探討混凝土結(jié)構(gòu)基本原理精品課程建設(shè)

楊虹，萬(wàn)忠倫，伍平，何凌

(西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川成都610039)

土木工程專業(yè)中《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》作為專業(yè)基礎(chǔ)課，在學(xué)科設(shè)置中占有重要地位。其后續(xù)課程《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》以及教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)都與該課程有緊密關(guān)系。但學(xué)科自身的特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)建立的設(shè)計(jì)原理在考慮工程經(jīng)驗(yàn)、國(guó)家的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平等多種因素的基礎(chǔ)上確定的計(jì)算公式多、構(gòu)造復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生不易掌握該學(xué)科的特點(diǎn)，每年學(xué)生的綜合測(cè)試合格率大約占70%左右。兩者的矛盾迫使主講教師必須建設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)基本原理精品課程。精品課程建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及教師、學(xué)生、教材、教學(xué)技術(shù)手段、教育理念和教學(xué)過(guò)程管理等內(nèi)容。因此精品課程建設(shè)要求團(tuán)隊(duì)內(nèi)的老師精心設(shè)計(jì)、統(tǒng)一策劃，首先樹(shù)立“為什么建、怎樣建、如何建”三個(gè)問(wèn)題。“為什么建”明確建設(shè)所服務(wù)的對(duì)象。“怎樣建”是在土木工程本科培養(yǎng)目標(biāo)總體思想指導(dǎo)下，傳承學(xué)科建設(shè)的理念，圍繞新時(shí)期人才培養(yǎng)模式新發(fā)展確定達(dá)到建設(shè)的目標(biāo)?！叭绾谓ā笔蔷氛n程建設(shè)的核心和關(guān)鍵，即要反映學(xué)科的特點(diǎn)，又要反映課程的新穎性、特色性和獨(dú)創(chuàng)性。其次精品課程的建設(shè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本，強(qiáng)調(diào)為學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù)。文章圍繞該課程實(shí)際建設(shè)過(guò)程做了如下探討。

1 “為什么建”問(wèn)題

《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》作為土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課，其學(xué)科的重要性和教師難講、學(xué)生難學(xué)的矛盾始終共存。所以“為什么建”問(wèn)題就需首先明確建設(shè)的服務(wù)對(duì)象:(1)為學(xué)生而建。著眼于最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科探索精神和創(chuàng)新能力，拓寬知識(shí)面，為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)提供高質(zhì)量的支持和服務(wù)。(2)為教師而建。一方面由于教師結(jié)構(gòu)的梯隊(duì)差異，建設(shè)過(guò)程中便于教師共同學(xué)習(xí)、探討、集思廣益，提高整個(gè)項(xiàng)目組的教學(xué)水平以期達(dá)到不同教師授課，其效果一致的目標(biāo)，體現(xiàn)共性特點(diǎn);另一方面也便于教師利用資源再次開(kāi)發(fā)，適合教師自己教授風(fēng)格和特色，發(fā)揮教師的個(gè)性特點(diǎn)。

2 “怎樣建”問(wèn)題

為培養(yǎng)學(xué)生全局性、綜合性、創(chuàng)造性等方面素質(zhì)，劉吉臻提出工程化的視角［2］來(lái)設(shè)置工程教育課程目標(biāo)，用一種集成化的思維去組織課程內(nèi)容和課程體系，使學(xué)科體系轉(zhuǎn)向工程科技與實(shí)踐能力的培養(yǎng)方面。所以“怎樣建”問(wèn)題就要體現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)與實(shí)踐能力這兩方面內(nèi)容。由于《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》側(cè)重構(gòu)件設(shè)計(jì)，圍繞承載能力極限狀態(tài)方程γ0S≤R的中R［3］(結(jié)構(gòu)抗力)講解，造成學(xué)生缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)整體認(rèn)識(shí)。因此課程建設(shè)中應(yīng)側(cè)重構(gòu)件與結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性、構(gòu)件與構(gòu)件的承接性和差異性這方面的內(nèi)容來(lái)建設(shè)，避免學(xué)生死記硬背公式，缺乏對(duì)知識(shí)靈活運(yùn)用、舉一反三的能力。如受彎構(gòu)件中雙筋矩形截面的正截面承載能力計(jì)算和大偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算就體現(xiàn)了構(gòu)件之間的承接性，具體表現(xiàn)為計(jì)算簡(jiǎn)圖、計(jì)算公式、公式適用條件、求解方法等相似性;其差異性僅表現(xiàn)為彎矩M用N·e代替。在培養(yǎng)學(xué)生的綜合性方面，教師在講授過(guò)程中可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合受彎構(gòu)件雙筋矩形截面公式和第2類T形截面單筋公式(只配受拉鋼筋A(yù)s情況)來(lái)推導(dǎo)第2類T形截面雙筋公式(即配受壓鋼筋A(yù)'s，又配受拉鋼筋A(yù)s情況)、求解方法與適用條件，拓展學(xué)生的思維，達(dá)到靈活運(yùn)用基本知識(shí)的能力。這是教材普遍沒(méi)提到的內(nèi)容。

3 “如何建”問(wèn)題

3.1 教材的選擇

好的教材就是好的學(xué)習(xí)工具，因此教材的選用上采用普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，混凝土結(jié)構(gòu)(上)－混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(第四版)［1］，在知識(shí)傳授方面同國(guó)內(nèi)知名院校相接軌。該教材本身體現(xiàn)了先進(jìn)性、權(quán)威性、與時(shí)俱進(jìn)性。從第二版到第四版，知識(shí)內(nèi)容不斷變化，條理更加清楚，知識(shí)聯(lián)貫性更為緊湊。特別是第四版，在知識(shí)結(jié)構(gòu)上作了重大調(diào)整。將第三章的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本理論:以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法這一章節(jié)內(nèi)容全部刪除，放在混凝土結(jié)構(gòu)(中)里，從而打破了長(zhǎng)期以來(lái)在教材編制中該章節(jié)與其他章節(jié)的脫節(jié)造成學(xué)生學(xué)不知所云的局限性。其次章節(jié)中的例題也緊跟規(guī)范的發(fā)展，在第四版中鋼筋普遍采用HRB400級(jí)、混凝土強(qiáng)度采用C30或C35，與實(shí)際工程采用的材料強(qiáng)度相吻合。

3.2 課程內(nèi)容的組織

3.2.1 教學(xué)內(nèi)容組織

混凝土結(jié)構(gòu)基本原理承載多元理論:(1)承載材料理論——鋼筋與混凝土兩種材料各自特性、解決兩者共同工作問(wèn)題;(2)承載抗力理論——解決結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題，是教材的主要內(nèi)容。但主要為“構(gòu)件”的抗力理論而非“結(jié)構(gòu)”的抗力理論。其內(nèi)容主要有三部分:一是“正截面”問(wèn)題，解決構(gòu)件的受彎、軸拉、軸壓、偏拉、偏壓;二是“斜截面”問(wèn)題，解決受彎、受壓和受拉的抗剪;三是“螺旋面”問(wèn)題，解決構(gòu)件的抗扭，包括純扭、剪扭與彎剪扭問(wèn)題。(3)承載構(gòu)造理論——解決構(gòu)件本體構(gòu)造和構(gòu)件的連接問(wèn)題。因此教學(xué)應(yīng)緊緊圍繞這三方面理論進(jìn)行知識(shí)體系的組織:材料物理力學(xué)性能單列一章，其次按受彎、受剪、受壓、受拉、受扭構(gòu)件順序組成各章節(jié)，并將構(gòu)造貫通各章節(jié)中。

教師在掌握整個(gè)教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，理清知識(shí)脈絡(luò)，圍繞一條主線、一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和構(gòu)件破壞機(jī)理展開(kāi)講解。其中主線指:試驗(yàn)+基本理論+構(gòu)造。以構(gòu)件破壞的試驗(yàn)為基礎(chǔ)，在基本假定基礎(chǔ)上根據(jù)截面內(nèi)力、力矩平衡建立計(jì)算公式、適用條件，并緊緊圍繞構(gòu)造確定求解的合理性。關(guān)鍵點(diǎn)指:混凝土受壓區(qū)高度(x或ξ)。在工程實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)論是截面設(shè)計(jì)題或是截面復(fù)核題，關(guān)鍵求出x或ξ，然后討論x或ξ限值，得出相應(yīng)的結(jié)果并滿足構(gòu)造要求。破壞機(jī)理指:以裂縫研究為基礎(chǔ)，圍繞裂縫的形狀、持荷下裂縫的發(fā)展、構(gòu)件最后破壞形態(tài)以及為抑制裂縫開(kāi)展采取的工程措施［3］等內(nèi)容，建立計(jì)算簡(jiǎn)圖、公式及適用條件。而在施工圖的繪制中鋼筋配制方式是學(xué)生普遍較難掌握的難點(diǎn)，讓學(xué)生明白鋼筋形式的多樣性取決于裂縫形態(tài)正確認(rèn)識(shí)。如通過(guò)配制縱向受拉鋼筋抑制垂直裂縫開(kāi)展;通過(guò)配制箍筋或彎起鋼筋抑制斜裂縫開(kāi)展;通過(guò)配筋抗扭箍筋和抗扭縱筋抑制螺旋形裂縫開(kāi)展。以便增強(qiáng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力、對(duì)知識(shí)難重點(diǎn)的把握和提高學(xué)習(xí)興趣。

3.2.2 精心設(shè)計(jì)教案

教師除了熟悉教學(xué)內(nèi)容這一基本要求外，課前還應(yīng)精心設(shè)計(jì)教案，為教學(xué)過(guò)程管理的實(shí)施作好規(guī)劃。在教案的編制中應(yīng)體現(xiàn)課程全方位的“精”上，表現(xiàn)為認(rèn)真策劃每一個(gè)環(huán)節(jié)，仔細(xì)推敲每一個(gè)細(xì)節(jié)，精心制作每一個(gè)步驟。具體采用表格方式編制教案，能直觀表達(dá)教學(xué)目的、課程內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)以及采用的教學(xué)手段等內(nèi)容(表1)。

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3.2.3 教學(xué)方法運(yùn)用

運(yùn)用傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，采用黑板+PPT課件+試驗(yàn)視頻錄像。一方面可節(jié)省寫(xiě)板書(shū)、畫(huà)圖的時(shí)間，增加知識(shí)量;另一方面也克服PPT課件內(nèi)容簡(jiǎn)單堆砌呈現(xiàn)，情境設(shè)計(jì)欠缺，互動(dòng)性差的局限。同時(shí)本課程以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)試驗(yàn)視頻播放引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)歸納試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)方式、試驗(yàn)過(guò)程、試驗(yàn)結(jié)果?；?dòng)性運(yùn)用強(qiáng)，能積極調(diào)動(dòng)課堂氛圍，達(dá)到好的教學(xué)效果。

3.2.4 課堂過(guò)程管理

教師進(jìn)行課堂過(guò)程管理是促進(jìn)有效的課堂教學(xué)，創(chuàng)建良好的課堂環(huán)境，維持有效的課堂秩序，促進(jìn)師生間的有效交流，保持積極的課堂互動(dòng)氛圍。其效果一方面取決于教師的教學(xué)效能感，即教師相信自己能夠進(jìn)行有效的課堂教學(xué)與管理，發(fā)揮管理者兩個(gè)職能:一控制，二激勵(lì)。課堂控制包括課堂教學(xué)進(jìn)程的控制和學(xué)生課堂行為的控制;關(guān)于學(xué)生的激勵(lì)，使課堂活躍起來(lái)，而不是死氣沉沉。另一方面決定于有效的課堂教學(xué)本身，老師生動(dòng)、活潑、精彩的課堂教學(xué)本身就是最好的課堂管理。所以師資隊(duì)伍建設(shè)就是關(guān)鍵，要求老師敬業(yè)樂(lè)業(yè)，勤學(xué)進(jìn)取，負(fù)責(zé)參與。

3.3 課件建設(shè)

目前課件建設(shè)普通存在:(1)內(nèi)容簡(jiǎn)單堆砌呈現(xiàn)，情境設(shè)計(jì)欠缺;(2)媒體表現(xiàn)單一，重難點(diǎn)不突出等。制作者多從教師角度去考慮課程的開(kāi)發(fā)，忽視學(xué)生年齡、知識(shí)背景、認(rèn)知特點(diǎn)、學(xué)習(xí)需求等因素，呈現(xiàn)不符合課程的內(nèi)在邏輯體系和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，成為資源簡(jiǎn)單堆砌的編排和設(shè)計(jì)。表現(xiàn)形式方面呈現(xiàn)以靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)和純文本為主，畫(huà)面靜止不動(dòng)，缺乏生趣。為克服常用課件的局限，在課件制作中體現(xiàn)三設(shè)計(jì)原則:導(dǎo)航設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)，以符合學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需要。

3.3.1 建立導(dǎo)航系統(tǒng)，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)

課件以知識(shí)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)為主要知識(shí)點(diǎn)，形成理論講解模塊和能力培養(yǎng)模塊，其導(dǎo)航系統(tǒng)包括教學(xué)大綱、授課教案、學(xué)習(xí)要點(diǎn)、參考資料、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、技術(shù)專題。實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者能夠切換自如，在任何章節(jié)隨進(jìn)隨出，并通過(guò)檢索方式幫助查找概念和關(guān)鍵名詞，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

3.3.2 建立資源共享平臺(tái)

整個(gè)課件由兩種學(xué)習(xí)路徑組成，分別是自主學(xué)習(xí)和交互學(xué)習(xí)，在兩種學(xué)習(xí)過(guò)程中還能方便地進(jìn)行查詢檢索。主要內(nèi)容除課程教學(xué)內(nèi)容之外，還針對(duì)性地設(shè)置了8個(gè)模塊:規(guī)范、相關(guān)知識(shí)、例題、答疑、網(wǎng)上討論、習(xí)題、自我測(cè)驗(yàn)。

3.3.3 講究版面的美學(xué)效果

文字科學(xué)、準(zhǔn)確、精練、通過(guò)色彩、動(dòng)感畫(huà)面，啟發(fā)學(xué)生，提高課件吸引力。

4 提出“三及時(shí)”要求

(1)項(xiàng)目組成員及時(shí)溝通。項(xiàng)目組成員之間分工合作，不定時(shí)地實(shí)現(xiàn)相互溝通。通過(guò)交流觀點(diǎn)傳遞教學(xué)心得，提供課程的基本素材實(shí)現(xiàn)課件共享，以提升集體智慧，營(yíng)造團(tuán)隊(duì)氛圍，也為進(jìn)一步合作奠定基礎(chǔ)。

(2)內(nèi)容及時(shí)更新。加強(qiáng)課件的后期建設(shè)，包括優(yōu)化已有課件內(nèi)容，及時(shí)增加更多更新內(nèi)容，在表現(xiàn)形式上更規(guī)范，更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律。

(3)信息及時(shí)反饋。學(xué)生積極參與，不定時(shí)地征求學(xué)生對(duì)課件的意見(jiàn)，聽(tīng)取建議，構(gòu)建課程評(píng)價(jià)反饋體系。

［1］東南大學(xué)，天津大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)．混凝土結(jié)構(gòu)(上)－混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(第四版)［M］．建筑工業(yè)出版社，2009

［2］劉吉臻．工程教育課程改革的思維轉(zhuǎn)向:工程化的視角［J］．高等工程教育研究，2006(8)

［3］楊虹．關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)探討［J］．山西建筑，2008(1)