以工程實踐為導(dǎo)向的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)方法研究

王立成　董偉

摘要：為滿足學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標要求，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中，探索實踐了一條以工程實踐為導(dǎo)向的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)新方法。該方法打破傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生走出教室，走進實踐和工程現(xiàn)場，系統(tǒng)地將課程教學(xué)實驗、工程施工現(xiàn)場學(xué)習(xí)以及參與科研項目有機結(jié)合，實現(xiàn)了綜合培養(yǎng)學(xué)生基本工程概念和專業(yè)技術(shù)的目的。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；工程實踐；教學(xué)方法；改革

中圖分類號：G642；TU375 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）02-0073-05

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是土木、水利、港口工程等專業(yè)的主干課程，是一門綜合性和實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)行的國家和行業(yè)規(guī)范關(guān)系密切。因此，實踐教學(xué)成為該課程的一個重要環(huán)節(jié)，有助于學(xué)生將課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識和實際工程結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力，提高解決工程問題的水平，為畢業(yè)后從事相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)[1- 2]。然而，目前該課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式為課堂講授，即通過教師的課堂面授、講解、講演等形式向?qū)W生傳授知識。這種教學(xué)方法雖然能有計劃、有目的地為學(xué)生傳授較多的理論知識，教學(xué)效率相對較高，但也存在明顯的不足。課堂講授是一種單向的信息傳輸方式，過多或長期使用容易使學(xué)生養(yǎng)成被動的思維和學(xué)習(xí)習(xí)慣，而且學(xué)生無法直接體驗和消化這些知識，特別是當(dāng)學(xué)生的工程實踐經(jīng)驗匱乏時，常常無法將學(xué)習(xí)內(nèi)容與工程對象聯(lián)系起來，進而喪失了學(xué)習(xí)的興趣和積極性，難以達到教學(xué)計劃的目的和要求。

大連理工大學(xué)《關(guān)于制訂2012-2016級本科生培養(yǎng)方案的指導(dǎo)性意見》中明確指出，“要以學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，注重實踐與創(chuàng)新教育，加強創(chuàng)新性實踐環(huán)節(jié)；注重科研與教學(xué)緊密結(jié)合，將最新科研成果融入教學(xué)之中”。因此，依據(jù)研究型大學(xué)精英人才培養(yǎng)課程體系的要求，進行大類基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式的綜合改革，加強學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，形成以能力培養(yǎng)為目標，體現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)方法，對全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力和工程意識具有重要意義。換言之，我們培養(yǎng)的卓越工程師，應(yīng)該是既懂得一定的結(jié)構(gòu)理論，又能夠根據(jù)標準、規(guī)范解決實際結(jié)構(gòu)工程問題的專門人才。

一、國內(nèi)外實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對比分析

（一）中國工程實踐類課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式和現(xiàn)狀分析

目前，國內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程實踐性教學(xué)仍然采用傳統(tǒng)模式，即課程設(shè)計、認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計四個環(huán)節(jié)。隨著培養(yǎng)目標和能力要求的不斷提升，以上實踐教學(xué)內(nèi)容已很難滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，僅有的有限實驗數(shù)量和課程設(shè)計遠遠達不到使學(xué)生通過工程實踐訓(xùn)練，配合課堂教學(xué)內(nèi)容了解和掌握混凝土結(jié)構(gòu)基本知識和方法的目的。而且，實際操作中還存在實踐學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的程度和深度達不到要求、學(xué)習(xí)效果不理想等諸多問題，更無法達到學(xué)校提出的關(guān)于學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的目標。

比如，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)實驗，對大多數(shù)學(xué)生來說是第一次接觸，學(xué)生帶有很強的好奇心和探索精神，特別是關(guān)于鋼筋制作、綁扎、應(yīng)變片粘貼、混凝土澆筑等環(huán)節(jié)，對鞏固課堂所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思想有非常好的輔助作用。然而，現(xiàn)在的教學(xué)模式基本處于教師做、學(xué)生看的狀態(tài)，實驗用的鋼筋混凝土試件均由教師或?qū)嶒炄藛T提前制作完成，實驗方案也由教師事先確定，且實驗前的準備工作也均由實驗人員完成，學(xué)生無法了解實驗試件的制作過程和設(shè)計細節(jié)，整個過程完全變成了演示性實驗，學(xué)生只是觀看、抄錄，按照規(guī)定模式填寫實驗報告，顯然無法達到實驗教學(xué)的目的。由于實驗教學(xué)模式單一，教學(xué)重點主要是驗證基本理論，起不到培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識、解決實際問題能力的作用，更體現(xiàn)不了實驗教學(xué)中學(xué)生的主體地位，無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)方案中，對建筑結(jié)構(gòu)試驗課進行了大膽改革，通過發(fā)揮實驗室對課程的支撐作用，提出每個本科生、研究生及研究項目的試驗都可作為該課程的觀摩內(nèi)容，學(xué)生可根據(jù)自己的時間安排參觀學(xué)習(xí)。天津大學(xué)實施了以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、綜合能力和創(chuàng)新思維（簡稱“三要素”）為目標，以課內(nèi)實驗、集中實踐、社會實踐為基礎(chǔ)，以基本實踐能力、綜合實踐能力、研究創(chuàng)新實踐能力訓(xùn)練為主線的實踐教學(xué)體系。東北電力大學(xué)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程實驗中，將學(xué)生分為6～8人一組，在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生自己設(shè)計、制作實驗所用構(gòu)件，制定實驗方案，進行實驗操作和數(shù)據(jù)處理，最后分析整理實驗成果，并撰寫實驗報告。實踐證明，該方法調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力[3]。清華大學(xué)自2001年開始實行了以學(xué)生為主的自主型混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)實驗，取得了較好的效果[4]。

（二） 國外相關(guān)經(jīng)驗分析

國外大學(xué)的課程體系與國內(nèi)有較大區(qū)別，其土木工程往往和環(huán)境工程隸屬于同一個學(xué)院。例如，美國康奈爾大學(xué)的土木與環(huán)境工程學(xué)院，有土木和環(huán)境兩個專業(yè)，合起來稱作“大土木”。“大土木”中，學(xué)生可以選擇普通土木工程課程，或者其他如土木基礎(chǔ)設(shè)施工程（結(jié)構(gòu)和/或巖土）、流體力學(xué)/水文學(xué)、水資源系統(tǒng)、環(huán)境工程、交通工程等課程。在課程體系中，也很難找到與國內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)完全相對應(yīng)的課程。由于美國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范相對單一，從而使其課程設(shè)置變得相對簡單。例如在美國的房屋建筑工程中，《通用建筑規(guī)范》是指由美國各州或行政轄區(qū)以法律形式分別頒布的工程規(guī)范。在這些規(guī)范中，全面規(guī)定了與房屋的設(shè)計、施工、檢測有關(guān)的偏原則性的基本要求。這些通用建筑規(guī)范條文中列出不同結(jié)構(gòu)類型所采用的有關(guān)設(shè)計規(guī)范。因此，關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)原理的內(nèi)容，往往分布在結(jié)構(gòu)工程、結(jié)構(gòu)模擬和性能等課程中。20 世紀90 年代以來，美國工程教育界掀起了“回歸工程”的浪潮，提出“大工程觀”，要求工程教育提供綜合的知識背景，強調(diào)工程的實踐性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性。對于每門課程，學(xué)生除了完成課程安排的理論學(xué)習(xí)作業(yè)和實驗外，還要有一個月左右的時間來做與課程有關(guān)的、自己感興趣的實驗或設(shè)計。此外，工學(xué)院各系還設(shè)有URE 計劃（Undergraduate Research Experience），即“本科生研究實踐”計劃，鼓勵學(xué)生利用每年暑假工作的10 周時間研究企業(yè)提出的一些實際課題。值得一提的是，美國不少大學(xué)將實驗單獨設(shè)為一門課程，甚至列為核心課程。