土木工程道橋方向混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革探索

秦世強(qiáng) 康俊濤

摘要：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是土木工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，包含理論教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個部分。其中，課程設(shè)計(jì)是對理論知識的綜合運(yùn)用，也是從理論知識向?qū)嶒?yàn)教學(xué)的過渡。文章以武漢理工大學(xué)土木工程專業(yè)道橋方向混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)為例，介紹了課程設(shè)計(jì)在選題設(shè)計(jì)、具體執(zhí)行和考核過程中的一些教學(xué)改革措施，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，實(shí)現(xiàn)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：道橋?qū)I(yè);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理;課程設(shè)計(jì);實(shí)踐課

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）14-0158-03

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是土木工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要介紹混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算基本原理和構(gòu)造特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性[1-4]，學(xué)生在剛接觸這門課時存在一定的困難。這門課的教學(xué)內(nèi)容主要包括理論教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)三部分內(nèi)容，課程設(shè)計(jì)是對課程理論知識學(xué)習(xí)的一次回顧和檢驗(yàn)，也是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前對結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)有初步的了解，因此，課程設(shè)計(jì)作為一門獨(dú)立的實(shí)踐課，是對理論課程的很好的補(bǔ)充。對于土木工程道橋方向，課程設(shè)計(jì)部分通常要求學(xué)生在一周內(nèi)完成一座鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土空心板簡支梁橋的一塊中板（中梁）的設(shè)計(jì)，并繪制中板（中梁）的一般構(gòu)造圖和鋼筋圖。通過課程設(shè)計(jì)能夠有效地鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。然而，在教學(xué)實(shí)踐過程中，由于課程設(shè)計(jì)任務(wù)量大，加之學(xué)生在同一時段需要完成其他課程的課程設(shè)計(jì)，而且課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與后續(xù)的橋梁工程課程設(shè)計(jì)存在一定的重復(fù)性，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的課程設(shè)計(jì)的實(shí)際效果并不是很理想[5]。為了解決這一問題，本文以武漢理工大學(xué)土木工程專業(yè)道橋方向?yàn)榘咐ㄟ^對課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析、選題設(shè)計(jì)，以及課程執(zhí)行過程把控和考核方式改革，探索了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革方法，從而培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

一、課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，而課程設(shè)計(jì)正是這種實(shí)踐性的體現(xiàn)。課程設(shè)計(jì)通常要求學(xué)生完成具有一定工程背景的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，是對課程知識的一次綜合運(yùn)用。然而，限于課程設(shè)計(jì)的時間、工作量、執(zhí)行過程和考核方式等因素，目前，課程設(shè)計(jì)并未達(dá)到預(yù)期效果，主要存在以下幾方面的問題。

1.課程設(shè)計(jì)時間緊、任務(wù)重?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)處于大三上學(xué)期期末，通常為一周時間;同時間段，還有鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、道路勘測設(shè)計(jì)等其他實(shí)踐課。在具體執(zhí)行過程中，不同課程的課程設(shè)計(jì)會相互擠壓，嚴(yán)重影響學(xué)生在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)中的實(shí)際投入時間;而課程設(shè)計(jì)的工作量通常比較大，無時間保障很難完成。以本校道橋方向?yàn)槔?，混凝土課程設(shè)計(jì)安排在第20周內(nèi)完成，而實(shí)際提交時間往往會延后3—4天。這一方面要求教師對學(xué)生投入的有效時間進(jìn)行監(jiān)督;另一方面，在課程設(shè)計(jì)工作量上，也要保證大部分學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)能夠完成。

2.課程設(shè)計(jì)存在抄襲現(xiàn)象，且與后續(xù)橋梁工程課程設(shè)計(jì)內(nèi)容有重復(fù)。對道橋方向而言，該課程設(shè)計(jì)通常都是完成一座混凝土簡支梁橋的配筋計(jì)算和驗(yàn)算，這與后續(xù)的橋梁工程課程設(shè)計(jì)存在一定的重復(fù)性。另外，若設(shè)計(jì)相同的題目，會導(dǎo)致學(xué)生之間相互抄襲;若設(shè)計(jì)完全不同的題目，則指導(dǎo)教師的批閱工作量較大。因此，如何合理設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的題目，并與后續(xù)橋梁工程課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行有效區(qū)分，是保證混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

3.課程設(shè)計(jì)考核目標(biāo)不夠量化，導(dǎo)致部分學(xué)生對成績有異議。課程設(shè)計(jì)作為一個實(shí)踐課，通常采用五級制進(jìn)行評分，往往考核不夠量化。這一方面使得學(xué)生在做課程設(shè)計(jì)過程中，不知道朝著什么方向努力;另一方面可能導(dǎo)致一些學(xué)生成績與其態(tài)度、課程設(shè)計(jì)的付出不成正比，影響學(xué)生的積極性。如何通過成績客觀地反映每位學(xué)生的態(tài)度、計(jì)算書和圖紙成果質(zhì)量，僅僅依靠教師批閱還不夠，需要對課程設(shè)計(jì)的考核方式進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

通過上述分析可以看出，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)時間緊、任務(wù)重，通常很難達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，而課程設(shè)計(jì)作為一個實(shí)踐性強(qiáng)的課程，恰恰能夠很好地鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，符合當(dāng)前工程教育認(rèn)證的理念[6]。因此，需要對課程設(shè)計(jì)的選題、執(zhí)行過程和考核方式進(jìn)行改革，改善當(dāng)前存在的問題。

二、選題設(shè)計(jì)

為了保證學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)能夠完成課程設(shè)計(jì)，同時避免學(xué)生之間的相互抄襲，課程設(shè)計(jì)題目的設(shè)計(jì)較為重要。一方面，應(yīng)做到一生一題，防止學(xué)生全過程抄襲;另一方面，題目設(shè)計(jì)時可以考慮4—6個學(xué)生分為一組，讓同組學(xué)生的題目類似，使得同組學(xué)生之間可以相互討論。具體說明如下。

1.課程設(shè)計(jì)題目應(yīng)類似而不雷同。首先，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理理論部分成績將學(xué)生分組，4—6人為一個小組，其中成績優(yōu)秀、中等、較差的學(xué)生各1—2名。其次，同組學(xué)生的題目應(yīng)類似，但不能雷同。以混凝土簡支空心板為例，要求一組的學(xué)生完成標(biāo)準(zhǔn)跨徑的鋼筋混凝土空心板簡支梁橋的一塊中板的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，同組學(xué)生可以調(diào)整的設(shè)計(jì)變量包括：計(jì)算跨徑、混凝土強(qiáng)度等級、板寬和內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值。其中，同一小組的不同學(xué)生題目應(yīng)至少有兩個設(shè)計(jì)變量不同，如表1所示，同一小組的學(xué)生均做鋼筋混凝土空心板的設(shè)計(jì)，但每個學(xué)生的設(shè)計(jì)變量不相同。這樣，同一小組之間的學(xué)生計(jì)算內(nèi)容基本一致，可以相互討論和促進(jìn)，同時也避免了學(xué)生之間的相互抄襲。

2.工作量應(yīng)適中，且與后續(xù)橋梁工程課程設(shè)計(jì)內(nèi)容有所區(qū)分?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的課程設(shè)計(jì)主要是讓學(xué)生完成結(jié)構(gòu)構(gòu)件層面的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括配筋計(jì)算、驗(yàn)算和繪圖;而橋梁工程課程設(shè)計(jì)主要定位為結(jié)構(gòu)層面。在這樣的定位區(qū)分之下，混凝土課程設(shè)計(jì)只要求學(xué)生完成一塊中板的配筋計(jì)算和驗(yàn)算，并完成中板的一般構(gòu)造圖和鋼筋圖，因此中板的內(nèi)力值可以直接給出，通用圖里的截面形式也可以直接給出，讓學(xué)生參考，濕接縫和橫隔板也不用包含在混凝土課程設(shè)計(jì)內(nèi)。以混凝土空心板為例，學(xué)生完成的內(nèi)容包括：縱向受拉鋼筋計(jì)算（第三章）、腹筋設(shè)計(jì)（第四章）、斜截面抗剪強(qiáng)度和斜截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算（第四章）、主梁裂縫寬度和變形驗(yàn)算（第九章）、中板的一般構(gòu)造圖和鋼筋圖繪制（AutoCAD）。實(shí)踐表明，多數(shù)學(xué)生能在一周的時間內(nèi)完成上述課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，且與后續(xù)橋梁工程課程設(shè)計(jì)有所區(qū)分。

三、課程設(shè)計(jì)執(zhí)行過程改革

在明確課程設(shè)計(jì)題目內(nèi)容之后，如何保證在一周內(nèi)完成設(shè)計(jì)內(nèi)容是關(guān)鍵?？傮w的原則是讓學(xué)生投入更多的時間，教師參與更多的指導(dǎo)。對于混凝土課程設(shè)計(jì)這種實(shí)踐性較強(qiáng)且工作量較大的課程，若由學(xué)生在宿舍自己找時間完成，會導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生均無法按時完成的現(xiàn)象，因此必須對學(xué)生投入課程設(shè)計(jì)的時間進(jìn)行制度保障。首先，將每天分成兩個時間單元，學(xué)生在規(guī)定的時間單元需要在固定教室做課程設(shè)計(jì)，嚴(yán)格考勤制度，若缺勤三次及以上，認(rèn)定課程設(shè)計(jì)不及格?？紤]到混凝土課程設(shè)計(jì)在學(xué)期最后一個教學(xué)周，且該教學(xué)周未安排其他任何課程，并且每天的晚上學(xué)生可以自主安排，因此，這種考勤制度具備實(shí)施的可能且不至于過于嚴(yán)厲。其次，指導(dǎo)教師每天應(yīng)至少到教室答疑1次，了解學(xué)生的進(jìn)度。在課程設(shè)計(jì)具體執(zhí)行過程中，學(xué)生主要經(jīng)歷的階段包括熟悉和查閱資料（1天）、配筋計(jì)算和驗(yàn)算（2.5天）、計(jì)算說明書整理（1天）、繪圖（2天）以及答辯（0.5天）;教師的主要的工作包括題目釋義、答疑、參加答辯、批改并給定成績。圖1給出了學(xué)生和教師在課程設(shè)計(jì)完成過程中的路線圖。

四、課程設(shè)計(jì)考核方式改革

課程設(shè)計(jì)考核方面，最終成績?nèi)钥梢圆捎梦寮壷疲M可能對考核指標(biāo)進(jìn)行量化，讓學(xué)生知道如何做就能夠拿到優(yōu)秀。具體說明如下：首先，采用小組互評的方式，體現(xiàn)學(xué)生對課程設(shè)計(jì)成果的認(rèn)知。所謂小組互評，是指在答辯前不同小組之間的學(xué)生交換設(shè)計(jì)成果，檢查設(shè)計(jì)過程是否存在錯誤，若能夠找到對方計(jì)算書或圖紙的錯誤，則考慮該項(xiàng)分值;而被找到錯誤的學(xué)生在修正錯誤后不扣分。由于學(xué)生在小組互評時剛剛完成一個類似的計(jì)算過程，因此也許更容易發(fā)現(xiàn)計(jì)算錯誤的地方，同時，被找到錯誤的學(xué)生經(jīng)過修改，也能對相應(yīng)的內(nèi)容有更好地理解和掌握。小組互評分計(jì)入最終成績，能夠充分調(diào)動學(xué)生的積極性。其次，在答辯過程中采用教師提問、學(xué)生回答的形式，只需要攜帶圖紙和計(jì)算書的電子版，無須制作答辯PPT，重點(diǎn)考查學(xué)生對課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（如構(gòu)造、計(jì)算過程、圖紙規(guī)范性）的掌握情況，避免答辯流于形式。答辯占總評成績的30%。最后，盡可能量化各項(xiàng)評分指標(biāo)。以圖紙規(guī)范性為例，制定錯誤數(shù)量和類型并重的扣分規(guī)則，讓學(xué)生知道如何繪制好圖紙。整個課程設(shè)計(jì)在答辯后2天內(nèi)完成最終成果提交，由指導(dǎo)教師評定最終成績。

五、結(jié)語

通過對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析，闡述了當(dāng)前混凝土課程設(shè)計(jì)存在的一些問題。由于課程設(shè)計(jì)是整個課程體系的重要組成部分，需要通過一些教學(xué)改革措施來解決存在的問題。本文從選題設(shè)計(jì)、執(zhí)行過程把控、考核方式等三個方面，探索了道橋方向混凝土課程設(shè)計(jì)的一些教學(xué)改革措施，為達(dá)到課程設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)、培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力提供參考。

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Abstract：Concrete Structure Design Principle is an important fundamental course of civil engineering specialty.It is composed of three parts，which are theoretical teaching，course design and experimental teaching.Among the three parts，course design is comprehensive application of theory knowledge as well as a transition from theoretical part to experimental part.Taking the course design of Concrete Structure Design Principle of civil engineering major in Wuhan University of Technology as an example，this study introduces the teaching reform measures regarding topic selection design，course design process and assessment method.These teaching reform measures can cultivate students' ability to solve complex engineering problems，and achieve the goal of training professionals in civil engineering.

Key words：road and bridge specialty;structure design principle;course design;practical course