水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)改革與實踐探討

羅立權(quán)+何金春+劉健

摘要：水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是水利水電工程的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，計算量大，涉及相關(guān)學(xué)科多，學(xué)生掌握該門課程具有一定難度。通過改變考核方式，改革課堂教學(xué)方法，增加設(shè)計競賽、編程競賽和研究匯報等創(chuàng)新性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，活躍課堂氣氛，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革；創(chuàng)新性學(xué)習(xí)；計算機(jī)編程

中圖分類號：G6420；TU37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：10052909（2017）02005705

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是水利水電工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性、實踐性很強(qiáng)。該課程教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生掌握水工鋼筋混凝土基本構(gòu)件和常用水工結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法、構(gòu)造知識和水工結(jié)構(gòu)施工圖的繪制與識讀。課程主要內(nèi)容包括水工混凝土結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能，水工混凝土結(jié)構(gòu)計算原理，各種水利工程混凝土受力構(gòu)件的承載力計算及變形和裂縫控制驗算，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的計算，梁板結(jié)構(gòu)、水電站廠房剛架結(jié)構(gòu)、水工非桿件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，以及SL191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》簡介等，其中又以正截面受彎承載力計算、斜截面受剪承載力計算以及大小偏心受壓構(gòu)件承載力計算為重點和難點，課程內(nèi)容多，公式及符號多，計算量大，同時涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)、水力學(xué)、水工建筑材料及水工建筑物結(jié)構(gòu)計算等相關(guān)知識，課程具有相當(dāng)難度，易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)信心和學(xué)習(xí)興趣，因此，有必要不斷改進(jìn)課堂教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生探索知識的渴望，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

一、課程考核方式改革

采取傳統(tǒng)考試的方式進(jìn)行該課程成績評定并不能很好地體現(xiàn)學(xué)生的設(shè)計能力和施工實踐能力。通過減少考試成績所占比例，增加平時成績和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)成績比例，激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新。創(chuàng)新性學(xué)習(xí)更需要扎實的水工混凝土基本知識，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中會更加注重課程基本知識的學(xué)習(xí)。水工鋼筋混凝土課程教學(xué)改革需要同時改變課程成績評定方式，提高學(xué)習(xí)積極性和自學(xué)熱情。結(jié)合教學(xué)改革方案制定成績評定方式：課堂成績+作業(yè)成績+創(chuàng)新性學(xué)習(xí)成績+考試成績[1]，如表1所示。

二、課堂教學(xué)組織實施方案改革

改革授課形式。課堂采用啟發(fā)式小組討論結(jié)合教師講解進(jìn)行教學(xué)。教師根據(jù)教學(xué)大綱知識點提出本堂課討論問題，然后展開分組討論，小組代表闡述討論結(jié)果，最后教師歸納總結(jié)，強(qiáng)化知識點，如下表2。

（一）討論問題的提出

對討論題的篩選很重要，要選擇那些既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和興趣的題目，又要兼顧到重要知識點。通過查閱資料、專家咨詢和聽取老教師的建議初步獲取該課程主要重要知識點作為討論題，還可從學(xué)生的疑問中提煉，最后結(jié)合教育心理學(xué)選取具備一定趣味性和可操作性的討論題進(jìn)行課堂討論，每輪教學(xué)結(jié)束后進(jìn)一步歸納總結(jié)，保留有意義的題目，舍棄效果不好的題目，逐步完善討論題庫。

（二）分組討論

分組需要綜合考慮?？筛鶕?jù)學(xué)生的智力、能力、性別、喜好、性格、心理素質(zhì)及自愿組合等情況進(jìn)行分組，如將全班分成六至十組， 每小組5～6人，將內(nèi)向的學(xué)生與善談外向的學(xué)生組合， 將學(xué)習(xí)成績偏差的學(xué)生與成績好的學(xué)生組合， 并兼顧男女比例， 以保證學(xué)生最大限度的互補(bǔ)， 互相幫助， 發(fā)展智力， 培養(yǎng)能力，小組成員根據(jù)以上原則合理搭配?？紤]后續(xù)課程創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的需要，分組情況可由教師予以適當(dāng)調(diào)整。在課堂討論期間，教師要適當(dāng)參與各組討論，促進(jìn)學(xué)生積極參與，確保課堂討論正常進(jìn)行。

（三） 小組代表發(fā)言

小組發(fā)言要適當(dāng)兼顧多數(shù)學(xué)生，鼓勵學(xué)生發(fā)言，在學(xué)期課程教學(xué)過程中盡量讓每個學(xué)生至少有一次發(fā)言機(jī)會，可主動發(fā)言亦或指定發(fā)言，同組其他成員補(bǔ)充，小組之間形成良性競爭。由于課堂時間有限，教師需要組織好發(fā)言環(huán)節(jié)，要求言簡意賅，每次發(fā)言不超過兩分鐘，這就要求學(xué)生必須組織好語言，做到言之有物。教師要對發(fā)言的學(xué)生給予記錄和評定，納入課堂平時成績。

（四）教師歸納總結(jié)

教師的歸納總結(jié)要針對課堂討論，抓住重點，起到強(qiáng)化知識點的作用。討論時讓大家暢所欲言，歸納時給出要兼顧的知識點，解決本堂課教學(xué)任務(wù)。對于提出的新觀點、新問題要積極引導(dǎo)和鼓勵。這種教學(xué)方式對教師也是一種考驗，要求教師備課充分，課堂討論題設(shè)計合理，課堂進(jìn)度控制得力，對知識點要非常熟習(xí)[2]。

三、課后課程創(chuàng)新性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)改革

為了開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。根據(jù)課程特點，創(chuàng)新性學(xué)習(xí)主要由構(gòu)件設(shè)計競賽、構(gòu)件編程計算、研究報告組成。

（一） 課程構(gòu)件設(shè)計競賽

課程學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行兩次典型構(gòu)件設(shè)計競賽，包括梁的設(shè)計和柱的設(shè)計，完成相關(guān)知識點教學(xué)后安排競賽，成果評定主要看計算的準(zhǔn)確性和配筋圖的質(zhì)量，如表3。

（二） 課程編程計算競賽

水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程基本構(gòu)件承載力計算包括受彎構(gòu)件正截面承載力計算、受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算、受壓構(gòu)件承載力計算、受拉構(gòu)件承載力計算、受扭承載力計算，每種構(gòu)件都可以編寫小程序來輔助設(shè)計計算，在課程教學(xué)過程中鼓勵學(xué)生結(jié)合課程特點進(jìn)行計算機(jī)編程設(shè)計計算，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和創(chuàng)造性。

1. 區(qū)分難易程度

由于學(xué)生的認(rèn)識水平和能力不同，因此有必要進(jìn)行難度區(qū)分，編程成果的評定要多元化，既能面向大多數(shù)學(xué)生，又有利于發(fā)展優(yōu)等生的創(chuàng)造力。競賽中凡能完成水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)某一基本構(gòu)件的編程計算視為基本合格，能完成多個基本構(gòu)件編程視為良好，能完成結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計計算編程視為優(yōu)秀，鼓勵有能力的學(xué)生結(jié)合課程設(shè)計進(jìn)行柱下獨立基礎(chǔ)、剛架和肋形樓蓋的計算機(jī)編程。通過難易區(qū)分，確保大多數(shù)學(xué)生根據(jù)自身能力有選擇地完成程序編寫任務(wù)。

2. 處理好課程教學(xué)關(guān)系

要以課程基本教學(xué)環(huán)節(jié)為主，編程為輔。水工鋼筋混凝土課程是以理論分析為依據(jù)，教材內(nèi)容包括基本材料的力學(xué)性能，彎、剪、扭、壓（拉） 、預(yù)應(yīng)力等基本構(gòu)件的受力性能，計算公式及適用條件，計算方法和構(gòu)造措施，所以，掌握扎實的基本知識和基礎(chǔ)理論是非常重要的。教師要將教材的基本知識講解透徹，學(xué)生要熟練掌握該課程基本知識和技能，這是編程訓(xùn)練的基礎(chǔ)。不能因為課程成績評定中考試成績比例的下降就注重編程而放松基本教學(xué)環(huán)節(jié)，結(jié)果是程序沒編好，課程基本知識也沒掌握，處理好課程教學(xué)與編程的關(guān)系非常重要，不能顧此失彼。

3.提倡團(tuán)隊工作

編程是一個系統(tǒng)工程，需要力學(xué)、材料學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)、邏輯學(xué)、編程語言等多學(xué)科知識。小組團(tuán)隊協(xié)作編程，強(qiáng)調(diào)分工協(xié)作、資料共享、創(chuàng)意交流、相互促進(jìn)。整個過程有分有合，分是體現(xiàn)學(xué)生個體創(chuàng)造力，合是集中團(tuán)隊力量解決難題。合理的構(gòu)建團(tuán)隊合作模式編程小組， 既是學(xué)生合作的基礎(chǔ)， 也是實現(xiàn)學(xué)生群體合作的基本手段。團(tuán)隊模式給課堂教學(xué)帶來了活力與激情， 很多學(xué)生就課程基本知識及編程問題積極地交流討論，有效地改善了課堂內(nèi)的學(xué)習(xí)氛圍。與此同時，在課外，各個編程小組積極主動地查閱資料交流編程心得，培養(yǎng)了學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)能力， 以及與他人合作的技巧， 充分體現(xiàn)了自主、合作、參與的團(tuán)隊協(xié)作核心理念。

4.注重總結(jié)

成果總結(jié)是課程編程競賽的關(guān)鍵步驟。從編程個人或小組來說，總結(jié)是不斷提高編程水平的一項活動，是編程過程中的重要環(huán)節(jié)。在課程結(jié)束前兩周，要求所有參與編程的小組提交編程成果，小組代表在課程結(jié)束前課堂上公開匯報交流。成果包含所編程序、多媒體演示匯報幻燈片、小組分工合作情況、編程心得體會總結(jié)等。尤其是編程心得體會總結(jié)要體現(xiàn)出收獲哪些水工混凝土結(jié)構(gòu)知識，存在哪些不足，取得什么經(jīng)驗，將編程主要經(jīng)驗、成績與效果等作文字概括，還可以適當(dāng)將其做成直觀、可視的圖表。通過總結(jié)，學(xué)生充分整理了所做的課程編程工作，熟悉掌握了課程的主要知識，有幾組學(xué)生很好地完成了編程計算任務(wù)，通過程序控制界面，輸入相應(yīng)參數(shù)數(shù)據(jù)，即可完成受彎構(gòu)件和受壓構(gòu)件的計算，如圖1、圖2所示。

（三）研究報告

完成教學(xué)大綱要求的同時，在教學(xué)過程中針對基本構(gòu)件（拉、壓、彎、剪、扭）承載力計算和設(shè)計構(gòu)造等問題，鼓勵學(xué)生對某一問題進(jìn)行深入研究和探討，研究報告可以采取多種形式，如課程某一重要知識的提煉總結(jié)、某一構(gòu)件的設(shè)計方法和編程方法的經(jīng)驗總結(jié)、課程小論文等，學(xué)生可以根據(jù)自身能力任選其一作為研究報告的成果，教師根據(jù)成果評定學(xué)生成績[3]。

四、課堂實施方案實例

緒論、材料力學(xué)性能、設(shè)計原理等章節(jié)以傳統(tǒng)課堂教師教學(xué)為主，基本構(gòu)件設(shè)計計算如受彎構(gòu)件承載力計算、受壓構(gòu)件承載力計算等章節(jié)按照課堂改革方案進(jìn)行教學(xué)實踐。以第三章T形截面梁正面承載力計算為例介紹課堂改革實施過程。

（一） 篩選討論題

選取以下問題作為課堂討論題：什么是T形梁以及T形梁與矩形梁的區(qū)別？T形梁正面承載力計算簡圖與矩形梁正面承載力計算簡圖的區(qū)別？第一類和第二類T形梁的區(qū)別？T形截面梁類型判斷式是什么？第一、二類T形截面承載力計算公式如何理解？第一類和第二類T形截面承載力計算公式有何區(qū)別？通過計算簡圖推導(dǎo)T形截面承載力計算公式。

這幾個問題基本上包含了第三章T形截面梁正面承載力計算的主要知識點，解決這幾個問題基本上可以掌握該部分知識。

（二）分組討論

針對這些問題分組討論，教師需要聲明課堂討論和平時成績掛鉤，每個參與討論的和發(fā)言的學(xué)生都會得到課堂平時成績，教師參與小組討論，適當(dāng)提示，多觀察學(xué)生，調(diào)動學(xué)生討論熱情，同時做好每個小組的討論狀況記錄。

（三）小組代表發(fā)言

每組推選一位代表就某一討論問題發(fā)言，發(fā)言觀點代表小組討論結(jié)果，小組成員可以及時補(bǔ)充，最后教師對各組發(fā)言進(jìn)行點評，并依據(jù)小組討論表現(xiàn)和發(fā)言效果作好記錄，給予小組和發(fā)言人課堂成績。

（四）教師歸納總結(jié)

課堂最后對主要知識點留出15分鐘由教師做歸納性講解，本章以圖表的形式將主要知識點做了總結(jié)，便于學(xué)生理解記憶[4]，如圖3。

五、實施效果評價

通過課堂實施效果分析，該課堂教學(xué)改革方案起到了較好的效果。課程結(jié)束時對學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，如表4。

根據(jù)平時作業(yè)完成情況、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的成果以及期末考試成績進(jìn)行綜合評價，啟發(fā)式小組討論的課堂教學(xué)效果較好，被多數(shù)學(xué)生接受。第一，改變了課堂氣氛，大多數(shù)學(xué)生都積極參與；第二，促進(jìn)課后預(yù)習(xí)，為了有效討論發(fā)言，學(xué)生開始自覺預(yù)習(xí)；第三，激勵學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，學(xué)生提出了許多新想法，遇到難題課外主動查資料，相互探討解決。教師雖然課堂上講的少了，但教師的工作更重要了，需要準(zhǔn)備的東西更多，扮演課堂組織者和主持人的角色，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生去學(xué)習(xí)[5]。

六、課程教學(xué)改革實施中發(fā)現(xiàn)的不足

在課程教學(xué)實施過程中也發(fā)現(xiàn)了許多不足之處有待解決。第一，教師對于課堂教學(xué)進(jìn)程的把握比較困難，需要教師隨時關(guān)注討論情況，個別學(xué)生到了討論環(huán)節(jié)不積極參與討論，也不發(fā)言，還需要教師調(diào)動

其主動性；第二，討論題的篩選還不完善，有些討論題太簡單，有些又太難，影響了課堂討論的效果；第三，創(chuàng)造性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)參與度不夠，有些學(xué)生基礎(chǔ)較差，沒有信心克服學(xué)習(xí)困難，還需要教師想更多辦法鼓勵學(xué)生參加創(chuàng)新性學(xué)習(xí)；第四，課程成績評定方式還需要設(shè)置得更合理，把傳統(tǒng)考核和激勵考核相結(jié)合。由于只進(jìn)行了一輪教學(xué)實踐，這些問題有待在后續(xù)課堂教學(xué)中進(jìn)一步探索解決。

參考文獻(xiàn)：

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[2]蔡健，陳慶軍，黃炎生.混凝土結(jié)構(gòu)理論課程教學(xué)改革探索[J].高等建筑教育，2008，17（5）：65-68.

[3]魏春明，趙星海.開放題在鋼筋混凝土教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等建筑教育，2009，18（4）：83-85.

[4]丁勇剛.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教學(xué)細(xì)節(jié)探討[J].高等建筑教育，2014，23（4）：88-91.

[5]劉志勇.混凝土結(jié)構(gòu)課程四位一體探究式教學(xué)法改革與實踐[J].高等建筑教育，2016，25（1）：96-99.

Abstract：Hydraulic reinforced concrete structure is an important professional basic course of water conservancy and hydropower engineering， large amount of calculation， involving many related disciplines， students to master the course has a certain degree of difficulty. By changing the assessment methods， reform the teaching method， increase design competition， programming contest and research report innovation link of learning， active classroom atmosphere， cultivating students innovative ability and achieved good teaching effect.

Keywords： hydraulic reinforced concrete structure；teaching reform； innovative learning； computer programming

（編輯 周 沫）