探討一以貫之的工程思維在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的應(yīng)用

【摘要】文章分析在教學(xué)過程中由于忽略學(xué)生對“教與學(xué)”情景的感知，對學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)沒能正確理解而存在的教學(xué)方法問題，提出用一以貫之的工程思維對教學(xué)方法的改進(jìn)，并運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)作為教學(xué)手段，輔助學(xué)生對工程思維培養(yǎng)，最終達(dá)到學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程; 教學(xué)方法; 一以貫之工程思維

【中國分類號】G642.0【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

今年年初的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程，正常教學(xué)班級是2018級本科建筑工程的學(xué)生，卻見到2016級的學(xué)生，這讓人吃驚。于是在線上授課時，通過QQ對話：“這門課不難啊，就是考不過”“受彎構(gòu)件承載能力計(jì)算沒問題，都快畢業(yè)了，還能不會計(jì)算”“受壓構(gòu)件吧，沒掌握好”“還是多做題吧，定期復(fù)習(xí)基本概念”“考試前，背背公式，翻翻作業(yè)本”。從他的描述中，可以看出這屬于典型的“表層法”的學(xué)習(xí)方法。把學(xué)習(xí)看作是來自外界的一種強(qiáng)制性任務(wù)，因而試圖去應(yīng)付這些要求，學(xué)習(xí)的動機(jī)只想花盡量少的功夫以求達(dá)到及格，結(jié)果卻是屢次敗下陣來，這引起對教與學(xué)的思考和反思。

1 教與學(xué)的矛盾

大眾對“稱職老師”的感性評價：教學(xué)內(nèi)容正確，并賦有向?qū)W生展示這些內(nèi)容的技能。這此技能通常包含對教學(xué)內(nèi)容是否熟悉，語速快慢、語言組織能力是否流暢，邏輯性強(qiáng)與否、與學(xué)生的互動情況等，因此對教學(xué)工作很容易形成定向思維模式：一旦掌握這些通識的教學(xué)技能，與教學(xué)內(nèi)容的熟悉與更新，就是一位稱職老師了。

可現(xiàn)實(shí)中，學(xué)生不想學(xué)，老師教無力，教與學(xué)的矛盾日益突出，卻沒找到好的方法來解決。

現(xiàn)在分析起來，從一開始就沒充分認(rèn)識到學(xué)生學(xué)習(xí)新課程時就帶有先有的經(jīng)驗(yàn)，在授課時對他們的先有經(jīng)驗(yàn)?zāi)魂P(guān)心、不理解或根本無意識，也沒作出任何努力來幫助學(xué)生認(rèn)識《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程和他們先前學(xué)過的《建筑材料》《材料力學(xué)》等課程之間的關(guān)系，對學(xué)生原有知識構(gòu)架也沒能努力調(diào)動起來，更多關(guān)注通過作業(yè)、考勤、上課的互動等可量化的方法來衡量他們的學(xué)習(xí)情況，老師只負(fù)責(zé)教，學(xué)生只負(fù)責(zé)學(xué)，教與學(xué)成為單向問題，這就是教學(xué)方法出現(xiàn)問題的癥結(jié)所在。

2 一以貫之的工程思維

“一以貫之”出自《論語·里仁》。貫：貫穿之意，用一個根本性的事理貫通事情的始末或全部的道理。工程思維一般不針對具體構(gòu)件計(jì)算，而是依據(jù)力學(xué)關(guān)系、材料的本構(gòu)關(guān)系、破壞機(jī)理、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和細(xì)部措施，是一種籌劃性的思維，是運(yùn)用各種知識解決工程實(shí)踐問題的核心，具體就是以工程力學(xué)為基礎(chǔ)，著遠(yuǎn)于整體、全局觀念對結(jié)構(gòu)安全、適用與耐久的認(rèn)識。而貫穿工程思維的“一”就是荷載效應(yīng)Sd不大于結(jié)構(gòu)抗力Rd，即公式表達(dá)式γ0Sd≤Rd，它將整個建筑工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課、實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)串連起來，見圖1。通過“一以貫之的工程思維”讓學(xué)生著眼于整體概念，而不是局部，片面對單一學(xué)課內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

在諸論講解時，結(jié)合2020年3月7日在福建泉州賓館倒塌事故，學(xué)生分組扮演責(zé)任五方角色進(jìn)行自由討論，明白結(jié)構(gòu)倒塌是因?yàn)楹奢d效應(yīng)大于構(gòu)件抗力，以及工程事故對他們的啟示，樹立對結(jié)構(gòu)安全的職業(yè)道德，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)心懷敬畏。

當(dāng)講解近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法時，可靠指標(biāo)在教學(xué)大綱中屬于難點(diǎn)知識。通過構(gòu)架已學(xué)的概率理論的知識：獲取概率密度函數(shù)，正態(tài)分布曲線，95 %的保證率，均值，標(biāo)準(zhǔn)差等基本定義后，推導(dǎo)功能函數(shù)Z=R-S對應(yīng)的可靠指標(biāo)β，并論證失效概率pf與可靠指標(biāo)β一一對應(yīng)關(guān)系，這樣將已有的知識重新梳理、重組、拓寬，從而獲得新的結(jié)構(gòu)概念，實(shí)現(xiàn)知識靈活應(yīng)用。

當(dāng)講解鋼筋混凝土材料為彈塑性材料時，將建筑材料、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)進(jìn)行多學(xué)課橫向?qū)Ρ葘W(xué)習(xí)，見圖2。各學(xué)課差異與聯(lián)系也就一目了然，論證公式γ0Sd≤Rd在學(xué)課設(shè)置的合理性，從而獲得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體概念。

3 改進(jìn)措施

由于忽略學(xué)生對“教與學(xué)”情景的感知，通過角色互換，將教學(xué)方法存在問題與改進(jìn)措施，對比列在表1中，從而切身體會學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

4 線上教學(xué)的實(shí)踐

在超星平臺建設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的線上教學(xué)資料，并通過QQ建群，QQ視頻線上直播等手段開展教學(xué)工作，從實(shí)踐的教學(xué)效果來看，學(xué)生線上簽到、對知識點(diǎn)的討論，上傳的作業(yè)情況來看，都反映學(xué)生向上而學(xué)的態(tài)度是端正的，每次線上課結(jié)束后都能通過超星平臺及時反饋學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度，在下一次線上上課時插漏補(bǔ)缺，重新講解或習(xí)題等形式來加深學(xué)生對知識點(diǎn)的認(rèn)知。同時，也借鑒中國大學(xué)COOM、智慧樹等平臺輔助學(xué)生拓展并鞏固知識，幫助學(xué)生對工程思維培養(yǎng)，最終達(dá)到以學(xué)生為中心的教學(xué)效果。

5 結(jié)論

（1）加強(qiáng)學(xué)生的整體結(jié)構(gòu)思維，以工程思維的“一”就是荷載效應(yīng)Sd不大于結(jié)構(gòu)抗力Rd貫穿整個土木工程課程教學(xué)中，有利于學(xué)生建立整體結(jié)構(gòu)概念，而不是局部，片面對單一學(xué)課內(nèi)容的學(xué)習(xí)，從而明白老師的教學(xué)目的，實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)為主。表1 教學(xué)方法存在問題及改進(jìn)措施

（2）在新形勢下，教學(xué)手段也應(yīng)與時俱進(jìn)，采用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，通過中國大學(xué)COOM、智慧樹、超星平臺輔助學(xué)生拓展并鞏固知識，幫助學(xué)生對工程思維培養(yǎng)，最終達(dá)到以學(xué)生為中心的教學(xué)效果。

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