混凝土結構教學改革探討★

張昊 王芳

(信陽師范學院土木工程學院，河南信陽 464000)

0 引言

《混凝土結構》這門課程是本科院校土木工程專業(yè)學生的一門重要專業(yè)基礎課，也是相關專業(yè)執(zhí)業(yè)資格考試的主要內容，例如:結構工程師、建造師等。該課程的主要內容是混凝土結構中基本構件的設計原理，以及相配套的混凝土結構課程設計。因此，該課程的理論性、實踐性都很強。在該課程的講述過程中，如何能讓學生把握好該門課程的內容體系，適應該課程的授課方法，較好的理解結構計算理論和設計方法，并學會利用課程中的計算原理和設計方法來解決實際的混凝土結構問題，是該門課程必須深入思考和探索的問題。本文從該課程的特點出發(fā)，結合自身的教學實踐，對混凝土結構課程的教學改革進行了初步的探討。

1 混凝土結構課程的特點

1.1 內容綜合性較強

混凝土結構課程涉及的內容較多，不僅包括結構計算的基本原理，材料的物理、力學性能，四種基本受力構件的設計及計算;同時還包括樓蓋設計、單層廠房的課程設計。

該課程涉及面廣，不僅包括計算理論、理論推導、理論的通用性等理論性內容，同時還包括設計方法及構造規(guī)定、經驗公式、各行業(yè)規(guī)范的不同要求等實踐性內容。

該課程與其他課程的聯系緊密，既是高層建筑結構、砌體結構、抗震結構設計等課程知識體系的基礎與保證，也是理論力學、材料力學、結構力學及建筑材料等課程知識的進一步延伸;該課程也是畢業(yè)設計的重要組成部分，與本科畢業(yè)設計密切相關。

1.2 計算理論復雜

混凝土有四大基本受力構件，分別為受彎、受壓、受扭和受拉構件，而這些基本構件的受力都不是單一的某種受力形態(tài)，而是幾種基本受力形態(tài)的綜合。因此，對基本構件的受力計算會較為復雜。

首先，該課程主要研究的是混凝土和鋼筋這兩種材料組成的構件的力學性能。雖然，已經學習過的材料力學分析問題的思路在分析鋼筋混凝土力學性能時是可行的，那就是由材料變形的物理和幾何關系，以及受力平衡關系建立起理論模型的分析方法，但材料力學大多在假定材料為彈性的前提下得到相關理論公式，而這些公式在鋼筋混凝土是彈塑性材料的前提下，是不能直接應用，甚至有可能無法建立理論分析方法的。

其次，這種復合而成的構件基本受力性能是由兩種材料各自的力學性能及相互之間的作用來決定的。這兩種材料比例不同會使得受力性能發(fā)生改變，特別是當兩者的比例超過一定值時，受力性能將會發(fā)生顯著改變。而材料力學的分析方法是針對單一材料構件的，因此，混凝土基本構件的計算公式不能直接套用材料力學的分析方法，只能將材料力學的分析方法與具體試驗結果進行結合。不同于單一材料的構件計算，該課程的受力分析更復雜，教學難度更大。

1.3 實踐性、經驗性強

在課程理論的講述過程中，由于復合構件的特殊性，單一的理論無法準確的描述混凝土結構構件的受力性能，必須要借助于試驗和經驗，利用大量基于實驗的經驗公式/修正系數和構造規(guī)定，來修正構件計算的結果。而這些試驗都來源于土木工程結構中的實際受力結構或構件，實踐性、經驗性較強。

另外，課程設計一般是進行單向肋梁樓蓋的設計和單層工業(yè)廠房的結構設計。這是該課程實踐性、經驗性的具體體現，可以很好的檢驗課程教學效果，同時培養(yǎng)學生的工程應用技能。在課程設計的過程中，能夠幫助學生較為系統的掌握實際設計步驟和設計方法，培養(yǎng)學生運用課程基本理論和方法獨立解決工程中的問題，全面掌握課程核心知識，為將來獨立進行結構設計打好基礎，這既是作好畢業(yè)設計的前提，同時也是工作中能夠獨立進行結構設計的基本保證。

2 課程教學改革探討

2.1 改進教學方法

1)對教學內容的調整。

以土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標和教學大綱為依據，結合相關執(zhí)業(yè)資格考試對該課程知識的要求，改變傳統的面面俱到的教學方式，對課程內容進行了合理的設計與調整，必要時可以進行取舍。同時所選取的教學內容要新穎，應吸收國內外最新的科研成果，全面采用國家新規(guī)范教學。

混凝土結構課程包括基本原理和結構設計兩方面。

一方面是混凝土結構的基本理論，主要介紹受彎、受壓、受扭和受拉這四種基本構件的力學特征和設計理論。這部分理論教學應重點講解受力性能的基本特點、基本規(guī)律、破壞形態(tài)和以此為基礎建立的力學模型，同時利用多種教學輔助設備，通過圖像、視頻等生動的方式使學生對這些重要概念有較深刻的印象。

另一方面是結構設計的環(huán)節(jié)，主要介紹混凝土結構的設計與計算、構造處理以及施工圖的繪制。主要目的是要解決各類建筑結構體系設計中的問題，重點注意各類建筑結構體系的受力分析和相關構造要求，突出結構的整體作用。

2)突出重點，理清知識體系。

在課程講授的過程中，盡可能做到以下兩點:

a.知識體系清晰。首先幫助學生弄清楚本節(jié)課需要哪些前期知識，幫學生分析學習的重點及難點在哪，梳理本節(jié)課的課程體系，必要的時候進行知識點的歸類、比較，使學生可以更好的理解和記憶。如遇到內容比較零散，系統性和邏輯性差的知識點，可以對內容進行適當的歸納、分類和比較，使知識條理化和簡單化。

b.突出重點。比如:在應用基本公式的時候，可以重點引導和啟發(fā)學生根據實際問題，設定公式中的已知量和未知量，或者自己設法求出未知量;再比如:在單筋矩形截面梁設計的計算講授完成后，可以重點引導學生自行解決其他類型截面梁的計算。突出了課程的重點，同時培養(yǎng)了學生的學習興趣和能力。

3)重視課程的聯系性。

混凝土結構課程是以大量的理論力學、材料力學、結構力學等課程中的計算理論及公式為基礎的。要求學生提前預習課程中用到的其他基礎課程的基本概念和公式，使混凝土結構課程與其他基礎課程很好的銜接起來，能夠輕松的對知識進行銜接，有利于新知識的學習。

課程講授過程中，應該將學習過的知識進行簡單復習，對難記憶的概念和公式重點講解，要求學生對基礎知識、基本概念掌握清楚，然后注意重點在新知識的講授和分析。

4)采用多種教學方法。

a.啟發(fā)式教學。

在課程的講授中，教師要善于引導學生思考，采取啟發(fā)式教學。在教學中多提出問題，引導學生思考，幫助學生分析和解決問題，最后共同提出結論，這樣培養(yǎng)學生的思考能力和學習積極性，師生間也能很好的互動。

b.形象式教學法。

一方面可以利用現場觀摩教學，培養(yǎng)學生的工程概念，營造工程的氛圍，使學生更深刻地理解課堂講授的內容。比如:通過參觀現澆混凝土樓蓋的施工現場，可以讓學生在實際的樓蓋中了解到主、次梁的立體交叉關系，了解到梁、板、柱鋼筋在布置時應該注意的問題，了解到鋼筋的錨固、搭接、延伸、彎起等相關構造要求;可以組織學生參觀預制構件廠，實地了解預應力張拉工藝及過程，認識預應力筋、張拉設備、錨具等。因為課時的限制，這種觀摩教學可以同學生的生產實習結合起來進行。

另一方面，可以運用案例教學法。混凝土結構課程理論和實踐結合緊密，教師可根據教學要求，在授課過程中適時采用案例教學。結合學生的生產實習，將工程中的具體案例與課程內容密切結合起來，引導學生自己去觀察和思考，并將所學的知識運用于工程實踐。既加深了學生對基本知識的理解，又提高了學生分析問題和解決問題的能力。

2.2 改進教學手段

針對混凝土結構原理課程內容多、概念多、公式多、符號多等特點，應充分借助多媒體來進行教學。多煤體采用能夠將圖形、文字、聲音和圖像完美結合，極大的刺激學生的感官，加大和豐富學生獲得的信息量，尤其是它能夠將一些復雜而無法想象的空間結構、實際工程等真實的表現出來，效果等于一次現場觀摩教學;另外還可以用來形象的說明一些難以觀察到的實驗現象和抽象難懂的構造措施。

例如，可以把構件的受力過程和破壞形態(tài)做成動畫，通過緩慢的動畫播放，了解破壞的具體過程;還可以將梁、柱、板的內部構造做成三維的效果圖，形象的再現整體構造，通過多步驟的演示，將復雜難懂的問題形象的表達出來，便于學生理解。

但是，單純的多媒體教學對于混凝土課程而言是不夠的，還需要與傳統的教學手段有機結合?；炷两Y構公式多，構造繁雜，傳統的教學方法有自己獨特的優(yōu)勢，特別是針對主動性學習較差的教學對象。教師的書寫過程，可以促使學生進行思考，隨著老師的逐步講解，理解并能掌握教學內容。比如:在講解一些計算公式時，由于一般都會基于基本假定，并且能夠用力學知識推導出來，就可以先畫該截面的受力簡圖，再結合簡圖逐步地推導每個計算公式和步驟。

2.3 注重實踐

1)教學過程與工程的密切結合。

在教學的過程中，一方面通過現場觀摩教學，使學生理解工程的相關概念;另一方面，通過多種輔助教學設施，將“工程”搬進課堂，讓學生在學習枯燥的理論知識、經驗公式和數學推導的過程中，明確它們和工程的相關性，提高學習的興趣。除此之外，學生還要能熟練的應用結構設計的軟件。所以，除了開設建筑結構CAD課程以外，還可以開設結構工程設計軟件 PKPM相關課程，課程的設計必須和實際工程結合緊密，使學生能熟練應用相關軟件進行具體工程的結構設計。

2)重視學生的實習和實踐。

要利用學生的實習和實踐環(huán)節(jié)，使學生充分了解具體工程的不同結構，培養(yǎng)學生獨立的進行實際工程的設計。首先在專業(yè)認知實習中，可以組織學生參觀鋼筋混凝土結構施工的實際過程，認識梁、板、柱等混凝土結構基本構件，認識框架結構、框剪結構等混凝土結構形式，初步理解鋼筋的配置、錨固、搭接、延伸和彎起等構造要求。其次，可以利用生產實習和畢業(yè)實習相對較長的一段時間，尤其是畢業(yè)實習長達幾個月，實際參與工程的施工和操作，并由學校聯系現場有經驗的工程師擔任實習指導教師，進一步幫助學生理解課程教學過程中的基礎理論知識，并將學習過的知識和實踐結合起來，更好的掌握，學會實際應用，為將來走上工作崗位打下堅實的基礎。

3)充分重視課程設計與畢業(yè)設計。

土木工程專業(yè)的學生畢業(yè)后多半從事建筑結構設計、建筑施工等工作，技術性高，實踐性較強，而課程設計與畢業(yè)設計是與工程實際相結合的主要環(huán)節(jié)，也是檢驗學生動手能力的重要途徑，應該予以充分的重視。

課程設計有“鋼筋混凝土樓蓋結構設計”和“單層工業(yè)廠房結構設計”，通過課程設計能夠讓學生掌握工業(yè)、民用不同建筑結構的設計方法和步驟，使學生能夠真正吸收和運用學習過的理論知識，培養(yǎng)學生查閱相關專業(yè)資料的能力，從而幫助學生獨立的從事工程的設計。

為了能夠使課程設計達到最理想的教學效果和目的，在進行課程設計之前，我們必須保證相關軟件應用和工程實例的課程已經進行了講授，結構手算、軟件計算以及結構施工圖的繪制都進行全面仔細的講解。同時，課程設計任務書應該進行適當修改，例如可以改變結構的跨度、跨數或者荷載數值等，盡可能的做到設計人人不同，最大程度的避免抄襲。同時，課程設計要采用手算和軟件計算相結合的方法。掌握基本設計原理的同時，要特別注意熟練掌握軟件的應用，例如結構力學求解器、PKPM，做的結構工程施工圖盡可能達到實際工程要求，為畢業(yè)設計打下良好的基礎。

畢業(yè)設計過程中，可以由學校統一組織，聘請有經驗的結構工程師來擔任畢業(yè)設計指導教師，嚴格按照實際工程的要求來進行，設計出的建筑結構施工圖，也要嚴格的進行審核和修改，極大的鍛煉了學生的實際動手能力，使學生畢業(yè)即可從事相應結構設計工作。

2.4 改革考核方式

課程考試是教學效果評價的重要方式。但傳統的考試普遍采用閉卷的方法，往往注重理論知識測試，忽略了動手能力的考核。所以，有必要進行考試方法的考核。

混凝土結構這門課程是結構工程師考試的范圍，為了增強該課程的實用性，可以參考結構工程師的考試方法，將考核分為理論知識考試和綜合應用考試兩個部分。理論考試仍然采取閉卷方式，考核學生對混凝土結構課程概念、理論等基礎知識的掌握程度;而綜合應用就可以采用開卷方式，允許攜帶規(guī)范、課本和相關參考資料進場，避免學生死記硬背那些復雜的設計計算公式，著重衡量學生運用知識的能力。

同時學生成績除了期末考試以外，還應該適當考慮平時成績，例如平時作業(yè)完成情況、上課情況等，這樣，可以一定程度的減少學生考前臨時抱佛腳的現象。

3 結語

混凝土結構課程作為土木工程中的一門重要專業(yè)課程，教學效果的好壞勢必影響學生對于知識的理解與應用。只有抓住混凝土結構這門課程的特點，不斷的改進教學的方法和手段，重視每個教學與實踐的環(huán)節(jié)，才能最終保證教學的質量。

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