些复杂而无法想象的空间结构、实际工程等真实的表现出来，效果等于一次现场观摩教学;另外还可以用来形象的说明一些难以观察到的实验现象和抽象难懂的构造措施。

例如，可以把构件的受力过程和破坏形态做成动画，通过缓慢的动画播放，了解破坏的具体过程;还可以将梁、柱、板的内部构造做成三维的效果图，形象的再现整体构造，通过多步骤的演示，将复杂难懂的问题形象的表达出来，便于学生理解。

但是，单纯的多媒体教学对于混凝土课程而言是不够的，还需要与传统的教学手段有机结合。混凝土结构公式多，构造繁杂，传统的教学方法有自己独特的优势，特别是针对主动性学习较差的教学对象。教师的书写过程，可以促使学生进行思考，随着老师的逐步讲解，理解并能掌握教学内容。比如:在讲解一些计算公式时，由于一般都会基于基本假定，并且能够用力学知识推导出来，就可以先画该截面的受力简图，再结合简图逐步地推导每个计算公式和步骤。

2.3 注重实践

1)教学过程与工程的密切结合。

在教学的过程中，一方面通过现场观摩教学，使学生理解工程的相关概念;另一方面，通过多种辅助教学设施，将“工程”搬进课堂，让学生在学习枯燥的理论知识、经验公式和数学推导的过程中，明确它们和工程的相关性，提高学习的兴趣。除此之外，学生还要能熟练的应用结构设计的软件。所以，除了开设建筑结构CAD课程以外，还可以开设结构工程设计软件 PKPM相关课程，课程的设计必须和实际工程结合紧密，使学生能熟练应用相关软件进行具体工程的结构设计。

2)重视学生的实习和实践。

要利用学生的实习和实践环节，使学生充分了解具体工程的不同结构，培养学生独立的进行实际工程的设计。首先在专业认知实习中，可以组织学生参观钢筋混凝土结构施工的实际过程，认识梁、板、柱等混凝土结构基本构件，认识框架结构、框剪结构等混凝土结构形式，初步理解钢筋的配置、锚固、搭接、延伸和弯起等构造要求。其次，可以利用生产实习和毕业实习相对较长的一段时间，尤其是毕业实习长达几个月，实际参与工程的施工和操作，并由学校联系现场有经验的工程师担任实习指导教师，进一步帮助学生理解课程教学过程中的基础理论知识，并将学习过的知识和实践结合起来，更好的掌握，学会实际应用，为将来走上工作岗位打下坚实的基础。

3)充分重视课程设计与毕业设计。

土木工程专业的学生毕业后多半从事建筑结构设计、建筑施工等工作，技术性高，实践性较强，而课程设计与毕业设计是与工程实际相结合的主要环节，也是检验学生动手能力的重要途径，应该予以充分的重视。

课程设计有“钢筋混凝土楼盖结构设计”和“单层工业厂房结构设计”，通过课程设计能够让学生掌握工业、民用不同建筑结构的设计方法和步骤，使学生能够真正吸收和运用学习过的理论知识，培养学生查阅相关专业资料的能力，从而帮助学生独立的从事工程的设计。

为了能够使课程设计达到最理想的教学效果和目的，在进行课程设计之前，我们必须保证相关软件应用和工程实例的课程已经进行了讲授，结构手算、软件计算以及结构施工图的绘制都进行全面仔细的讲解。同时，课程设计任务书应该进行适当修改，例如可以改变结构的跨度、跨数或者荷载数值等，尽可能的做到设计人人不同，最大程度的避免抄袭。同时，课程设计要采用手算和软件计算相结合的方法。掌握基本设计原理的同时，要特别注意熟练掌握软件的应用，例如结构力学求解器、PKPM，做的结构工程施工图尽可能达到实际工程要求，为毕业设计打下良好的基础。

毕业设计过程中，可以由学校统一组织，聘请有经验的结构工程师来担任毕业设计指导教师，严格按照实际工程的要求来进行，设计出的建筑结构施工图，也要严格的进行审核和修改，极大的锻炼了学生的实际动手能力，使学生毕业即可从事相应结构设计工作。

2.4 改革考核方式

课程考试是教学效果评价的重要方式。但传统的考试普遍采用闭卷的方法，往往注重理论知识测试，忽略了动手能力的考核。所以，有必要进行考试方法的考核。

混凝土结构这门课程是结构工程师考试的范围，为了增强该课程的实用性，可以参考结构工程师的考试方法，将考核分为理论知识考试和综合应用考试两个部分。理论考试仍然采取闭卷方式，考核学生对混凝土结构课程概念、理论等基础知识的掌握程度;而综合应用就可以采用开卷方式，允许携带规范、课本和相关参考资料进场，避免学生死记硬背那些复杂的设计计算公式，着重衡量学生运用知识的能力。

同时学生成绩除了期末考试以外，还应该适当考虑平时成绩，例如平时作业完成情况、上课情况等，这样，可以一定程度的减少学生考前临时抱佛脚的现象。