“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)

魯良輝，趙風(fēng)華，施維成

(常州工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，江蘇 常州 213002)

“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程是土木工程專業(yè)的主干課程，其理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)，是在結(jié)構(gòu)基本原理的基礎(chǔ)上，以房屋結(jié)構(gòu)為對象，著眼于樓蓋、單層廠房和多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和方法進(jìn)行教學(xué)。對于土木工程專業(yè)本科學(xué)生而言，通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠運(yùn)用理論知識正確進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計和綜合分析，解決工程中的實(shí)際問題，且具有一定的研究開發(fā)能力。本課程內(nèi)容與現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范和具體的工程實(shí)際密切相關(guān)，因此實(shí)踐性教學(xué)是必不可少的。

1 理論聯(lián)系實(shí)際 豐富教學(xué)手段

“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程是具有較強(qiáng)實(shí)踐性的一門課程，傳統(tǒng)的教學(xué)方式以傳授系統(tǒng)的理論知識為主，這些知識都是以書本的形式呈現(xiàn)出來，對學(xué)生來說是間接的、抽象的，不利于知識的掌握和運(yùn)用。在課程教學(xué)中，如何引導(dǎo)學(xué)生在理論與實(shí)際的聯(lián)系中理解和掌握知識，積極地運(yùn)用所學(xué)的知識去解決實(shí)際問題，是非常重要的。為此，根據(jù)該課程的特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際情況，制作了“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”多媒體課件，使計算圖形直觀生動，具有立體感，吸引了學(xué)生的注意力。如，在講框架結(jié)構(gòu)布置時，利用多媒體課件，引入大量的工程實(shí)例并對其進(jìn)行比較，同時插入一些施工現(xiàn)場的圖片及視頻資料，為學(xué)生提供了大量的有用信息，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了較好的教學(xué)效果。

教師在傳授理論知識的同時還要與實(shí)際工程聯(lián)系起來，如，在講到混凝土樓蓋體系時，應(yīng)結(jié)合教室內(nèi)的梁、板、柱構(gòu)件進(jìn)行講解;在講到廠房結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的組成時，為了讓學(xué)生對其有更清楚的認(rèn)識，可以帶學(xué)生到現(xiàn)場實(shí)地參觀、講解。同時，在課堂教學(xué)中利用結(jié)構(gòu)模型講解，效果更為顯著，如圖1所示。

圖1 建筑結(jié)構(gòu)模型

“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程中各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造問題，是該課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。尤其是鋼筋的構(gòu)造和形式，以及各類鋼筋的位置和作用。雖然有施工實(shí)習(xí)，但是集中實(shí)習(xí)往往安排在本課程之后，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。為讓學(xué)生有直觀的了解，除了組織學(xué)生到施工現(xiàn)場參觀，還安排了課內(nèi)實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生利用模型材料，復(fù)制出課程中相關(guān)的構(gòu)件模型，如圖2所示。學(xué)生通過參與模型的制作和相關(guān)資料的查閱，加深對各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的構(gòu)造問題的理解。

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容 加強(qiáng)課堂練習(xí)

“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程的重要內(nèi)容是結(jié)構(gòu)及構(gòu)件設(shè)計。它所要解決的不僅是構(gòu)件的承載力和變形計算問題，還包括結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)件選型、材料選擇以及配筋構(gòu)造等，學(xué)生不但要有較強(qiáng)的計算能力，還應(yīng)具備一定的設(shè)計能力。

圖2 構(gòu)件模型

在課程內(nèi)容方面，應(yīng)思路清楚、重點(diǎn)突出。本課程主要包括混凝土樓蓋、單層工業(yè)廠房、多層框架結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)四大類結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計。不論哪種體系，都應(yīng)讓學(xué)生清楚了解其“結(jié)構(gòu)組成—結(jié)構(gòu)布置—構(gòu)件選型—材料選擇—計算簡圖—荷載計算—內(nèi)力分析—內(nèi)力組合—截面設(shè)計”的整個設(shè)計過程，抓住每一部分的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。如，單層廠房的難點(diǎn)在荷載計算和內(nèi)力分析上;框架結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)在內(nèi)力分析和內(nèi)力組合上;砌體結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)在截面設(shè)計上，等等。對這些內(nèi)容專門安排課堂練習(xí)與答疑時間，通過課堂練習(xí)了解學(xué)生的掌握情況，解決疑問，更好地與學(xué)生交流互動。同時，將課堂練習(xí)作為平時測驗(yàn)和平時成績的考核指標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生抓緊平時學(xué)習(xí)。通過課堂練習(xí)和答疑，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況有了較大的轉(zhuǎn)變。

3 增加課外實(shí)踐 培養(yǎng)實(shí)踐精神

在課程學(xué)習(xí)過程中，通過課外實(shí)踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐精神，提高學(xué)習(xí)的積極性。如，在講授單廠或框架結(jié)構(gòu)體系時，讓學(xué)生在課外自行分組，觀察校內(nèi)或周邊的各類建筑，了解其結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)布置，并進(jìn)行實(shí)地考察，查閱資料，繪制出主要樓層的結(jié)構(gòu)平面圖，作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充。學(xué)生對此產(chǎn)生了極大的興趣，利用課余時間進(jìn)行考查，不僅發(fā)現(xiàn)了很多的細(xì)節(jié)構(gòu)造，提出很多問題，激發(fā)了學(xué)生探索問題和思考問題的能力，同時還培養(yǎng)了學(xué)生的觀察力，訓(xùn)練他們的計算機(jī)繪圖能力。圖3是學(xué)生繪制的某建筑的部分平面布置圖。

圖3 某建筑部分平面布置圖

此外，積極開辟第二課堂，聘請校外專家學(xué)者和設(shè)計院專家，舉辦建筑結(jié)構(gòu)類的講座，讓學(xué)生更多了解結(jié)構(gòu)專業(yè)的社會大環(huán)境以及學(xué)科前沿知識，激發(fā)學(xué)生的探索精神。

4 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié) 解決實(shí)際問題

課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計是“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)與實(shí)際工程相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。通過這些實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，解決工程中所遇到的很多構(gòu)造細(xì)節(jié)問題。

課程設(shè)計是學(xué)生將專業(yè)理論知識運(yùn)用于工程實(shí)際的初始環(huán)節(jié)，而學(xué)生對此是一片茫然，因此，教師的指導(dǎo)非常重要，為此精心編制了一本《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計指導(dǎo)書》，讓學(xué)生清楚地了解每一步驟。設(shè)計的題目盡量做到一人一題，或者分小組進(jìn)行。在設(shè)計過程中教師指導(dǎo)應(yīng)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合。工程設(shè)計與平時做習(xí)題解答不同，沒有唯一的解，即使是截面型式相同，設(shè)計結(jié)果的截面尺寸和截面布置、鋼筋配置也不是唯一的。設(shè)計過程一定要結(jié)合現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范。規(guī)范是工程設(shè)計的依據(jù)，在課堂教學(xué)中，注重的是規(guī)范公式和理論的講解，而在實(shí)際設(shè)計中，要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)規(guī)范、應(yīng)用規(guī)范，為將來成為合格的工程師打下基礎(chǔ)。如，樓面活荷載取值，平時作業(yè)中都是直接提供給學(xué)生，而在課程設(shè)計中，只規(guī)定房屋的性質(zhì)和用途，讓學(xué)生自己查閱《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》確定荷載值，且每個學(xué)生的荷載取值都不同。通過這一過程，不僅使學(xué)生熟悉了規(guī)范，而且在設(shè)計過程中能夠掌握和運(yùn)用規(guī)范。

畢業(yè)設(shè)計是在完成所有專業(yè)課程后進(jìn)行的一項(xiàng)綜合訓(xùn)練，一般是完成一棟多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計，這也是對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程的綜合實(shí)際應(yīng)用。因此在畢業(yè)設(shè)計中既要求保留傳統(tǒng)手算，同時也要求完成一定量的計算機(jī)輔助設(shè)計和繪圖內(nèi)容，進(jìn)行兩種方法設(shè)計結(jié)果的比較。手算有利于幫助學(xué)生理解知識、綜合運(yùn)用知識和培養(yǎng)基本技能，計算機(jī)設(shè)計可使學(xué)生達(dá)到與實(shí)際工程設(shè)計接軌，提高計算機(jī)及常用軟件的應(yīng)用能力。實(shí)踐證明，這樣對培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力非常有益。

5 鼓勵學(xué)生參加創(chuàng)新大賽 開發(fā)創(chuàng)新能力

為激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)大學(xué)生的動手能力，提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)，每年舉辦建筑結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)新大賽，鼓勵優(yōu)秀的學(xué)生參加比賽。比賽以小組為單位，每組4～6人，自由組合，并安排專業(yè)老師指導(dǎo)。要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識設(shè)計新型建筑結(jié)構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)形式任選，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，并將優(yōu)秀作品推薦參加江蘇省大學(xué)生結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽。圖4為選送參加“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽的作品《綠城》。作品提出了基于生態(tài)與人文理念的南方城市高層綜合體的概念，采用“核心筒—空間組合桁架”的新型結(jié)構(gòu)形式，充分利用地上和地下空間的高度集約化，創(chuàng)建了一種多層次的立體化開放空間，以解決城市的交通和土地資源緊張問題。

圖4 大學(xué)生結(jié)構(gòu)創(chuàng)新作品《綠城》

6 結(jié)語

“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程是一門具有綜合實(shí)踐性的課程，必須采用課堂講授與實(shí)踐活動相結(jié)合的開放式教學(xué)方法，才能使學(xué)生更好地掌握該課程的理論知識。通過創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動，使學(xué)生對“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

［1］高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會．高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011．

［2］邵永建，勞裕．混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程建設(shè)探討［J］．高等建筑教育，2011，20(3):69 －71．

［3］周軍文，劉愛華，魯良輝．混凝土結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)實(shí)踐［J］．常州工學(xué)院學(xué)報，2010(5):94－96．

［4］李永梅，趙均．混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革［J］．高等建筑教育，2006，15(2):85 －88．